Спосіб захисту електродвигуна

Реферат: Спосіб захисту електродвигуна включає вимірювання струмів в ланцюгах живлення, визначення значень їх квадратів, формування інформаційних точок струмів, з яких складається часовий ряд, часткових сум інформаційних точок квадратів струмів, видалення останнього значення часового ряду при надходженні чергового значення інформаційної точки, зсуву на крок вперед вмісту усіх елементів часового ряду. Встановлюють на перше місце часового ряду чергового значення інформаційної точки струму і підсумовування його до вмісту решти елементів часового ряду. Формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі живлення при перевищенні часткової суми струмів в будь-якому елементі часового ряду припустимого рівня. На період з моменту формування сигналу на відключення електродвигуна від мережі живлення збільшують крок дискретизації вимірів датчика струму для формування інформаційних точок часового ряду та продовжують формувати часовий ряд часткових сум інформаційних точок, не змінюючи кількість його елементів, до моменту обнуління всіх його складових. UA 104275 U (54) СПОСІБ ЗАХИСТУ ЕЛЕКТРОДВИГУНА UA 104275 U UA 104275 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до електротехніки і може бути використана для захисту електродвигуна від перевантажень при частих пусках або у режимах повторно-короткочасної роботи S1-S8. Відомий спосіб захисту електродвигуна, що включає безперервне вимірювання струму електродвигуна, формування сигналу пропорційного квадрату струму електродвигуна, усереднювання вказаного сигналу в часі, відключення електродвигуна від мережі при перевищенні гранично допустимої тривалості струмового перевантаження [1]. Недоліком відомого способу є те, що він має низьку надійність по тому, що усереднення сигналу струму навантаження здійснюється на конкретному, прийнятому за допомогою розрахунку часу усереднення, яке не враховує тепловий стан електродвигуна перед пуском. Найближчим аналогом є спосіб захисту електродвигуна, що включає безперервне вимірювання амплітудних значень струмів електродвигуна, зведення їх в квадрат, формування часового ряду квадратів струмів, видалення останнього значення часового ряду при надходженні чергового значення квадрата струму електродвигуна, зміщення на крок уперед вмісту елементів пам'яті часового ряду, встановлення на перше місце часового ряду знов виміряного значення квадрата струму і підсумовування його до вмісту решти елементів пам'яті, при перевищенні суми квадратів струму в будь-якому елементі пам'яті заданого рівня формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі живлення [2]. Недоліком способу є низька надійність захисту при короткочасних повторних пускових навантаженнях, так як, не враховується тепловий стан на момент чергового пуску електродвигуна із-за погіршення його тепловіддачі у нерухомому стані. В способі, прийнятому за найближчий аналог, визначають еквівалентні струми з часом усереднення від n·Δt до m·n·Δt, де Δt - крок дискретизації вимірів датчика струму; т - кратність дискретизації інформаційної точки; ь - кількість елементів часового ряду. Такий спосіб дозволяє захищати трифазний електродвигун не залежно від виду його перевантаження, але якщо для розрахунку еквівалентного струму використовують короткі проміжки часу його усереднення, наприклад, секунди, то виявити незначні (5 % … 10 %) але тривалі струмові перевантаження неможливо або, якщо еквівалентний струм визначають на тривалому проміжку часу усереднення, наприклад, сумісному з тепловою постійною Тн часу нагріву електродвигуна, то неможливо вчасно виявити перевантаження пусковими струмами, особливо при частих пусках. Після зупинки електродвигуна змінюється його коефіцієнт β 0 тепловіддачі β0=A0/А, де А0, А тепловіддача, відповідно, при нерухомому електродвигуні та номінальній швидкості. Наближене значення коефіцієнта β0; для електродвигунів, що відрізняються типом виконання, наведені в таблиці. 35 Типи виконання електродвигунів Закритий з незалежною вентиляцією Закритий без примусового охолодження Закритий з самовентиляцією Захищений з самовентиляцією β0 1 0,95…0,98 0,45…0,55 0,25…0,35 Стала часу То охолодження нерухомого електродвигуна визначається To  Tн / 0 . 