Устройство для тепловой защиты электрической машины

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено, для защиты электродвигателей, работаю- tnjix в режиме случайных нагрузок с быстро изменяющимися температурой обмоток и условиями среды. Цель изобретения - повыиение надежности заидаты путем увеличения точности моделирования тепловых процессов и расширение области применения защиты. При токовой перегрузке тепловыделения от нагревательных элементов 5 и 6 возрастают, цилиндрическая капсула нагревается, температура датчика 7 возрастает до точки срабатывания и вырабатывается сигнал на отключение защищаемого электродвигателя . Первая группа нагревательных элементов 5 подключается к фазам двигателя последовательно или через трансформаторы тока, а нагревательные элементы 6 второй группы - паралс S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (Я)4 Н 02 Н 5 4 6/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3973285/24-07 (22) 11.10.85 (46) 07.01.88. Бюл. № 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (72) А.M.Ìóñèí, В.В.Иванов, Ф.Г.Марьяхин, В„М.Ходырев, Л.Н.Зеликман, А.В.Павлов и А.M.Êóëàêîâ (53) 621.316.925(088.8) (56) Могилевский Г.В. и др. Весконтактные устройства защиты для низковольтных электрических аппаратов.—

M.: Энергия, 19?1, с.58.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1086496, кл. Н 02 Н 5/04, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕППОВОЙ ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МА)1П1НЫ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено. для защиты электродвигателей, работающих в режиме случайных нагрузок с быстро изменяющимися температурой обмоток и условиями среды. Цель изобретения — повью)ение надежности защиты путем увеличения точности моделирования тепловых процессов и расширение области применения защиты.

При токовой перегрузке тепловыделения от нагревательных элементов 5 и

6 возрастают, цилиндрическая капсула нагревается, температура датчика 7 возрастает до точки срабатывания и вырабатывается сигнал на отключение защищаемого электродвигателя. Первая группа нагревательных элементов 5 подключается к фазам двигателя последовательно или через трансформаторы тока, а нагревательные элементы 6 второй группы — паралI

1365224 лельно фазам двигателя, В центральное отверстие цилиндрической капсулы помещается датчик температуры, Это устройство помещается в среду, обтекающую защищаемый двигатель, причем постоянная времени нагрева этой тепловой модели выбирается меньше постоянной времени нагрева электродвигателя. Температура нагрева электродвигателя моделируется в зависиПри номинальной нагрузке электродвигателя температура датчика 7 ниже температурь1 срабатывания. При токовой перегрузке тепловыделения от нагревательных элементов 5 и 6 возрастают, цилиндрическая капсула нагревается, температура датчика возрастает до точки срабатывания, и выра10 батывается сигнал на отключение защищаемого электродвигателя. Первая группа нагревательных элементов 5, воспроизводящая переменные, потери в электродвигателе, подключается к фа15 зам защищаемого электродвигателя последовательно или через трансформаторы тока, а нагревательные элементы второй группы 6 — параллельно к фазам зашищаемого электродвига20 теля. На цилиндрическую поверхность капсулы 2 надеваются сменные шайбы

3 и 4 с высокой и низкой теплопроводностью, фиксируемые наконечниками 1 обтекаемой формы, а в центральное отверстие цилиндрической капсулы помещается датчик температуры реагирующего блока, например УВТЗ-1М. Это устройство помещается в среду, обтекающую защищаемый электродвигатель.

Изобретение относится к области автоматизированного электропривода и может быть использовано для тепловой защиты электрических машин, в первую очередь, для защиты электродвигателей, работающих в режиме случайных нагрузок с быстро изменяющимися температурой обмоток и условиями среды.

Цель изобретения — повышение надежности зашиты путем увеличения точности моделирования тепловых процессов и расширение области приме.нения защиты.

На фиг.1 приведено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2— сечение А-А на фиг.1.

Устройство содержит наконечники

1 обтекаемой формы, которые, например, на резьбе крепятся к цилиндрической капсуле 2 и фиксируют регулировочные шайбы 3, выполненные из материала с низкой теплопроводностью, и шайбы 4, выполненные из материала с высокой теплопроводностью.

В отверстиях цилиндрической капсулы 2 расположены две группы нагревательных элементов 5 и 6.. В центральном отверстии цилиндрической капсулы 2 находится датчик 7 температуры. Нагревательные элементы и датчик находятся в тепловом контакте с цилиндрической капсулой. Подключение нагревательных элементов и датчика температуры осуществляется через герметизированный ввод 8. Установка предлагаемого устройства осуществляется с помощью крепящей стойки 9.

