Устройство для определения нагрева асинхронного электродвигателя
С >King < 0ОЕ ГСКИХ
С011ИА Я110!и Ii. СКИХ
Р 1- Е Г1ii Г I VI K
<.::1. Н 02 Н 5/04, 7/08
Г
J;:";„ ò -.;
ГОсудАРОТБе нный кГ1к",и Ге i
ПО изОБРетениям и 0ГкРВITIiBM
ПРИ ГK!IT СССР
ОПИСАН и Е ИЗОБИ-:ТЕНИ "1
АЦТОР 1(ДУУ Г-Р11ДГ-1 г- г)1; Г-РУ (21) 4902538/07 (22) 14.01.9 . (46, 23.08,92. Б1ол. ¹ 31 (71) Украинский государстBBí»ûé проектный и проектно-конструкторский институт
"Тя>кг1 ромзлектроп роек T (72) О.А.Орел (55) Г вторс кое с виде i ел ьство СССР № 1310943, кл. Н 02 Н 5/04, 1987.
ABTopc I К 11153508, кл. Н 02 Н 5/04, 1969 Авторское свидетельство СССР М 1274057, кл, Н 02 1-1 5/04, 1985. (54) УГТРОЙСТВ01 0,П>-1 Ог!РЕЦГЛЕНИЯ Н А Г Р Е Б А А С IË Н Х Р О -1 Н О Г О Э Л Е 1< Т Р 0ДВИГАТЕЛЧ (57) Использование: в схемах сигнализации и защиты асинхро11»ых электродвигателей, Изобретение относи;ся к электротехнике. в частности к асинхронным электрическим машинам, и пpедназчачено для применения В схемах сигнализации и защиTb1 асинхронных электродвигателей, работак>щих с перегрузками, по моменту нагрузки на валу vi при питании оТ сети с отклонениями напрях<ения От номинального значения, T е. В таких Отраслях ндроднОГО хозяйства как черная и цвет»ая металлургия, машиностроение, сельск å хозяйство и др, Известно, что нагрев электрических машин выше заданногс значения температуры (перегрев) Не только снижает их срок службы, Но может приводить vi к тяжелым авариям, устранение которых может потребовать замены обмоток и связано с большими за тратами времени и средств, Поэтому контроль нагрева обмоток, обеспечива ощий „„Я)„„1757009 A работа1ощих с перегрузкой по »агрузк, на валу и при пита»ии от се и с откло»е»ияк.и напряжения оТ номинального значp»èÿ, т.е, в таких Отраслях народ»oÃÎ хозяйства, как черная и цветная метал1г,ргия, маши11остроенив, сельское хозяйство и др. Сугцность изобретения; устройс;Во содержит дат lики напОяжения, активноГО и реактивно1-о тока статора, три квадратора, сумматор и I HG;>öèoííoâ звено. Новым в устройстBP. Является блок вычитания, Вь,— ходные сигналы датчиков преобразовываются с учетом их влияния на Вел»1ину злектоомаГ»итных потерь, суммиру1Отся и пода 1отся на Вхор, инерционного звена. Являющегося тепловой моделью асинхронного двигателя. Выходной сигнал устройства соответствует нагреву асинхронного двигателя, 1 ил, своевременное и достоверное выявление его предел Но,допустимого значения, позволяет оперативно принять необходимые меры и тем самым повысить срок службы и надежность работы электрических машин. Известнь1е устройства для Определения нагрева обмоток электрических машин можно разделить условно на две основные группы, К ооддной группе Относятся устройс ва измерения, Основанные на применении t pМОМЕТРОВ, ТЕРМОПВР, ТЕРМИСТОРОВ, ТЕРМОрезисторов и т.