Устройство для тепловой защиты электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике - тепловой защите электродвигателя от тока, перегрузки, и может быть использовано для защиты электродвигателей нажимных винтов в прокатном стане и является дополнительным к изо бретенйю по авт.. свид. № 765930. Цель изобретения - повьшение точности функционирования - достигается путем автоматической установки начальной зоны нечувствительности регулятора положения исполнительного механизма. Устройство содержит датчик квадрата действующего значения тока 4, задатчик 5 максимально допустимого нагрева , задатчик коэффициента второго блока умножения (ЗКВБУ). з кВБУ вьшолнен из последовательностей цепи: задатчика 24 номинального тока, интегратора 25, блока 23 деления, квад ратичного преобразователя 26, третьего -элемента 27 сравнения, блока 28 умножения, задатчика 29 коэффициента и .четвертого блока 30 деления. После установки заданной зоны нечувствительности ключ (к) 20 отключает цепь расчета начальной зоны нечувствительности . К 21 .подключает на вход регулятора (Р) 16 цепь управления. Точность начальной зоны нечувствительности обеспечивается в ЗКВБУ, который подключают через К 20 к Р 16. 2 ил.. § (О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 H 02 Н 5/04 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 765930 (21) 3806611/24-07 (22) 11.09.84 (46) 07.05.86. Бюл. ¹ 17 .(71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Н.Я. Портной, С.В. Громов и А.M. Ларин (53) -621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 765930, кл. Н 02 Н 5/04, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ.ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике — тепловой защите электродвигателя от тока, перегрузки, и может быть использовано для защиты электродвигателей нажимных винтов .в прокатном стане и является дополнительным к изббретению по авт.. свид. ¹ 765930.

Цель изобретения — повьппение точности функционирования — достигается путем автоматической установки начальной

„„SU„„1229882 A зоны нечувствительности регулятора положения исполнительного механизма.

Устройство содержит датчик квадрата действующего значения тока 4, задатчик 5 максимально допустимого нагрева, задатчик коэффициента второго блока умножения (ЗКВБУ). ЗКВБУ выполнен из последовательностей цепи: задатчика 24 номинального тока, ин.тегратора 25, блока 23 деления, квадратичного преобразователя 26, третьего элемента 27 .сравнения, блока 28 умножения, задатчика 29 коэффициента и .четвертого блока 30 деления. После установки заданной зоны нечувствительности ключ (К) 20 отключает цепь Е расчета начальной зоны нечувствительности. К 21 .подключает на вход регулятора (P) 16 цепь управления. Точность начальной зоны нечувствительности обеспечивается в ЗКВБУ, кото- Q рый подключают через К 20 к P 16.

2 ил.

1229882

Изобретение относится к схемам защиты электрических двигателей, реагирующих на ток перегрузки, и может быть использовано в прокатном производстве, например в системе 5 автоматического регулирования толщины полосы, прокатываемой в прокатном стане, для тепловой защиты электродвигателей нажимных винтов.

Цель изобретения — повышение точ- 1О ности функционирования путем обеспечения автоматической установки начальной зоны нечувствительности регулятора положения исполнительного механизма. 15

На фиг. 1 приведена функциональ ная схема устройства; на фиг. 2— кривая случайного процесса управляющего воздействия системы автоматического регулирования электродвига- 2О телей нажимньщ винтов прокатной кле- . ти с нанесенной зоной нечувствительности регулятора положения на уровне хо, когда постоянная составляющая тока якоря двигателя (математическое ожидание) +Ьх не равна нулю.

Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 тока якоря, первый квадратичный преобразователь

2 и первый интегратор 3, составляющие датчик 4 квадрата действующего значения тока якоря. Выходы датчика

4 и задатчика 5 максимального допустимого нагрева подключены к входу первого блока 6 деления. Задатчик 5 максимального допустимого нагрева состоит из последовательно соединенных задатчика 7 квадрата номинального тока и второго интегратора 8. Выход первого блока 6 деления соединен

40 с первым входом первого элемента 9 сравнения, второй вход которого подключен к выходу задатчика 10 коэффициента перегрузочной способности, а выход последнего соединен также с одним из входов второго элемента 11 сравнения, к второму входу которого подключен выход задатчика 12 постоянной величины, при этом каждый из выходов обоих элементов 9 и 11 сравнения подключен к входам второго блока

13 деления, а выход последнего соединен с первым входом первого блока 14 умножения, к второму входу которого подключен выход задатчика 15 зоны нечувствительности, причем выход первого блока 14 умножения подключен к первому входу регулятора 16 положения исполнительного механизма. Выход датчика 17 управляющего воздействия подключен к входу измерителя 18 среднеквадратичного отклонения, выход которого подключен к первому входу второго блока 19 умножения. Выход последнего через первый ключ 20 соединен с вторым входом регулятора 16 положения, .а второй ключ 21 подключен между выходами первого блока 14 умножения и первым входом регулятора 16 положения.