40 45 У зв'язку з тим, що β0 ≤ 1, то То ≥ Тн, то охолодження нерухомого електродвигуна відбувається повільніше, ніж його нагрів при роботі електродвигуна. Для врахування погіршення тепловіддачі нерухомого, після відключення від мережі живлення електродвигуна, збільшують крок дискретизації вимірів датчика струму або крок дискретизації виміру інформаційних точок часового ряду, або те й те. Двигуни загальнопромислового призначення основного виконання можуть працювати в різних режимах відповідно до ГОСТ 28173 (МЭК 60034-1). Наприклад, при періодично повторно-короткочасному режимі S4 з впливом пускових процесів відбувається послідовність ідентичних циклів роботи, кожен з яких включає час Δto пуску, час ΔtP роботи при постійному навантаженні, за яке двигун не нагрівається вище за 1 UA 104275 U 5 допустиму температуру Θmах, і час ΔtR стоянки, за який двигун не охолоджується до температури навколишнього середовища. 2 Допустиме число Z пусків в годину двигуна, що має динамічний момент інерції JM, кг·м , ротора, що працює в режимі S4 із статичним навантаженням на валу, визначуваним потужністю Р2, кВт, і динамічним навантаженням, визначуваним динамічним моментом інерції 2 електродвигуна JEXT, кг·м , орієнтовно можна визначити по формулах: mст.ср K K Z  Z0  M P K M  1  m д.ср Fj ; , ПВ 1  K 0    P  100 KP  1   2   P   2H  1  K   ПВ  1  ПВ      0 0 100  100  , Fj  10 15 20 25 30 35 40 45 JM  JEXT m  2  mk  2  mM  1 mд.ср  n jM 6 ; , де: Z 0 - допустиме число пусків в годину двигуна без статичного і динамічного навантаження на валу; mст.ср - відносне значення середнього за час розгону статичного моменту на валу електродвигуна; mд.ср - відносне значення середнього за час розгону моменту обертання електродвигуна. Час Δt0, сек., розгону електродвигуна до номінальної швидкості обертання визначається по формулі 1  n  J J t 0  0,109   1   M EXT  100  P2H mд.ср  mст.сp  ; При зміні окремих періодів повторно-короткочасного режиму відбувається струмове перевантаження електродвигуна і його температура може перевищувати допустиме значення Θmax. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності та ефективності захисту електродвигуна від перевантажень з урахування його теплового стану в момент пуску шляхом збільшення кроку дискретизації вимірів датчика струму та кроку дискретизації виміру інформаційних точок часового ряду не змінюючи кількість його елементів на період відключення електродвигуна від мережі живлення до моменту обнуління всіх його складових елементів. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб захисту електродвигуна, що включає вимірювання струмів в ланцюгах живлення, визначення значень їх квадратів, формування інформаційних точок струмів, з яких складається часовий ряд, часткових сум інформаційних точок квадратів струмів, видалення останнього значення часового ряду при надходженні чергового значення інформаційної точки, зсуву на крок вперед вмісту усіх елементів часового ряду, встановлення на перше місце часового ряду чергового значення інформаційної точки струму і підсумовування його до вмісту решти елементів часового ряду, формування сигналу на відключення електродвигуна від мережі живлення при перевищенні часткової суми струмів в будь-якому елементі часового ряду припустимого рівня. Новим є те, що на період з моменту формування сигналу на відключення електродвигуна від мережі живлення збільшують крок дискретизації вимірів датчика струму для формування інформаційних точок часового ряду та продовжують формувати часовий ряд часткових сум інформаційних точок, не змінюючи кількість його елементів, до моменту обнуління всіх його складових. Здійснюють спосіб наступним чином. Формують інформаційні точки часового ряду. Для цього вимірюють значення струмів електродвигуна з кроком Δt дискретизації вимірів датчика струму. Виміряні значення струмів усереднюють на інтервалі n·Δt, де n - кількість вимірів датчика струму на кроці дискретизації інформаційних точок часового ряду. Зводять у квадрат діючі значення струмів фази з максимальним рівнем