Система защиты электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрооборудованию, и предназначено для защиты асинхронных электродвигателей от токовых и механических перегрузок, может быть использовано на объектах с циклическим режимом работы электродвигателя, на сельхозобъектах, на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности, а также в других областях применения. Технический результат от использования предлагаемого изобретения состоит в повышении надежности системы электродвигателя при его циклической работе или переменной нагрузке, например на объектах сельскохозяйственного назначения. Сущность изобретения состоит в следующем. Система защиты электродвигателя, содержащая первичные преобразователи температуры, разъединитель, пускатель, включает компаратор, подключенный своим входом к обмоткам электродвигателя, а выходом - к вентилятору, первичные преобразователи температуры соединены с разъединителем, который подключен к пускателю, а нагревательные обмотки первичных преобразователей температуры подключены к обмоткам электродвигателя, причем при недостаточном токе в обмотках электродвигателя, а также при его превышении определенной величины компаратор останавливает вентилятор, а при промежуточной величине тока в обмотках электродвигателя компаратор срабатывает и вентилятор вращается. В результате применения предлагаемого изобретения повышается быстродействие при заклинивании ротора и исключаются ложные срабатывания, а также более полно используется тепловой запас электродвигателя. 1 ил.

Изобретение относится к электрооборудованию, и предназначено для защиты асинхронных электродвигателей от токовых и механических перегрузок, и может быть использовано на объектах с циклическим режимом работы электродвигателя, на сельхозобъектах, на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности, а также в других областях применения. Известны системы тепловой защиты электродвигателя, содержащие сердечник с намотанной на нем нагревательной обмоткой, включенной последовательно с обмоткой электродвигателя, терморезистор с реагирующим органом, например отключателем пускателя. Недостатками таких устройств являются низкая надежность систем защиты, т.к. тепловые характеристики электродвигателя и теплового элемента таких устройств защиты существенно различны из-за различных условий их нагрева. Наиболее близким по технической сущности является "Устройство для тепловой защиты трехфазных асинхронных электродвигателей" (В.М. Ходырев, Ф.Г. Марьяхин и А.Н. Гераськов. A.C. SU 1772861 A1), содержащее тепловой аналог, нагревательный элемент которого подключен к обмотке электродвигателя. Недостатком этого устройства является то, что нагрев теплового аналога не зависит от скорости вращения вентилятора, охлаждающего обмотки электродвигателя, что ухудшает подобие тепловых процессов в электродвигателе и тепловом аналоге. Это может приводить к ложным срабатываниям защиты.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности системы защиты электродвигателя при его циклической работе или переменной нагрузке, например на объектах сельскохозяйственного назначения. В результате применения предлагаемого изобретения повышается быстродействие при заклинивании ротора и исключаются ложные срабатывания, а также более полно используется тепловой запас электродвигателя.

Вышеуказанный результат достигается тем, что повышается точность тепловой модели за счет использования вентилятора, охлаждающего нагревательный элемент, когда ротор электродвигателя вращается.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом. Устройство защиты содержит первичные преобразователи температуры 1, соединенными с разъединителем 2, подключенным выходом к пускателю 3, компаратора 4, подключенного своим входом к обмоткам электродвигателя 5, а своим выходом к вентилятору 6, нагревательные обмотки первичных преобразователей температуры 7, подключены к обмоткам электродвигателя 5.

Устройство работает следующим образом: ток в обмотках двигателя 5 протекает по нагревательным обмоткам 7 и нагревает первичные термопреобразователи 1, которые при превышении допустимой температуры вызывают срабатывание разъединителя 2, выключающего пускатель 3, который затем отключает обмотки двигателя 5 от сети. Компаратор 4 определяет по току в обмотках, вращается двигатель или нет, и соответственно управляет вентилятором: при заклинивании ротора ток в обмотках 5 превышает определенную величину, вызывая несрабатывание компаратора 4, который останавливает вентилятор 6 и нагрев первичных преобразователей 1 происходит с большей скоростью, при недостаточном токе в обмотках электродвигателя 5 для его вращения, также происходит несрабатывание компаратора 4 и охлаждение первичных преобразователей 1 происходит с меньшей скоростью, при токе в обмотке, имеющих промежуточную величину, компаратор 4 срабатывает и вентилятор 6 вращается, вызывая более интенсивное охлаждение первичного преобразователя температуры 1.

Выбор параметров вентилятора производится на основе решения нестационарных дифференциальных уравнений теплового баланса электродвигателя (1) и линейного параболического уравнения теплопроводности (2).

Pdt = a(t)·S·(Θ-Θ_В)dt+C·GdΘ (1) Θ(X,0) = Θ_В, где P - суммарные потери мощности в электродвигателе C - теплоемкость электродвигателя Θ - температура электродвигателя и стержня тепловой модели Θ_В - температура окружающей среды S - площадь поверхности электродвигателя G - масса электродвигателя
a(t) - функция теплопередачи электродвигателя, зависящая вращается ли ротор, или нет.

I - ток, протекающий в обмотке электродвигателя и нагревательной обмотке первичного преобразователя температуры
R - сопротивление нагревательной обмотки
c - теплоемкость стержня тепловой модели
ρ - удельный вес стержня
L - длина стержня
λ - коэффициент теплопроводности стержня.

Эти уравнения имеют переменную структуру, т.к. при вращении двигатель лучше охлаждается, т.е.

a(t)=a1(t) если I_max > I > I_min, иначе a(t)= a2(t) > a1(t)
Вентилятор и компаратор, имеющий эту зависимость, осуществляют коррекцию тепловой модели.

В прототипе предлагаемого изобретения a(t) = а = const, что ухудшало точность тепловой модели.

Решение данной системы уравнений осуществляется при помощи численных методов по шеститочечной симметричной схеме Кранка - Никольса. Результаты численных и натурных испытаний показывают увеличение точности модели и достижение поставленной задачи.

Формула изобретения

Система защиты электродвигателя, содержащая первичные преобразователи температуры, разъединитель, пускатель, отличающаяся тем, что она включает компаратор, подключенный своим входом к обмоткам электродвигателя, а своим выходом - к вентилятору, первичные преобразователи температуры соединены с разъединителем, который подключен к пускателю, а нагревательные обмотки первичных преобразователей температуры подключены к обмоткам электродвигателя, причем при недостаточном токе в обмотках электродвигателя, а также при его превышении определенной величины компаратор останавливает вентилятор, а при промежуточной величине тока в обмотках электродвигателя компаратор срабатывает и вентилятор вращается.

РИСУНКИ

Рисунок 1