Дополнительно введены третий интегратор 22, третий блок 23 деления, задатчик 24 номинального тока, четвертый интегратор 25, второй квадратичный преобразователь 26, третий элемент 27 сравнения, третий блок 28 умножения, задатчик 29 коэффициента, четвертый блок 30 деления, при этом выход датчика 1 тока якоря двигателя подключен к входу третьего интегратора 22, выход которого соединен с пер-, вым входом третьего блока 23 деления, к второму входу которого подключен выход последовательно соединенных задатчика 24 номинального тока и четвертого интегратора 25. Выход тре-. тьего блока 23 деления соединен с входом второго квадратичного преобразователя 26, выход последнего соединен с первым входом третьего элемента 27 сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика 10 коэффициента перегрузочной способности по току. Выход третьего элемента 27 сравнения соединен с первым . входом третьего блока 28 умножения, второй вход которого соединен с выходом задатчика 29 постоянного коэффициента, при этом выход третьего блока 28 умножения соединен с первым входом четвертого блока 30 деления, второй вход которого соединен с выхо дом второго элемента 11 сравнения.

Выход четвертого блока 30 деления соединен с вторым входом второго блока 19 умножения.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 тока сигнал, пропорциональный току контролируемого двигателя, поступает на вход квадратичного преобразователя 2, на выходе которого образуется сигнал, пропорциональный квадрату фактического тока, который поступает на вход интегрирующего устройства 3 и преобразует20 (4) з 1229882 4 ся в сигнал, пропорциональный интег- удовлетворяет условию допустимого (4) ралу квадрата тока:,нагрева двигателя. ж=тт, .й На вход датчика 17 управляющего о воздействия поступает сигнал, пропоргфе Т вЂ” время интегрирования.

5 циональный разнотолщенности полосы.

Сигнал с интегратора 3 поступает ,При прокатывании первой полосы из на первый вход первого блока 6 делепартии ключ 21 отключает (шунтирует) ния,.на второй вход которого поступа-основную схему, и включается в работу ет с выхода задатчика 5 максимального цепь расчета предварительной (начальдопустимого нагрева сигнал, пропор10 ной) зоны нечувствительности регуляциональный интегралу от квадрата нотора 16 положения. минального тока: т С датчика 17 сигнал, соответствуюt.

j Хн 6t=TIg (2) щей управляющему воздействию Ч., посС выхода первого блока деления 6 тупает в измеритель 18 среднеквадрана вход элемента сравнения 9 поступа- 15 тичного отклонения, и с выхода поет сигнал следнего сигнал (У поступает на пер вый вход второго блока 19 умножения, ° 2.

ТТа газ т — = а = () (3) второй вход которого определяется

=TI = Я

J IH

На второй вход элемента. срав-- -Р Р-1-. () нения 9 поступает сигнал с задатчика 10 коэффициента перегрузочной где Х вЂ” обща перегрузочная способспособности двигателя. Эти сигналы

1 - перегрузочная способность по де элемента 9 сравнения формируется постоянной составляющей тока

"сигнал М -(†) который поступает

Z Хэ 2(математическому ожиданию);

Ти

К вЂ” постоянный коэффициент. на.вход блока 13 деления. На входы

В блоке 19 умножения величины К элемента ll сравнения поступают сиги и у перемножаются. С выхода бло-.. налы с выходов первого 10 и второка 19 умножения поступает сигнал го 12 задатчиков постоянных величин, х =Ко, пропорциональный такой зоне с выхода элемента 11 сравнения на нечувствительности, при установке второй вход блока 13 деления поступакоторой в регулятор положения пози. ет сигнал алгебраической суммы выход ционной системы электродвигатели наных сигналов задатчиков 10 и 12. жимных винтов будут работать в режиНа выходе блока 13 деления формиме, обеспечивающем равенство эквиваруется сигнал