струму. З використанням інформаційних точок формують часовий ряд часткових сум квадратів струмів. При надходженні чергового значення інформаційної точки, видаляють останнє значення та зсовують на крок вперед вміст усіх елементів пам'яті часового ряду. Чергове значення інформаційної точки ставлять на перше місце і підсумовують до вмісту решти елементів часового ряду. При перевищенні припустимого рівня часткових сум інформаційних точок в будь-якому елементі часового ряду формують 2 UA 104275 U 5 сигнал на відключення електродвигуна та продовжують формувати часовий ряд часткових сум інформаційних точок до моменту обнуління всіх його складових елементів, або впродовж 3…4 постійних часу нагріву електродвигуна після фактичного його відключення від мережі живлення. Для врахування погіршення тепловіддачі, після відключення електродвигуна від мережі живлення, збільшують крок дискретизації вимірів датчика струму або крок дискретизації виміру інформаційних точок часового ряду, або те й те. Це дає змогу контролювати квадрати еквівалентних струмів електродвигуна перед його черговим пуском з використанням наступного виразу 2 Iэкв  10 15 2 2 I1 t1  ...  In tn 1  tпу ск   t торм  tраб  2t 0   , 1 - коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження в процесі розгону і де гальмування електродвигуна, 0 - коефіцієнт, що враховує погіршення умов охолодження в після відімкнення електродвигуна від мережі живлення. Наближено можна вважати, що β1 = β2 = β0. Визначення гранично припустимих значень часткових сум інформаційних точок в кожному з елементів часового ряду проводять виходячи, наприклад, з рекомендацій для струмового 2 захисту з витримкою часу. Гранично припустиме значення Iекв.т часткових сум інформаційних точок в m-ному елементі часового ряду визначається по виразу 2 I2 .т  m Iном К1 / nt   1 , екв 20 25 30 де m - порядковий номер елементу часового ряду, Iном - номінальний діючий струм електродвигуна, К1 - ваговий постійний коефіцієнт струму, n  t - крок дискретизації часового ряду часткових сум. Порівнюють значення часткових сум інформаційних точок в елементах часового ряду з їх гранично припустимими значеннями. При виході за межі хоча б в одному з елементів часового ряду формують сигнал на відключення електродвигуна від мережі живлення. Спосіб дозволяє одночасно контролювати еквівалентні струми навантаження з часом усереднення від часток секунд до 3…4 теплових сталих нагріву електродвигуна, враховувати тепловий стану електродвигуна перед черговим пуском, що підвищує надійність та ефективність його захисту від перевантажень. Джерела інформації: 1. Авторское свидетельство СССР. SU № 1365226 A1, МПК Н02Н 5/04, 7/08. Аистов В.В., Левашов Б.И., Медяков И.Н. "Способ тепловой защиты электродвигателя следящей системы". Опубл. 07.01.88. 2. Патент України UA 42964 U, МПК Н02 Н 7/08. Дубовик В.Г., Лебедев Л.М. "Спосіб захисту електродвигуна". Опубл. 27.07.2009. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Спосіб захисту електродвигуна, що включає вимірювання струмів в ланцюгах живлення, визначення значень їх квадратів, формування інформаційних точок струмів, з яких складається часовий ряд, часткових сум інформаційних точок квадратів струмів, видалення останнього значення часового ряду при надходженні чергового значення інформаційної точки, зсуву на крок вперед вмісту усіх елементів часового ряду, встановлення на перше місце часового ряду чергового значення інформаційної точки струму і підсумовування його до вмісту решти елементів часового ряду, формування сигналу на відключення електродвигуна від мережі живлення при перевищенні часткової суми струмів в будь-якому елементі часового ряду припустимого рівня, який відрізняється тим, що на період з моменту формування сигналу на відключення електродвигуна від мережі живлення збільшують крок дискретизації вимірів датчика струму для формування інформаційних точок часового ряду та продовжують формувати часовий ряд часткових сум інформаційних точок, не змінюючи кількість його елементів, до моменту обнуління всіх його складових. 3 UA 104275 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4