Устройство для защиты тяговых электродвигателей от перегрева

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для тепловой защиты тяговых электродвигателей . Целью изобретения является повышение надежности работы электродвигателейпутем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения. Сигнал по току возбуждения с выходя датчика 11 тока возбуждения через максиселектор 9 поступает на квадратор 6. Выходной сигнал корректирлтощего компаратора . 10 в этом случае определяет|етнн «raB Ю

g®

Взамен ранее изданного

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 H 02 Н 7/08, 5/04

;1д р ч

Qgj gV1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 824360 (21) 3982937/24-07 (22) 29 ° 11.85 (46) 15.06.87. Бюл. ¹ 22 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харьковского завода "Электротяжмаш им. В.И.Ленина (72) М.И.Аронов, В.В.Гамалей и Л.Я.Зариикая (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 824360, кл. Н 02 Н 7/08, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕГРЕВА (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для тепловой защиты тяговых электродвигателей. Целью изобретения является повышение надежности работы электродвигателей путем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения, Сигнал по току возбуждения с выхода датчика 11 тока возбуждения через макси селектор 9 поступает на квадратор б.

Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 в этом случае определяет1 31 7545 ся сигналом по току возбужцения с датчика 11 и переходит в состояние, противоположное режиму тяги. Сигнал, подаваемый на вход сумматора 7. с выхода компаратора 10, изменяет выход сумматора 7 на величину, пропорциональную разности сопротивлений якорной обмотки возбуждения для определенного уровня температуры. На соответствующие входы множителя 5 поступают сигналы, пропорциональные квадрату тока возбуждения с квадратора 6. и сопротивления нагретой обмотки возбуждения с выхода сумматора 7. ОдИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты тяговых электродвигателей от перегрева.

Цель изобретения — повьш ение надежности работы электродвигателей путем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения.

На чертеже представлена структур1 ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит пороговый зле= мент 1, интегра ор 2, управляемый аттенюатор 3, сумматор 4, блок 5 умножения (множитель), квадратор 6, сумматор 7,,цатчик 8 температуры окружающей среды, максиселектор 9, один вход которого соединен с первым входом комнаратора 10 и с выходом датчика 11 тока возбуждения тяговьгх

20 электродвигателей, а второй вход со единен через максиселектор 12 с датчиками 13 якорного тока электродвигателей. Второй вход компаратора 10 соединен с выходом максиселектора

12. Выход компаратора 10 соединен с соответствующим входом интегратора

2 и с входами сумматоров 4 и 7, причем на второй вход сумматора 4 поступает сигнал от датчика расхода охлаждающего воздуха.

Устройство работает следующим образом.

В режиме тяги обмотки возбуждения тяговых электродвигателей тепловоза соединены последовательно с якорной обмоткой. Ток, протекающий через об-. новременно сигнал с комларатора 10 изменяет выходной сигнал сумматора 4 на постоянную величину, равную разности теплоотдачи оомотки возбуждения н якорной обмотки, вследствие чего сигналы, поступающие на вход интегратора, интегрируются с постоянной вре-мени, равной постоянной времени обмотки возбуждения "лектродвигателя.

При превышении сигнала о перегреве обмотки возбуждения заданной уставки срабатывает пороговый элемент 1, что приводит к повьппению степени охлаждения тяговых двигателей, 1 ил.

2 мотки возбуждения, равен якорному то-ку соответствующего электроцвигателя для режима полного поля или состав-ляет определенную часть якорного тока в режиме ослабленн:ого поля, когда обмотка возбуждения шунтируется ре-33 сторами ocJJ 16JJення поля .. В этом случае предлагаемое у-.тройство опре-. деляет перегрев якорной обмотки электродвигателя, „"ерез который протека наибольшю и токов параллельно вклю-ченных тяпoBblK электродвигателей для чего при помощи йаксиселектора 12 выделяется максимальный сигнал одно-" го из датчиков 1 якорного тока (дат"чики якорного тока устанавливаются в цепи каждого тягового электродвигателя). Датчик 11 тока возбуждения вырабатывает сигнал только в режиме реостатного торможения, когда все обмотки возбуждения соединены между собой и подключены к источнику регулируемого напряжения, Поэтому сигHBJ! с выхода датчика 11 ток= возбуждения, поступающий на соответствующие входы максиселектора 9 и корректирующего компаратора 10,. равен нулю. На вход квадратора 6 поступает сигнал через

