Устройство для защиты от превышения температуры элемента электрооборудования

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты от перегрева электроустановок, Цель изобретения - повышение точности контроля превышения температуры при изменении интенсивности вентиляции. Напряжение, пропорциональное току нагрузки преобразуется аналого-частотным преобразователем t в последовательность импульсов, частота которых пропорциональна установившемуся повьштению температуры при номиналь{ П а & (Л со -4 СЛ 4;: Ш./

ВЗАМЕН PAHFF. ИЗДАННОГО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (52)4 Н 02 H 7/08

ЗЩ « ). --ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3844519/24-07 (22) 14.01.85 (46) 15.06.87. Бюл. № 22 (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения (72) В.Е.Чернохлебов, В.А.Завалко и В.Н.Помалюк (53) 621.316.225(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 900356, кл. Н 02 Н 3/08, 2982.

Авторское свидетельство СССР № 758350, кл. Н 02 Н 7/08, 5/04, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПРЕВЫЩЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕМЕНТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты от перегрева электроустановок.

Цель изобретения — повьппение точности контроля превышения температуры при изменении интенсивности вентиляции.

Напряжение, пропорциональное току нагрузки, преобразуется аналого-частотным преобразователем 1 в последовательность импульсов, частота которых пропорциональна установившемуся повышению температуры при номиналь131 ной интенсивности вентиляции, и подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 2. Выходной код реверсивного счетчика 2 поступает на блок защитного отключения 3 и преобразователь код-частота 4. Одновременно сигнал интенсивности вентиляции, преобразованный блоком интенсивности вентиляции 5, поступает на вход делителя аналоговых напряжений 7, на второй вход которого поступает напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 6, С выхода делителя аналоговых напряжений 7 напряжение по- .

7541 дается на вход управляемого. генератора импульсов 8, частота которых пропорциональна входному напряжению.

Импульсы с управляемого генератора 8 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 2. Таким образом, предложенное устройство при изменении интенсивности вентиляции позволяет по сравнению с известными .устройствами более точно контролировать величину превышения температуры элементов контролируемого электрооборудования. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для применения в устройствах теплового контроля и защиты от перегрева электрооборудования с принудительной вентиляцией, в частности тяговых двигателей и преобразовательных установок электрово"зов и тепловозов.

Цель изобретения -- повышение точности контроля превышения температу:— ры при изменении интенсивности вентиляции.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства защиты и контроля эа превышением температуры элемента электрооборудования; на фиг.2 — график зависимости изменения постоянных времени от расхода воздуха.

Устройство содержит аналого--ьастотный преобразователь 1 тока нагрузки в частоту импульсов с входом для. подключения к датчику тока, реверсивный счетчик 2, суммирующий вход которого подключен к выходу аналогочастотного преобразователя 1, а выход -е к входу блока 3 защитного отключения и к первому вхоцу преобразователя 4 код-частота, блок 5 интенсивности вентиляции, имеющий вход для подключения к выходу датчика вентиляции. Преобразователь код-частота выполнен в виде последовательно соединенных блоков: цифроаналогового преобразователя 6, делителя 7 аналоговых напряжений, управляемого генератора 8 импульсов. Выход управляемого генератора 8 импульсов является выходом преобразователя 4 код-частота и подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 2. Вход цифро5 аналогового преобразователя 6 является первым входом преобразователя 4 код-частота. Один вход делителя 7 аналоговых напряжений подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 6, а второй — к выходу блока 5 интенсивности вентиляции, При этом второй вход делителя 7 аналоговых напряжений является вторым входом преобразователя 4 код-частота.

Устройство рабстает следующим образом.

Напряжение, пропорциональное току Т нагрузки, преобразуется аналогочастотным преобразователем 1 в пос20 ледовательность импульсов, частота которых 2„ пропорциональна установившемуся повышению температуры H Ä защищаемого элемента электрооборудования при номинальной HHTQHcHBHocTH вентиляции (Я„,.:— 8,, ) и подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 2. Выходной код N реверсивного счетчика подают на блок 3 защитного

30 отключения и преобразователь 4 кодчастота. Одновременно на вход блока

5 поступает сигнал интенсивности вентиляции ы в виде напряжения Б,„= f(w) которое преобразуется в напряжение, величина которого изменяется rro зако35 ну U . = К 9 = f (w), где 8 отношение установившихся превышений тем131754 1

f л

"пм Ос (1)

50 вентиляции. ператур конгролируемого элемента электрооборудования при фактической и номинальной интенсивности вентиляции; К, — коэффициент пропорциональности. Сигнал об интенсивности вентиляции w в виде напряжения Uw может поступать с выхода индукционного анемометра (например, типа АИ-2) или термоанемометва. Установлено, что безразмерная зависимость О = f(v) 10 для различных видов электрооборудования при всех токах нагрузки близка к экспоненциальной функции вида — bw+

6 =ae +1, l5 где а,Ъ вЂ” коэффициенты аппроксимации, зависящие от вида нагревающихся частей электрооборудования, v* — отношение фактической ско- 20 рости воздухак номинальной.