Устройство работает следующим образом. мости от его нагрузки. Возможность регулирования динамических тепловых характеристик модели путем изменения постоянной времени нагрева двигателя позволяет регулировать моменты срабатывания защиты в динамике при повышении нагрузки, то есть более полно использовать его тепловой запас. 2 ил.

При повышении температуры электродвигателя температура капсулы 2, а следовательно, температура датчика

7, находящегося с ней в тепловом контакте, также повышается. При повышении температуры двигателя, а следовательно, модели выше заданных пределов, двигатель отключается. Постоянная времени нагрева тепловой моде40 ли выбирается меньше постоянной времени нагрева электродвигателя, что

1365224

20

25 (2) 30

35 (4) 50

С С (5) Т

А 2р.F обеспечивает лучшую защиту электродвигателя. При этом моделируется температура нагрева электродвигателя в зависимости от его нагрузки.

Воспроизведение температуры электродвигателя путем его моделирования осуществляется в соответствии с дифференциальным уравнением его теплового баланса. 10

T 6Р = С с + Ас д1 где ЬР— суммарные потери мощности в электродвигателе;.

С вЂ” теплоемкость электродвигателя;

I превышение температуры электродвигателя над температурой окружающей среды;

А — теплоотдача электродвигателя.

Потери электродвигателя при их воспроизведении раздепяются в соответствии с выражением где ьРс — постоянные потери;

hP — переменные потери. чь

Раздельное моделирование соответствующих потерь электродвигателя повышает точность воспроизведения тепловой модели электродвигателя при реальном диапазоне изменения нагрузки.

Температура защищаемого электродвигателя и модели изменяется в сортветствии с выражением, полученным 40 при решении уравнения (1) и последующих преобразований

t Рс + a PYn с — — - — — (1-e ) (3)

А э

45 где А — теплоотдача; — удельная теплоотдача поверхности;

F — площадь теплоотдающей поверхности, Т вЂ” постоянная времени нагрева электродвигателя.

Постоянная времени нагрева Т из выражения (3) описывается следующим образом:

Постоянные потери Р, приняты пропорциональными квадрату напряжения, подаваемого на фазы электродвигателя. Постоянные потери воспроизводятся нагревательными элементами

6 второй группы, устанавливаемыми в отверстиях цилиндрической капсулы 2 и находящимися с ней в тепловом контакте. Группа нагревательных элементов 6 параллельно подключена к фазам защищаемого электродвигателя.

Переменные потери Р„„ приняты пропорциональными квадрату силы тока, протекающего в фазах электродвигателя. Они воспроизводятся первой группой нагревательных элементов 5, установленных в отверстиях капсулы и последовательно подключенных к фазам защищаемого электродвигателя.

Регулирование величины множителя, .стоящего в выражении (3) перед скобками и связанного с потерями мощности, осуществляется за счет изменения теплоотводящей поверхности

F. Эта поверхность регулируется шайбами 3 и 4 с высокой и низкой теплопроводностью, находящимися в тепловом контакте с капсулой 2.

Таким образом, на модели может воспрсизводиться тепловой режим электродвигателя или отдельных его участков. Причем могут моделироваться как статические режимы нагрева электродвигателя (параметры T:ьР,А), так и динамические режимы (параметры Т).

Воэможность регулирования динамических тепловых характеристик модели путем изменения постоянной времени нагрева электродвигателя позволяет регулировать моменты срабатывания защиты в динамике при повышении нагрузки. Это позволяет оптимально использовать электродвигатель, т.е. полностью использовать его тепловой запас, не допуская значительного перегрева обмотки, снижающего срок службы электродвигателя.

Формула изобретенная

Устройство для тепловой защиты электрической машины, содержащее корпус в виде цилиндрической капсулы, в котором установлены датчик температуры, первая группа нагревательных элементов, подключаемых через трансформаторы тока госледовательно

1365224 ностью.

Составитель Л.Васькова

Техред N.Äèäûê Корректор А.Ильин

Редактор А.Зайцева

Заказ 6648/49 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130353 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,. ул. Проектная, 4 с фазными проводами защищаемого электродвигателя и соединенных через герметический ввод с реагирующим органом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты путем увеличения точности моделирования тепловых процессов и расширения области применения, дополнительно введена вторая группа нагревательных элементов, подключаемых параллельно фазным проводам защищаемого электродвигателя, причем в упомянутом корпусе выполнены цилиндрические отверстия, внутри которых расположены две группы изолированных нагревательных элементов и дат5 чик температуры, находящиеся в тепловом контакте с цилиндрической капсулой, которая закрыта с торцов наконечниками обтекаемой формы, на наружной поверхности цилиндрической капсулы установлены шайбы, выполненные из материала с высокой и низкой теплопроводностью, находящиеся в тепловом контакте с ее поверх—