п, датчиков. Встроенных в машину, К ВторОй Гpó ÎÏB Относятся устройства, не имеющие В своем составе термодатчикîB и действующие по принципу аналогии. Устройства этой группы нашли широкое применение в промышленных установках. в том (7г(009 ЧИСЛ Р ДЛЯ 0(1РРДР/!ЕН!4(1 Н-.!! (ЭР>>3 -<ЛЕК(,!j)! !Е cK!1х f4ащин в IBK ()/!учаях, к(.гдд ма!(»и и,еет встроен(!Ых датчико=, TB!4I;BpRT/Рь., (с(З ВЕСТ!(О ТЗКЖЕ >/CTPOL -Во Д/IA Р::! 10Вой:)с)!! ИТЫ ЗСИ (! Х ро!11! ОГО //!BK > РОДВ!. >> >!1 с!/15! (5 этом устройстве осув(!еств/!.1() тся С р 3 В и C Н И P.. Б Ы х Од j O Г 0 Н а и 5) Я;к е I I L4 Я «(" ((«(«1/1 ЬТРЗ, ПОДКЛ!ОЧ"-.ÍÍOÃQ К фаЗЗМ ОбмОТКИ СтатОра, с этдлоl!I>ым ндГlpяжение(4. Г!Ри наГ;. ПР дви ателя уроде!!ь !!апряже!!ия на ко !Дсн(»д)оре фильтрд возрдстдет, >!TO;fpf4B(3д!4Т ((ОТКЛ10 (РН!1!О ДВИГЗТРЛ5!. НВЛОстатком э ГОГО аl!длО> а 1!2/1>ipTc;", его НИЗКаЯ ТОЧНОСТЬ, СВЯЗЛН>"..Я i, ОТСУтстВ!-.ЕМ у !ета измене!!ий IIR(1 )я>ксз!>,(я сети II3 изма. нение потерь в железе с-аторд и cgQTBетс(-Бенно, "3 1!3Ãj)BB обмотки, а также низе;. Я ЭКОЧОМИЧНОСТЬ, СВЯ33 i!fr B C З"ЛИЧ(48М Постоя ННО B Ktf I 3«!Bf ll4 hlX 0«83! !P) OPOB В СИЛС»-с>! (>Еп(1, Наиболее близким по технической c>/il>НОСТИ И Дост>ЛГЗЕ!«1()м> РЕЗ)/ЛЬГЗТУ ЯВЛЯЕТ(."Я устройство лля определения:- агр ва сл хРснной зл(3<т!3(1(ескои !1дши!!ы, содер;".аГДЕЕ СУ(1!>сато Р И ПОДКЛ !С jelllj OP < Не;..f)/ И !вой!>ОН (108 3 UPI!0, а ЗК "Ке ДЗТ !ИК НсЗГ Р>Я" ЖРНИЯ ОбМОТК(Л CTBTgr)а ГИНXjigiiflgй !43(! (НЫ, Да ЧИК РЕДКТИВ!!Ого те,;Д Oß!4(,т <И статора синхронной (13(!! !f!hl, кьддрдторы и блОк Умножения, {3TtfLII< дктивноГО Tol<3 (.! с) ТОРЗ СИНХ(ЗОННОЙ f".3!BÈ!!Ь!, VBRД(>)ЗТО>Р, ОДНЗ КО. ПРОТОТИП(, П Р11(48!! ИТЕЛ(Ь НО К д с и н х !О> О и н ы м Д В и Г а т 8 л 51 м, (B О б л д д 3 е -! (»>ОбходимО!4 тос!ност!«!О, TÇf как не /чить! !Зет B/1> Я>ii 4Р» f!3 НЗГРЕВ ТВХ 1!31 >Енс»нl(> и ПОТР(ЗЬ Ь актив(!Ом жг лР38 стдтооа, котооые f«48 I(33 МССТО П, ЗИ Из(",Bligh!!4!!X МЗГНИТНОО Г OTÎi -, ВОЗНИКД>0>ЦИХ Вс/1ЕДСТВИЕ ИЗМ>-,НЕ!(ИЙ ДКЗЧ1!" НОГО И РслакТИВНГ)ГО ТОКД СТДТОРЗ ДСИНX j)()I>НОГО ЗЛВКТРОДВИГДТ8ЛЯ ПР(Л ИЗМЕНенияк нагрузк!л на его валу и напря>Хе!-!Я на обм-,,ке статора. Поэтом>/ использование ffj)I)T(/тИПЗ ПР14(«48НИТРЛЬ ig f< RCИЬ.,ХРОННЬ(/1! зле кт !Одвигат елЯм не 1>!Ожет Обе!..печ:1T! If B— обход(4мой наДежности их Рсзботы, так как в РВЖИМЗХ ПBРемеН НОЙ !