Спосіб багатофункціонального захисту електродвигунів

Спосіб багатофункціонального захисту електродвигунів із прямим підключенням до мережі, що включає операції вимірювання струму по трьох фазах і відключення двигуна у випадку перевищення струму по всіх або будь-якій із двох, або одній фазі заданих величин, а також загальмування вала, який відрізняється тим, що додатково вводять операції визначення факту руйнування механічної передачі, відсутності двигуна і зменшення величини опору ізоляції менше припустимих меж за наступними умовами: руйнування механічної передачі, якщо Ixx1 I дв Іхх 2 за t t 2 t 1 , де I дв - обмірюване значення струму двигуна, Ixx1 і Іхх 2 - відповідно мінімальне й максимальне значення струму холостого ходу, t 2 - розрахунковий момент часу виходу двигуна на U 2 14627 1 3 14627 4 для введення в мережу елемента, який обмежує t 1 - момент часу подачі сигналу на включення струм, використовують електродинамічні зусилля, двигуна. що відповідають струму, що перевищує струм зазменшення опору ізоляції менше припустимих даної уставки, що перетворять у механічні зусилмеж, якщо: ля, що використовують для розшунтування елеUк Uф * К , мента, який обмежує струм.[Патент РФ № де Uк - напруга на вході блоку МГР6, 2016459, Н 02 Н 9/00, опубл. 1994.07.15]. Uф - напруга фази двигуна, Найбільш близьким по істотним ознаках і техК - константа, обумовлена з вираження: нічному результату, що досягається, є спосіб заК R ізол/(R1 R ізол ) , хисту асинхронного електродвигуна від перевантажень, обриву фази й незапуску [Авт. св. СРСР де Rізол - мінімально припустима межа опору № 1374328, кл. Н02 H7/08, 7/085. опубл. 15.02.88 ізоляції двигуна, р., Бюл. № 6], заснований на вимірі і порівнянні з а також операції відключення двигуна при виуставкой струму в кожній фазі двигуна і частоти конанні кожного з умов 1, 2 чи 3 і передачі інфоробертання його вала. Відповідно до винаходу сигмацію про те, що трапилося, у послідовний канал нали струмів фаз і швидкості обробляються в конзв'язку 8. тролері. Причому, захист уводять у дію через заНа фіг.1 представлена спрощена блок-схема даний інтервал часу, необхідний для розгону пристрою для здійснення способу захисту електдвигуна. Відключення двигуна роблять при максиродвигунів, що містить: мальному перевантаженні й швидкості обертання - 1 - автоматичний вимикач, вала, що знизилася до уставки, рівної критичному - 2, 3, 4 - датчики струму, ковзанню. У випадку загальмованого стану двигу- 5 - пускач, що включається контактом Вкл і на його відключають через заданий інтервал часу. відключається контактом Овідкл. Відключення двигуна відбувається в наступних - 6 - модуль гальванічної розв'язки для перетвипадках: ворення сигналів датчиків у стандартний аналого- струмового перевантаження кожної з фаз, вий сигнал і гальванічної розв'язки силових і керу- обриву будь-якої фази, ючих ланцюгів, - незапуску. - блок-контакт БК1 пускача 5 К, Таким чином, відомі способи не в повному об- обмежуючий резистор R1. сязі виконують вимоги до захисту двигунів. - 7 - мікропроцесорний контролер, що виконує: В основу корисної моделі поставлено задачу - прийом сигналів датчиків струму й сигналу вдосконалення способу захисту електродвигунів від блоку-контакту (БК2) пускача; шляхом додаткового введення операцій визначен- визначення й розрахунок максимальної й сеня факту руйнування механічної передачі, відсутредньоквадратичної величини струму двигуна; ності двигуна й зменшення величини опору ізоля- прийняття рішення про стан двигуна (заклиції менше припустимих меж, що дозволить нений, перевантажений, вийшла з ладу механічна підвищить надійність роботи електродвигунів. передача чи відсутній двигун ); Зазначений технічний результат досягається - відключення двигуна контактом реле РК9 у тим, що спосіб багатофункціонального захисту разі потреби; електродвигунів із прямим підключенням до мере- передачу інформації про стан двигуна по пожі, який включає операції виміру струму по трьох слідовному каналу 8 на ПЕВМ оперативного перфазах і відключення двигуна у випадку перевисоналу. щення струму по всім чи кожній із двох чи одній На фіг.2 представлена схема, що пояснює фазі заданих величин, а також загальмування вапринцип виміру опору ізоляції (Rізол). Як видно з ла, відповідно до технічного рішення, що заявляфіг.2, опір виміряється при зупиненому двигуні. ється, додатково вводять операції визначення При цьому напруга живлення фази через нормафакту руйнування механічної передачі, відсутності льно закритий контакт БК1 поступає на резистор двигуна й зменшення величини опору ізоляції меR1. При зменшенні опору Кізол у контролер через нше