Зависимость 8 = f(v) представлена на фиг.2. Преобразованное блоком

5 напряжение Пщ = f (w) по закону изменения 8 = f(v) поступает в виде напряжения U на вход делителя 7 аналоговых напряжений, на второй вход которого поступает напряжение U =

= К N с выхода цифроаналогового преобразователя 6. С выхода делителя 7 аналоговых напряжений напряжение

U„ = Uù/U = К N/8 подается на вход управляемого генератора 8 импульсов, частота которых пропорциональна напряжению с выхода блока 7. 35

Частота импульсов .с выхода блока 8 при коде N = 1 и 8 = 1 должна быть фактически или условно равна f>

1/о „, где о пм — постоянная времени тепловой модели при номинальной 40 интенсивности вентиляции w„ равная фактической тепловой постоянной времени контролируемого элемента электрооборудования о„ . Тогда при N u и

9, отличных от единицы на выходе 45 блока 8 частота следования импульсов изменяется по закону

Моделирование с использованием соотношения (1) отражает тепловые процессы в реальном элементе электрооборудования при изменяющейся интенсивности вентиляции, так как результирующая скорость накопления импульсов в реверсивном счетчике 2f определяется по формуле

М

f = f — f = f — — — —. (2) а Ь = р ь

М оо

Дифференциальное уравнение скорости изменения превьппения температуры & для номинальной интенсивности вентиляции w можно записать

da e„„e — = F — F (3)

dt т„ п а где F, F — соответственно скорости р Ъ изменения превьппения температуры при нагреве при отсутствии теплоотдачи и при охлаждении при от-,; сутствии источников тепла.

Если принять превьппение температуры 8 пропорциональным количеству накопленных в счетчике 2 импульсов

N то получим соответствующее дифференциальное уравнение для скорости накопления импульсов в тепловой модели для номинальной интенсивности вентиляции

N g

f= — = — — — д-=f -f .(4)

"им cнм

Для идентичности тепловой модели реальному тепловому объекту необходимо, чтобы „„ = р . Если выразить ьпм в (с), то получим частоты импульсов f> и ЕЪ В (1 ц). Для нОминальной интенсивности вентиляции можно записать

8 аР ос™ В (5) н где пР - мощность тепловых потерь в защищаемом элементе электрооборудования, В - величина теплоотдачи при номинальной интенсивности

Эти импульсы подают на вычитающий вход реверсивного счетчика 2.

В качестве цифроаналогового преобразователя 6 могут использоваться интегральные микросхемы, например, типа 572ПА1. Устройство 7 деления двух аналоговых напряжений может быть реализовано на микросхеме 525ПС1.

При измененной интенсивности вентиляции w и том же токе I нагрузки установившееся превышение температуры равно

W где Bw — изменившееся значение теплоотдачи.

13175

Учитывая,что в болыпинстве практических расчетов принимают величину тепловых потерь ЬР при одном и том же токе нагрузки неизменной, можно записать 5 в BN в» о М т.ee, „= 8 Д„.

Известно, что В = С/ о, где С вЂ” 1p теплоемкость защищаемого элемента электрооборудования.

Производя подобные предыдущим преобразования, получим выражение для постоянной времени при измененной ин- 15 тенсивности вентиляции

/1 о Вп

0 к = — 9 н В или ьщ 0дьп °

Подставляя в уравнения (3) и (4) значения 8, „ и „„ для измененных условий вентиляции, получим соответственно

de „8 р Н йС ьп,8., 8 ь 8

N оз

dN N„N N (О f что полностью соответствует уравнению (2).

Интегрируя эти уравнения получим их решения соответственно ь t

Гк (1 е и е )+Я е с Яы

N N 9" (1 e ) + Я e"" с ми оэ а

Таким образом, для обеспечения соответствия изменения установившихся ,превьппений температур и постоянных времени защищаемого элемента электро- 40 оборудования его тепловой модели при изменении интенсивности вентиляции достаточно составляющую частоты изменить по закону

N 45

Е „8," что соответствует выражению (1).

Возможны варианты предлагаемого устройства без изменения его сущности. Так например, нри использовании устройства защиты элемента электрооборудования от перегревов выполненного аналогично известному устройству, в котором перед входным аналого41 6 частотным преобразователем включен модулятор, выход делителя 7 аналоговых напряжений подключается к входу аналого-частотного преобразОвателя 1.

Этот вариант предпочтителен при использовании реверсивных счетчиков с одним счетным входом, в которых режим прямого или обратного счета осуществляется в зависимости от вида логического сигнала на управляющем входе (например, микросхема 5б4ИЕ11).

В этом случае импульсы с частотой

= ††-„- поступают на счетный вход

b „„.в" реверсивного счетчика в полупериод работы модулятора, когда на управляющем входе реверсивного счетчика при,сутствует логический сигнал, соответствующий операции обратного счета. Технико-экономическая эффективность изобретения достигается за счет повышения точности контролирования величины превышения температуры электрооборудования при изменении интенсивности вентиляции.

Формула. и э обретения

Устройство для защиты от превьппе" ния температуры элемента электрооборудования, содержащее аналого-частотный преобразователь тока нагрузки, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика, блок отключения, блок интенсивности вентиляции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля превышения температуры при изменении интенсивности вентиляции, в него введен преобразователь код-частота, выполненный в виде последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя, блока деления и управляемого генератора импульсов, выход последнего подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика, выход которого присоединен к входу цифроаналогового преобразователя и входу упомянутого блока отключения, а выход блока интенсивности вентиляции подключен к второму входу блока деления.

1317541

4,2 г, 0

Составитель О.Муратов

Техред М. Ходанич

Корректор Л. Патай

Редактор С.Лисина

Тираж 618

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 2429/49

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