Е

Л -1 .лентного и номинального токов двига--

К= теля. После установки х ключ.20 от- о Ь

-1 () ключает цепь расчета начальной зоны

Iu 40 .нечувствительности, а ключ 21 подкотоРый постУпает на пеРвый вход бло- кйбчает на вход регулятора цепь уп= ка 14 умножения, на второй вход которого поступает с задатчика 15 сиг- Ввиду того, что нагрузочная диа- нал пропорциональный заданной зоне С грамма электродвигателей нажимных нечувствительности ц. указанные вели- 45 винтов., показанная на фиг. 2, форчины перемножаются в блоке 14 Умноже мируется в соответствии с управляющим ния и с выхода последнего Ha Bxop, . воздействием, она является реализакоррекции регулятора 16 положения цией нормального стационарного слупоступает сигнал, пропорциональный чайного процесса g(<) с не нулевым величине скорректированной зоны не- 50 средним, причем зона нечувствительчувствительности:,ности регулятора 16 обозначена «+х .

Ъ вЂ” 1 Для достижения повышения точности Ь= U> °, I9 )2. (5) установки начальной зоны нечувствиIH тельности регулятора 16 положения

В регуляторе положения устанав- Б необходимо определять начальную зону ливается новая зона нечувствитель- нечувствительности х0 регулятора 16 ности U при которой эквивалентный положения с учетом математического ток не превышает номинального, что ожидания +дх .

1229882 (13) 40

Определено, что начальная эона нечувствительности позиционного регулятора х характеризуется зависимостью а.

g -I

"-тл-т где 1 — общий коэффициент перегрузочной способности двигателй по току; 1О 1,4- коэффициент перегрузочной способности двигателя по постоянной составляющей тока (при математическом ожидании случайного процесса); !5

K> - постоянный коэффициент;

Gqq= D(где DL93 — дисперсия случайного процесса управляющего воздействия.

Вывод определения х производят 20 следующим образом.

Так как в реальном процессе воз". можно появление математического ожидания (постоянной составляющей), то целесообразно рассматривать выбросы 25 относительно математического ожидания. В этом случае зависимость количества пусковых циклов от величины зоны нечувствительности позиционного регулятора соответствует среднему 3р числу пересечений стационарного нормального случайного процесса с нулевым средним в единицу времени на уровне хр с заданным знаком производ-. ной и равной

-хо д) л-

4а с - /Й Х где D t. j- дисперсия производной случайного процесса (дисперсия производной управляющего воздействия).

Среднее число выбросов стационар- 45 ного нормального процесса о нулевым средним над уровнями +х, за время Тя, 1 -xo

„= Т— (— e ЗГИ (9) Среднее длительности выбросов стационарного нормального процесса

2Т f1-Р(- ) (10) 55 п

11

Р(х) = 16та1;

12П р х - хо м гп

- e F(x) — интеграл Лапласа.

Средняя продолжительность пребывания выше уровня +хо и ниже уровня -х, учитывая, что Tg можно определить по формуле:

Tg=2T (I-F(D )j, (») где Tg — время пребывания процесса выше уровня +х и ниже уровхо °

Аппраксимирует интеграл Лапласа зависимостью

F(. ) =0,5+0,35 . (12)

Хо при условии уд(1, что практически всегда выполняется в системе автоматического регулирования толщины полосы. Подставляя выражение (12) и (11), получаем т =т.,(1-0,7 ), при (1; 7 И в общем виде т =т,(1-гк2 ).,(14)

Учитывая, что .К =Oр9 и неизменяетса в функции т =т (1-гк2 у - ) ° . (15) М

Квадрат эквивалентного тока двигателя можно представить в виде суммы квадратов постоянной составляющей тока (математического ожидания) и среднеквадратичного отклонения от математического ожидания (дисперсии)

IЭ Х4+Ха9 й-» 2 2 (16) где Хз — эквивалентный ток двигателя;

Iq — постоянная составляющая тока (математическое ожидание);

I2 — среднеквадратичное отклонение от матетического ожидания (дисперсия), Разделим обе части выражения (Хб) на I

И .Ха Х4

Х: = Х"- Х - °

Н М где Х11 — номинальный ток двигателя, Слагаемые выражения (17) можно рассматривать как коэффициенты перегрузочной способности по постоянной составляющей тока (математическому ожиданию) и среднеквадратичного отклонения, от.математического ожидания (дисперсия):

1229882

8.1 =ф ;, (i8) где ). — общая перегрузочная способ-. ность двигателя по току;

/ „- коэффициент перегрузочной 5 способности двигателя по постоянной составляющей тока

) (математического ожидания);

g- коэффициент перегрузочной способности по средне квадра- 1О тичному отклонению (дисперсия).