ЗГР«/ЗКИ НД БЗЛ«/(, В :-:личина момРнтд KQTÎj)ОЙ Б Отдельные (Зро межутки Времени! превышает номинальнОО значение Браща!с>(дегося момента двигателя, !«атрее изо/!я(1!1!1 Обмотки cTRTÎp3 мо>>(ет AР8ВЫСИТЬ ДОПУСТ(ЛМ08 ЗНЗЧЕНИЕ. 1 акое Не контролируОмое превыв)8ние температуоь1 обмотки cTRTQp3 Выше Допустимого зндчеНИЯ ПРИВОДИТ Не ТОЛЬКО К Г! РЕ«(<ДЕБРЕМР»ННОУ старениго изоляци>и, но можс т являться пр -:.Чиной БЫ ХО/!«а МЗ ШИНЫ ИЗ л 1-РС«Я И ОСТ»> !Б>% ТВХНОЛОГИЧBСКОГО ПРО(!8ССЗ, Це/)ь!о изобрете JL4B я вляется полhf U) ни8 тОчнОсти и надежнОсти устройства.! 1 " !ЗВЛ>((jfjR В «/C T P g и (. (В О Д Л Я О f) j) P. (! с. Л ! ! Я ! с) Р (-. Г! Д Д С И Нхроl! !!о! О алек p!)I1,BL4(- « 1 ел(1, СО «BB>)жа!1(Ре Ддт IИКИ НЗП05« l 5 ного тока статорд, (181)т)>ь!11, вто;)ой и третий KB3ДГ)3 ГОРЫ, СГ)ОИМИ ВЬ!ХС)ДДК-.!4 Г)од: Л(ОЧЕН),ЦЕ -00 BP (—;(1 „ 3!>!ИМ с!Хо<(дм ЦМ«сат(303 В !> ХО(! г ОТО!3(j(0 П()>(>СОР(,!>1НГ; ! >(ВХОД«/ (ИЫ81)(((И>- ((>;.;-., 0 ЗВЕI!R,:)РИ )Tgt/ ВЬ!. ОД ДаT!ji!KÄ : „! Рва(: ",,;;: !ОГО; ОКа:; та)О()3 П(«Д(;/»ОЧСН К BXOfi)/ !)Р! «(«ГС) I(!>ЯДРдт!)(>а 3 t)f. ХОД ДЗТ !И <3 ЗК -ГИBI! )I() О;R ",13(OPr ПОД(/i!Oi!Bfl K ВХОДУ, Г,Е, Ь>, (<В,о,.. Ч, «О,(,!1, /! f »«В(,лс q О/!Ос."> fir>P L!T3!j!4!B У (;0 > ОРОГО ВХОЛ, УМЕНЬШЗ ! ..> Bf4Q(О> Г)ОДКЛ>ОЧЕ>с! К j!!„ (Og«r j«(.ТЧИКВ НЗГ(Р51 :„/(«: 4с! Г.! «.j ();;:„1 !! >РВЫ и И Т! ООц - .»Д!>l . ">и 3»к)P I 0 C(f(.(." (: >! I l,gg!ВР > В "»Ч(10 B! f Ó!« :><И Дат (Их, >В >;(- ;!КЗ (Г/!;О! (> !", c)K I ИВ,, 0" ; 0 О;с . (, > 3 (с)г! i, -„j>!X(2,,, б/!0!<3 L) hj -!И 3;,1 (45f ! ) ПОД!ЧЛ((ЗЧГ:,Н К;, > ::Д,, В (с,j)g! (.i.-"-/L!)RTOP>3, (- >! "-;;fBf>ие в 3 .,! в 51(".,>o, r; «30AcTBO блоК3 ":ь"в,! ния .! Вязей « с с ддтч!лкдми напря::.-. (и"., актив;ого и реактивного то:{3 С(втgf 003!)ОЛЯЕ r "! /BBIC!4Th ТОЧ IOCГЬ Раоо "/. 1 Tl l I / "BМ УЧ>л«тс> 1>/!(>(fill èÿ ПО ГР!) h Б Ri< ИВНЗМ «к.«(с. ° >«лг(сji«гонf>gf »;арB трgtgв ...;! -.с«/)с и C/!B/.10".. ЛЬ 10, >с(сЗГ,)Е 13 00>!«>!OT;(!4 ЕГО ГТЗTOР3, j! д чер е; <е и.-::обод)ке(!3 бг>о«<-схема «С Ст Г); йс.!.;O C(« /1/«!)>><(-. i. »УМ>.с"."> ()Г« "! r! ПО Л>.";, :):PI! >08 i< Е, 0 сеЫХОДУ ИНЕР;ligfiilgB ЗВЕНО ,С.. 3 та :;ЖЕ ДВТЧИК ) !(с)!ЗРЯ>кеНИ51 СТс!То )а,,(!а т > !4 >с:. <1 11:. Г Г) 0 Г B ) T P T B B I ! О >3 С 3 К Г и -) f! П (Г! И 3.) 3K .::, l.. 0 тока („,òRãgã!3, пе:Звый, в) gpg!4 и ГPBT!1И КГс),Л, 33 ООЫ t3-(), ВЫХОДЫ (<ОТО(с)ЫХ F10 f"!:: > 1. (! Е I > Ы К СОВ ТВB " С Г(3) !0 Ш и: 1 f) XÑ,ÖR Ã4 С i ñ ",;"М д с L)>3 . ((>30!48 i О О, )/СТ()ОЙ! .Тасс) Гg Л Р! Ь> И.!. «>.„!Я > >Р1, «-"О«> Я! 1; РД>„ i ВХОД «r!