припустимих меж по наступним умовам: модуль 6 МГР надходить менша напруга, і якщо - руйнування механічної передачі, якщо: величина цієї напруги досягла рівня уставки, то Ixx1 Iдд Іхх 2 за t t 2 t 1 , сигнал видається на реле РК9 і двигун не включається. де I дв - обмірюване значення струму двигуна, На фіг.3 представлена залежність часу відкIxx1 і Іхх 2 - відповідно мінімальне й максималючення від струму перевантаження двигуна, що льне значення струму холостого ходу, запрограмована в пам'яті контролера 7. t 2 - розрахунковий момент часу виходу двигуНа фіг.4 представлені графіки «поводження» на на сталу швидкість, струму при різних режимах роботи, де: t 1 - момент часу подачі сигналу на включення - на фіг.4 а) показаний нормальний режим родвигуна; боти, відсутності двигуна, якщо: - на фіг.4 б) - режим «заклинювання», тобто Iдд Q за t = t2 - 11, випадок коли при подачі напруги на двигун ротор де Q - максимальна напруга на вході АЦП коностаннього по механічним причинах залишається тролера, нерухомим, при цьому струм статора залишається обумовлене «шумами» останнього, рівним пусковому, t 2 - розрахунковий момент часу виходу двигуна на сталу швидкість, 5 14627 6 - на фіг.4 в) - режим перевантаження, тобто де І1, І2....... In - поточне значення струму в j- і випадок коли при пуску чи під час роботи струм момент часу, рівний 3 . двигуна перевищує номінальний, - період знімання сигналів датчиків, обумо- на фіг.4 г) - режим руйнування механічної певлений з вираження: редачі, тобто випадок коли струм двигуна не пере= х z / Ін, сек. вищує струм холостого ходу, де задана відносна погрішність виміру - на фіг.4 д) - режим відсутності двигуна, тобто струму, А, випадок, коли при подачі команди на включення Ін - номінальний струм двигуна, А, двигуна відсутній струм останнього. z - час досягнення Ін під час пуску. Спосіб, що заявляється, здійснюють таким чи5. Факт руйнування механічної передачі, якщо: ном. Після включення пускача (надходження сигIxx1 Iдд Іхх 2 за t t 2 t 1 , (1.4) налу від блоку-контакту БК2) за інформацією від де Ixx1 і Іхх 2 - відповідно максимальне й мінідатчиків струму 2,3 і 4 контролер визначає: мальне значення струму холостого ходу. 1. Факт перевантаження, коли струм наванта6. Факт відсутності двигуна, якщо: ження по всім трьом фазам перевищує номінальIдд Q за t t 2 t 1 , (1.5) ний, якщо: де Q - максимальна напруга на вході АЦП конІдв/Ін К, (1.1) тролера, обумовлена «шумами» останнього. де Ідв - струм навантаження двигуна, Ін - но7. Факт зменшення опору ізоляції, якщо: мінальний струм двигуна, К - константа із залежUк Uф * К , (1.6) ності фіг.3. 2. Факт асиметрії фазових струмів, якщо: де: Uк - напруга на вході блоку МГР6, Uф / ІдвфА - ІдвфВ / || / ІдвфА - ІдвфС / || /ІдвфВ напруга фази двигуна, К - константа, обумовлена з ІдвфС/ 0,3 Ін, (1.2) вираження: де: ІдвфА, ІдвфВ, ІдвфС - струми двигуна по К R ізол/(R1 R ізол ) , фазах мережі, де Кізол - мінімально припустима межа опору 0,3 - абсолютна різниця струмів, приведена до ізоляції двигуна. номінального. При виконанні умов 1.1, 1.2, 1.3,1.4,1.5 та 1.6 3. Факт перевантаження, коли струм перевиконтролер видає сигнал на відключення двигуна ( щує номінальний по трьох або двох фазах, струм в включає реле 9 РК) і передає інформацію про те, одній із фаз відсутній. При цьому видається інфощо трапилося, у послідовний канал зв'язку 8. рмація про обрив конкретної фази двигуна. ПереЗапропонований спосіб реалізований у системі вантаження визначається згідно з вираженням захисту і керування двигунами електрофільтрів (1.1). вогнетривкого вапняного цеху на ВАТ «Криворіжс4. Факт заклинювання, якщо: таль». За час експлуатації (початок - лютий Ідв 4Iн за t=t2-t1, (1.3) 2005p.) дослідно-промислових іспитів на одному де: Ідв - еквівалентний струм двигуна за час t, фільтрі (загальна кількість двигунів, що обслугоt1 - момент часу подачі сигналу на включення вують фільтр - 16 шт.) відмовлень і збоїв як техніпускача, чних засобів, так і програмного забезпечення не t2 - розрахунковий час виходу механізму на виявлено, час від визначення контролером факту номінальну швидкість. наявності несправності до видачі команди на відкЕквівалентний струм двигуна визначається з лючення двигуна не перевищує 1 сек., факт видачі вираження: системою недостовірної інформації про несправ2 2 I1 * t1 I2 * t 2 ... In * tn ність не виявлений. Застосування даного способу 2 IДВ , дозволить підвищити надійність роботи електродti вигунів. 7 14627 8 9 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 14627 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”,вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601