Величина тока двигателя определя-, ется по формуле:

I 15 т / " (9) где In — пусковой ток двигателя;

Š— номинальный ток двигателя.

Учитывая, что ng.дую=Я, запишем = Л, z„) —. (го)

Тогда квадрат эквивалентного тока двигателя с учетом формул (16) и (20) равен

В тех случаях, когда эквивалентный ток превышает номинальный, что

30 может привести к недопустимому нагреву электродвигателя, необходимо воздействовать на настроечные параметры системы автоматического регулирования толщины полосы так, чтобы .выпол-. нялось условие. Iq

Допустим Ig )Ен, Ig„=q+Jl Ец

Ч г. г откуд а 1

Лг Еч

Приравнивая выражения (22) н (15), получаем

2ке A2 (-э-) — — — — (23)

Из равенства (23) находим величи- ну зоны нечувствительности, требуе45 мой и для реализации условия Е =Ея, с учетом постоянной составляющей тока двигателя (математическим ожиданием):

50 х = 21 Q гдг) Р,, (24) и 4

Для повышения точности функционирования путем автоматической установки начальной зоны нечувствительности .регулятора положения исполнйтельйого 55 механизма, реализуют расчет начальной зоны нечувствительности регулятора положения из выражения (24).

С датчика.I тока сигнал, пропор-— циональный фактическому току контролируемого двигателя, поступает на вход датчика среднего значения тока

-якоря,. который выполнен на третьем интеграторе 22, где он преобразуется в сигнал, пропорциональный интег ралу тока

f Е„а =т „, (25) где Т вЂ” время интегрирования.

Сигнал с выхода третьего интегратора 22 поступает на первый вход третьего блока 23 деления, на второй вход поступает сигнал с выхода четвертого интегратора 25, вход которого соединен с выходом задатчика 24 номинального тока, с. выхода четвертого интегратора 25 поступает сигнал, пропорциональный интегралу от номинального тока:

Г

g Ец Ы=ТЕц, (26) о где Т вЂ” время интегрирования.

С выхода третьего блока .23 деления на вход второго квадратичного преобразователя 26 поступает сигнал

1Е а тЕ, + =„, =Ь= о

На выходе второго квадратичного преобразователя 26 образуется сигнал, .пропорциональный квадрату коэффициента перегрузочной способности по постоянной составляющей тока двигателя

{математическому ожиданию), который поступает на первый вход третьего элемента 27 сравнения. На второй вход последнего поступает сигнал с задат= чика 10 коэффициента я . Эти сигналы. алгебраически суммируются и на выходе третьего элемента 27 сравнения формируется сигнал -Я, который поступает на первый вход третьего блока 28 умножения, на второй вход которого поступает сигнал с задатчика 29 коэффициента К=2К .

Выход третьего блока 28 умножения, соединен с первым входом четвертого блока 30 деления, на второй вход ко-. торого поступает сигнал алгебраической суммы выходных сигналов эадатчиков 11 и 12 Я -1.

На выходе четвертого блока 30 де- . ления формируется сигнал определяемый выражением (6).

I 2298

15 !

Преимуществом предполагаемого уст"ройства перед известным является то, что оно позволяет добиться оптимального режима работы электродвигателей нажимных винтов рабочей клети за 5 счет .повышения точности установки начальной зоны нечувствительности регулятора положения позиционной системы, что улучшает энергетические показатели электродвигателей и повышает 10 точность изготовления изделий.

Формула и э обретения

Устройство для тепловой защиты электродвигателя по авт. св.

Ф 765930, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности функционирования путем,обеепечения автоматической установки начальной эоны нечувствительности регулятора положения исполнительного механизма, задатчик коэффициента второго блока

82 1О умножения выполнен в виде последовательно соединенных третьего интегратора, третьего блока деления, второ. го квадратичного преобразователя, третьего элемента сравнения, третьего блока умножения, четвертого блока деления, при этом выход датчика тока якоря электродвигателя подключен к входу третьего интергратора, к второму входу третьего блока деления подключен выход четвертого интегратора с последовательно к нему соединенным задатчиком номинального тока, второй вход третьего элемента сравнения соединен с выходом задатчика коэффициента перегрузочной способности по току, второй вход третьего блока умножения соединен с выходом задатчика постоянного коэффициента, второй вход четвертого блока деления соеди- нен с выходом второго элемента сравнения, а его выход соединен с вторым входом второго блока умножения.

1229882 ъс

4 I

Составитель О. Муратов

Техред Л.Олейник Корректор М. Самборская

Редактор Н. Яцола

Заказ 3678 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4