MBKCHCQJIeKTQP 9 ". HbrXOPH. iGKCHCBJIEK тора 12. На выходе квадратора 6 сигнал пропорционален квзцрату макси=мального из якорных токов тяговых электродвигателей, Уровень выхода корректирующего компаратора 10 при отсутствии сигнала с выхода датч .:ка 11 " îê,à нозбужцения

3 131 7 соответствует алгоритму расчета перегрева якорной сбмотки наиболее загруженного электроцвигателя и подается на соответствующие входы интегратора

2, сумматоров 7 и 4.

Блок 5 умножения производит перемножение сигналов квадратора 6 и сумматора 7, его входной сигнал пропорционален потерям в меди якорной обмотки. Учет температуры окружающей среды осушествляется при помощи сумматора 7, для чего на его входы поступают сигналы, один из которых пропорционален перегреву (с выхода интегратора 2), другой — температуре ок- i5 ружающей среды, определяемой датчиком

8 термометра сопротивления, который размещается в вентиляционном канале.

На третий вход сумматора 7 поступает сигнал с выхода компаратора 10 и воз- Zp действует на сумматор 7 таким образом, что его выходной сигнал пропорционален сопротивлению якорной обмотки нагретого электродвигателя

25 где К„, — сопротивление якорной обмотки в нагретом состоянии;

R,„ — сопротивление якорной об- 3р мотки при температуре окружающей среды

R, — сопротивление якорной обмотки при температуре окружающей среды 0 С, 35

0c — темпер атурный коэффициент сопротивления меди, с — перегрев якорной обмотки по сравнению с температурой окружающей среды. 40

Сигнал обратной связи интегратора

2 подается на его вход через аттенюатор 3, управляемый напряжением с выхода сумматора 4, величина которого связана с расходом охлаждающего воздуха или с позицией контроллера машиниста. Выходное напряжение компаратора,10, подаваемое на другой вход сумматора 4, определяет на выходе последнего напряжение, IIpoIIOpIIHOHaJIb-5p ное удельной теплоотдаче якоря. Таким образом, с выхода аттенюатора 3 на вход интегратора 2 подается сигнал, обратный по знаку потерям в меди, пропорциональный теплоотдаче якоря.

Соответ< твующий вход интегратора 2 соединен с выходом корректирующего компаратора 10, что определяет интегрирование входных сигналов интегра545 4 тора с. постоянной времени, равной постоянной времени якорной обмотки тягового электродвигателя. Таким образом, в тяговом режиме устройство с предлагаемой структурой вычисляет и контролирует уровень перегрева якорной обмотки наиболее нагруженного тягового электродвигателя.

В режиме реостатного торможения последовательно соединенные обмотки возбуждения получают питание от регулируемого преобразователя. Датчик

11 тока возбуждения стоит в цепи обмоток возбуждения. На выходе образуется сигнал, пропорциональный величине тока возбуждения. Этот сигнал поступает на соответствующие входы максиселектора 9 и корректирующего компаратора 10. Когда ток в обмотках возбуждения не превышает по величине якорный ток наиболее нагруженного электродвигателя, через максиселектор 9 на вход квадратора 6 поступает сигнал, соответствующий наибольшему якорному току. Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 соответ" ствует уровню, при котором вычислительное устройство рассчитывает величину перегрева якорной обмотки тягового электродвигателя по укаэанному алгоритму режима тяги.

В режиме, когда ток возбуждения превышает величину наибольшего якорного тока, устройство работает следующим образом.

