Источник: Источник:Schweitzer Engineering Laboratories, Inc.
hhttp://www.selinc.com/WorkArea/DownloadAsset.aspx?id=3538
Эпоха защиты вращающегося оборудывания с использованием электромеханических устройств исчезла. Сегодня защита двигателя осуществляется с помощью цифровых реле защиты. Цифровые реле многофазных, многофункциональные единицы, которые предлагают не только защиту, но также оповешают о тревоги, базы оперативных данных и связь с другими микропроцессорными устройства на заводе. Наиболее важным аспектом в защите двигателя является способность точно воспроизвести процесс теплового пуска двинателя. В этой статье рассматривается модель тепловой защиты и ее мозможность защитить от перегрева двигатель переменного тока в условиях пуска.
Цифровые реле - многофазные, многофункциональные основанные на микропроцессоре устройства. С надлежащим механическими и электрическими предосторожностями, эти реле предлагают очень надежную и продвинутую защиту компонентов системы управления. Любые прошлые ограничения защиты, испытанные в мире электромеханических реле, больше не являются фактором. Если ситуация может быть математически описана, микропроцессор в цифровом реле может быть запрограммирован, чтобы заняться этой проблемой. Из-за огромной вычислительной власти сегодняшних микропроцессоров, цифровое дополнительное предложение реле, имеет чрезвычайно важные особенности, чтобы служить дополнением к защите. Они хранят исторические эксплуатационные данные о защищенном оборудование и система управления и обмениваются информацией с другими микропроцессорами на заводе, используя большой выбор протоколов коммуникаций. Цифровые реле - также миниатюрные программируемые логические диспетчеры (PLCs). Защитные элементы реле, цифровые входы, цифровые выходы, и аналоговые количества может использоваться в логике утверждения, производят управление схемами, что удовлетворяет определенным требованиям. Цифровые реле больше не автономные защитные устройства. Они могут быть включены в полный производственный процесс на заводе.
Мир двигательной защиты представляет собой уникальные проблемы. Самая важная проблема моделирование тепловай защиты двигателя, основанная на электрическом токе.
Эта работа рассматривает двойную тепловую модель, которая основана на термодинамических законах теплового потока.
На рисунке 1 показано первое для тепловой модели. Основными компонентами этой модели являются:
Источника тепла. Тепловой поток от источника, I2r, измеряется в ваттах (W).
термальная емкость, АС, которая представляет собой двигатель с тепловой мощностью, чтобы поглощать тепло из источников тепла. Единица тепловой емкости Вт • S / C.
Тепловое сопротивление R-м, что составляет потери тепла от двигателя с окружающей средой. Единица тепловое сопротивление C / Вт
температуры, U. единицы температуры ° C.
компаратор, который сравнивает расчетную температуру двигателя с заданного значения на основе двигателя данные завода-изготовителя.
качественный анализ этой модели показывает, что тепло, вырабатываемое источником тепла передается на двигатель, что в свою очередь рассеивает тепло в окружающую среду.
количественного анализа определяется правилом линейного дифференциального уравнения, как и параллельные ЁМКОСТНО-РЕЗИСТИВНЫЙ (RC)законом электрической цепи:
Двигатели состаят из двух основных электрических компонентов, статор и ротор. Статор создает вращающееся магнитное поле (На частоте линии) в воздушный зазор, вызывая напряжение в обмотке роторе. Это напряжение индуцирует и производит ток в обмотке ротора. Ток ротора создает магнитное поле в одиночку. Магнитное поля ротора создает сдвиг на 90 градусов, создавая таким образом крутящий момент по касательной к поверхности ротора, в результате чего сила вращения, таким образом, поворачивает вал.
Потому что строение статора и ротора неодинакова, то и их теплове характеристики разные. К учета разницы термических свойств в статоре и роторе,создаются две отдельных тепловых модели, используеме для достижения большей точности:
1) модель Ротора
a. Стартовый элемент – защищает ротор во время стартовой последовательности.
b. Бегущий элемент – защищает ротор, когда двигатель доходит до номинальной скорости. <. p>
2) модель Статора – защищает статор во время старта и управления.
Переход от одного элемента ротора до другого происходит в 2.5 раза номинальном потоке предельной нагрузки двигателя.
ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕПЛОВОЙ МОДЕЛи НА ЗАПУСКАЮЩИЙСЯ ДВИГАТЕЛЬ
Старт электродвигателя переменного тока считают адиабатным процессом (без потерь).
Старт сопроваждается большым выделением тепла (величина, больше чем номинальное нагревание) в обмотках ротора. Кроме того, продолжительность стартовой последовательности - величины короче чем моторные тепловые константы времени. Таким образом, это высокая температура, возникшая в роторе, не будет рассеивать в среду во время старата двигателя. Она рассеется позже, когда двигатель дойдет до номинальной скорости.
Применяя это предположение к первому закону, который изображен на РИС. 1, мы говорим, что тепловое сопротивление ротора во время старта - бесконечность.Получим уравнение (2)
Реконструкция (2):
Тепловая способность двигателя - физический признак он неизменяется. Сопротивление двигателя, как предполагается, постоянное в этом пункте. Преобразуйте вышеупомянутое выражение в (pu) количество за единицу, заменяя следующим:
Таким образом:
Интегрируя выражение:
решение этого общего интеграла
Изготовители двигателя предоставляют информацию о тепловом пределе как часть паспортные данные. Стартовый тепловой предел выражен с точки зрения максимального времени что соответствует потоку захва-ротора может быть применен к двигателю. Применение этого к (3):
выше, в Рис 1 результатов в роторе I2t начальный элемент на рисунке 2
Готовя pu температурный ответ этой модели против потока линии двигателя, кривая ответа - a прямая линия, как иллюстрировано в Рис 3.
Эта модель поддерживает ротор сопротивления на постоянном RM, которое происходит в состоянии покоя (S = 1,0) и считается 1 ри. ВЫСОКОГО ИНЕРЦИИ Запуск
ротора I2t начальный элемент выполняет хорошо, за исключением ввысокой наальной инерции когда время ускорения двигателя к номинальной скорости равна или превышает его указанной безопасное время. При попытке использовать I2t начальный элемент высокого инерции случаях, начиная тепловой предел 2 ILRA • TSTALL это достигнуто до начала ток падает ниже 2,5 • FLA, в результате преждевременного отключения двигателя, как показано на Рис 3. Это будет происходить во время каждого старта. Иными словами, двигатель не может быть запущен успешно. Решение заключается в использовании скорость переключения.
нежелание многих заказчиков использовать переключатели скорости привело к развитию ротора, начиная элемент, который обходится с помощью переключателя скорости двигателя обеспечивая при этом надежную и точную защиту в течение этого критического состояния.