« :(:!-.i«!)ЗЗЕМ . : 0 ОЛОVЗ: ВЬ! !ИТЗНИЯ., BЫ ХОД K>) !3>-;g !-0 >!«Ä!4! !8> !» g /! ">с,; yg".0! 0 KtB3,:",p=. > Ора (. j3>BpBhj )1 В> ОД БЬ! "L!TRBÌOP(3 ОЛОКЗ 3 t)i-.!×ита(-.:ИЯ ПО .;Г(ОЧЕН К, ВЫХОДУ Дат-! : с>К;$»>«äк (:. >!0(-g т);:д l-..!. (>Рд а,> >pg!3 Вход Br)4!jë TRB(40 Ão Oл<) lса „- вы !41 3 -си(! По г)соB(!3f>IIfBli К БЬ!ХО>"",Lj ДЗТ i1KR «) Дкt 1!!ОГО ТОКА С >3;.0,.):,. (с()ОМ8 ТОГО, Б!>!ХСДЬ! Да I ЧИКОВ с) И 5 QB3KTÈ > 010 И ДКТИБНОГС Го!{3 Стс. О!Зс! Г)одL«tg f> Л!Ос>с>!. (,i (г>OTBPTC! (LB(! 0 f> В){0/>В!(с! > >P>с)БО! f и т>)етьг. ГО квад 33; OpgB 6 v Я, > с Г()ой)с! Bg оаб01дет сле ">у(п!1)и/4! (1003 >! > ">1, 1.:Игf:3>Ë БЫХОДЗ ДЗТЧИКЗ с! РЕЗ((ТИВНОГО 10)св .!.а T(ОР„ :1 !QC (Ó!)38 !. На г>ХОД ">18 380! О КBRÄPRTO>. = 6 !, ПООХОДЯ ВР83 НЕГО, BQSBQ БИТ{ Я 1:- КБЗДОЗТ B(л8(j(;TBi48 ц>с>ГО (>41 Н>ЯЛ П>сллт»(«/1;. Б >Ий !. Б > (г Б >та >д "!(,=Тс>pp 6 с.>/ Сс>! . > 13т()ла: с> г«, !>«>О/Р! >>10; л Р! (-.«1>> 0 !.ТЗЯЛ " (! -й figiTBP " ЛР>л> !ЗОЦВ!" ГЗТС«ЛР 175 009 Toряя завис 1т QT квяд1 "I la j>caк ГивноГО тока C ГЯ1ОРЯ, Сигнал выходя датчика 5 активного тока статора ->oc; yoae ня вход третьего квадраторя 8 и, проходя через него, возводится квадрат, вследствие чего слгнал, поступаюгций с выхода квядряторя 8 на вход сумматора 1, пропОрционален той составляющЕЙ потерь в электродвигателе, которая зависит от квядраторя акгивного тока статора. Одновременно сигналы датчика 3 напряжения статоря, дя.чиков 4 и 5 реактивного и активного текя статора поступают на соответствующие входы блока 9 Вычитания, в котором из сигнала, пропорционального няпряжени о на статоре асинхронного электродвигателя, вычитаются сигналы, один из которых пропорционален реактивному току, Я ВтОрОЙ Яктивному ток>t статора. Вы" ходноЙ сигнал блока 9 RaisvTa! t r! a nocrynaeT на вход второго квадраторз 7 и, проходя через него, возводится в квадрат, вследствие чего выходной сигнал квядратора 7, поступающий на вход сумматора 1, пропорционален потерям в активном железе статоря электродвигателя с учетом соответствующего влияния ня них величины активного и реактивного тока статора. Сумматор 1 осуществляет сложение выходных сигналов квядрятОрОВ 6-8 пропорциональных соответству ощим составля|ощим потерь Г электродВиГятеле. СиГнал с выхода сумматора 1 поступает на вхОд инерционного звена 2, которсе по существу является тепловой моделью электродвигателя Поэтому сигнал ня выходе инерционного звена 2 соотве-Гствует нагреву асинхронного электродвигателя. При необходлмости учета влияния изменений температуры окру>кающей среды на нагрев асинхронного