Сигнал по току возбуждения с выхода датчика 11 тока возбуждения через максиселектор 9 поступает на квадратор 6, сигнал ча выходе которого пропорционален квадрату величины тока возбуждения. Выходной сигнал корректирующего компаратора 10 в этом случае определяется сигналом по току возбуждения с датчика 11 и переходит ,в состояние, противоположное режиму тяги. Такое изменение выхода компаратора 10 переводит устройство опре-. деления перегрева якорной обмотки тягового электродвигателя на алгоритм вычисления перегрева обмотки возбуждения тягового электродвигателя. Сигнал, подаваемый на вход сумматора 7 с выхода корректирующего компаратора 10, изменяет выход сумматора 7 на величину, пропорциональную разности сопротивлений якорной обмотки возбуждения для определенного уровня температуры. Таким образом, на выходе сумматора 7 получаем сиг1311545 нал, пропорционапьный сопро гивлению нагретой обмотки возбуждения. — R„) +gR гое где гав сопротивление обмотки воз- . буждения в нагретом состоянии„ сопротивление якорной обмотки в нагретом состоягде В „ — ypånüíaÿ теплоотдача обмотки возбукдения, В„ — удельная теплоотдача якорной обмотки;

h B — разность между величиной удельной теплоотдачи обмо -.:— ки возбу>кдения и якорной обмотки для определенного расхода охлаждающего воздуха, Кроме того„ выходной сигнал воздействует на вхоц интегратора 2 *аким образом, что сигналы, пропорциональные потерям в меди обмотки возбуждения двигателя и теплоотдача обмотки Возбуждения, поступающие на вход интегратора 2, интегрируются с постоянной Времени. равной постоянной, 55 времени обмотки возбуждения электродвигателя. Изменение постоянной времени интегратора в реальном электронном моделирующем устройстве для анании;

6К вЂ” разность между величино.".сопротивления якорной обмотки и обмотки возбуждения.

На соответствующие входьР множителя

5 поступают сигналы, пpoIIoI>ITHQIIBJTüные квадрату тока возбуждения электродвигателей с квадратора 6 и сопротивления нагретой обмотки возбуждения с Выхоца сумматора 7. Сигнал на выходе множителя 5, пропорционален потерям в меди обмотки возбуждения.

Одновременно с этим Выходной curiIan с выхода корректирующего компара- g5 тора изменяет выходной сигнал сумматОр а 4 на пОстоянную Величину, р авную разности теплоотдачи обмотки возбу>кцепия и якорной обмотки при одном и том же расходе охлаждающего Воздуха.

Таким образом, с выхода сумматора 4 на соответствующнй вход аттенюатора

3 подеется Величина, пропорциональная удельной Tеплоотдаче Обмотки Возбуi< дения тягового электродвигателя

?5

В =В -ЬВ, логового интегратора осуществляется подключением дополнительной интегрир,ющей емкости, а для интегратора, выполненного на цифровых элементах, Выполняется изменением частоты выходных импульсов задающего генератора.

В результате произведенных изменений в алгоритме вычисления сигнал, образующийся на выходе интегратора 2, пропорционален. величине перегрева обмотки возбуждения электродвигателя, которая в указанном режиме является

В отношении перегрева лимитирующим элементом. При превышении сигнала о перегреве обмотки возбуждения задан,ной уставки срабатывает пороговый элемент 1 (триггер), что приводит к повышению степени охлаждения тяговых двигателей. !

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность защиты тяговых электродвигателей от перегрева, предотвращая перегрев изоляции обмоток возбуждения сверх допустимого в тяжельгх режимах эксплуатации.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для защиты тяговых электродвигателей от перегрева по авт. св. Р 824360, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы электродвигателей путем предотвращения перегрева изоляции обмотки возбуждения, В него дополнительно введены второй максиселектор, датчик тока возбуждения тяговых электродвигателей, корректирующий компаратор и второй сумматор, один вход которого предназначен для подключения к датчику расхода охлаждающего воздуха, второй вход соединен с выходом компаратора, с третьим входом первого сугжатора и с Вторым.

Входом интегратора, а выход соединен с входом управления аттенюатора, выход первого максиселектора соединен с первым входом компаратора и с перВым ВхОдОм BTo1>oi О максиселектора второй вход которого соединен с выходом датчика тока возбуждения тяговых электродвигателей и вторым входом компаратора, выход второго максиселектора соединен с входом квадратора.