электродвигателя, они могут быть учтены путем подачи соответствующеГО дополнительноГО сиГня 1я ня вход сумма тора 1. ВыхОднОЙ сиГнал устройства в зависи мости от назначения и конкретных условий рабо. ы асинхронного электродвигателя может быть использован для подачи на измерлтельный прибор с целью визуального нябл одения за нагревом, а также для подачи в систему автоматического регулирования и ограничения режимов нагрузки или в схем релейной защиты, воздействующей на предупреждающую сигнализацию, либо на Откл (Очение электродвиГателя. Техническое преимушество предлягяеМОГО УСТРОЙС1ВЯ СОСТОИТ В ТОМ, ЧТО ТОЧНОСТЬ определения нагрева становится более высокой, вследствие чего предлагаемое устройство дает более достоверную информацию о нарушении Температурного режима, чем прото-тип, и позволяет более своевременно принять необходимые меры, что повышает надежность работы электродвигателя, Поло>кительный эффект достигается благодаря тому, что в предлагаемом устройстве осушествляется более полный учет фактîpo÷, влияющих на нагрев асинхронного электродвигателя. Поскольку предлагаемое устройство Обеспечивает более точное следование своего выходно о сигнала за нагревом, создается возможность более полного использования силового электрооборудования и в то же время повышается надежность и долговечность его работы за счет возможности более своевременного принятия необходимых мер на основе более достоверной информации, Texническая готовность предлагаемого устройства к использованию в народном хозяйстве заключается в том, что оно может быть легко реализовано на базе стандартнь,х элементов (например, на базе унифицированной блочной системы регулирования или ня микросхемах), выпускаемых промышленностью серийно. Формула изобретения Устройство для определения нагрева асинхронного электродвигателя, содержащее датчики напряжения, активного и Оеактивного тока статора, первый, второй и третий квядряторы, выходами подключенные к соответствующим входам сумматора, выход которо"o подсоединен к входу инерционного звена, при этом выход датчика реактивного тока статора подкл очен к входу первого квадратора, а выход датчика активного тока статора — к входу третьего квадратора,отл ича ющееся тем,что, с целью повышения точности и надежности устройства, в íeão дополнительно введен блок вычитания, у которого вход уменьшаемого подключен к выходу датчика напряжения статора, первый и второй входы вычитае, >го соединены соответственно с выходами датчиков реактивного и активного тока статора, а выход блока вычитания подключен к входу второго квадратора.
