Способ измерения температурных ва-риаций параметров электроприводов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцналистическия республик

<>851660 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) м. кл.з

Н 02 К 15/00 (22) Заявлено 2%0679 (21) 2786140/24-07 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Опубликовано 300781 бюллетень h6 28

Дата опубликования описания 300781

Государетвеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК .621.313 (0888 (72) Автор изобретения о

А.М.Литвиненко

4 у

Воронежский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ВАРИАЦИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике, в частности к определению температурных вариаций параметров электроприводов.

В данном случае под параметрами понимаются в первую очередь активное и реактивное сопротивление главной цепи, изменение которых под действием окружающей среды и внутренних теплопотерь приводит к соответствующему изменению тока в цепи даже при работе на постоянную нагрузку, а также к измерению частоты вращения. Изменение вторичных параметров (тока и частоты вращения) вызваны тем, %то из-за изменения сопротивления главной цепи двигатель работает фактически на иной искусственной характеристике, чем та, которая рассчитана для нормирующей температуры (обычно 75оС). 20

Все эти изменения можно промоделировать специальным устройством — тепловой моделью электродвигателя, которое с определенной погрешностью может формировать сигнал, пропорциональный температурным изменениям сопротивления силовой цепи(как обмотки якоря, так и цепей преобразователя).Это позволяет реализовать достаточно простые и эффективные системы управления по 30 возмущению. Однако для их реализации необходимо располагать информацией об исходных значениях термозависимых параметров, характере их изменения

s зависимости от нагрузки, температуры привода.

В общем случае электрические параметры электропривода (сопротивление, ток, напряжение), а также температура измеряются известными метс1- дами техники измерений (1).

Нецостатком такого метода является его принципиальная неточность, вызванная тем, что теплораспределение, а следовательно, и вариации параметров машин в существенной степени за- висят от нагрузки.

Показано, что от нагрузки зависят потери в меди и стали, коэффициент теплоотдачи (21. С другой стороны, практически ие существует нагруэочной машины, параметры которой не зависят от температуры. Это вносит значительную погрешность в результат измерения.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ измерения температурных вариаций параметров электроприводов путем приведения их во

851660

AAî <к<»

2S аАхх

t хх аСхх А с,д, К кл.

A — искомое значение параметРа.

k — коэффициент пропорциональнос ти, зависящий от частоты вра-, З щения, — температура привода в "устано.вившемся режиме, знак "плюс" берется в случае восходящего, а знак "минус" — в случае нисходящего характера зависимос- 40 ти параметра от температуры.

На фиг. 1 и 2 изображена зависимость коэффициента пропорциональности между параметром и температурой, с одной стороны, и частоты вращения 4 с другой. Эта зависимость построена в координатных осях, где по линии ординат отложено значение коэффициента, по абсциссе - значение частоты вращения (фиг. 1 и юстрирует нисхо- $0 дящий, фиг. 2 — восходящий характер зависимости) .

Следует оговорить, что привод имеет две группы параметров, зависящих от температуры: первичные и вторичные Под первичными понимается сопро- 55 тивЛение электрической цепи, индуктивность, магнитное сопротивление, проводимость изоляции. К числу вторичных параметров относятся ток, напряженке как в главной цепи, так и в @) цепи возбуждения, зависящие от вторичных параметров. Предлагаемый способ может быть применен как для первичных, так и для вторичных параметров. á5 вращение, нагрузки, измерения скорости вращения и изменения искомого параметра за определенный интервал времени (3).

Наличие вращающегося контакта в измерителе уменьшает точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности.в определении температурных вариаций параметров.

Поставленная цель достигается тем, 0 что измерения производят в режиме холостого хода и короткого замыкания привода измеряют начальное значение параметра А холодной машины и величину и знак изменения параметра при нагреве машины до установившейся температуры в режиме короткого замыкания ьАк g и в режиме холостого хода аА „.„, время установления этих изменений соответственно а к ъ, и Ь Гх„, скорость вращения при хо- 20 лостом ходе ихх » а изменение искомого параметра для заданной скорости вращения определяют по формуле

Способ осуществляется следущим образом.

Сначала определяются параметры машин (привода) в исходном состоянии при температуре окружающей среды и хорошо просушенной изоляции A О . К таким параметрам можно отнести, собственно, только сопротивление, взаимоиндуктивность и индуктивность якорной цепи, остальные (вторичные) про являются только при работе машины.

После определения параметров производится включение машины на холостом ходу. Значение тока или других вторичных параметров после. протекания электромагнитных и электромеханических переходных процессов принимаются за начальные значения вторичных параметров А . Далее при работе машины происходит выделение тепла, воздействующее на параметры, которые изменяют свои значения вследствие нагрева. Должно быть зафиксировано устойчивое изменение.Для этого время работы машины должно составлять не менее трех постоянных времени нагрева самого массивного элемента машины.

Практически можно считать температурный режим установившимся, если в течение часа температура изменяется не более чем на один грацус.

Необходимо фиксовать температуру меди, стали, статора, желательно измерить и температуру ротора, однако. это технически достаточно сложно.

После прошествия необходимого времени нужно зафиксировать вторичные параметры и их изменение аА хх за время ь "хх, отключить машину и как можно быстрее измерить первичные (сопротивление, индуктивность) параметры, когда искажения температурного поля относительно невелики. В этом случае, кроме того, можно применять логарифмическую экстраполяцию результатов измерений.

После первого опыта машина должна полностью остыть до первоначальной температуры. Затем приступают ко второму опыту (короткого замыкания) . Вал двигателя надлежащим образом закрепляется наподвижно, а к зажимам подводятся пониженное напряжение, обеспечивающее в первый момент времени номинальный ток (обычно 10-25% от номинала) . Величина этого напряжения определяется заранее. Выдержка времени Ь Гк,з и контроль температуры и изменения параметра аА <,у произво= дим аналогично первому опыту.. Результат опыта отражается в соответствующем документе.

Обычно из-за более интенсивного температурного режима изменения во втором случае более явно выражены, чем в первом.

После получения списков необходимых вариаций, можно переходить к обработке информации, в частности к оп}"

851ббО

Формула изобретения где к.ъ. "" "з) "х

dl к=к х + (к хх < ка

Значение и задается техническим заданием или определяется по продол- $$ жителъности включения для заданной циклограммы. По определенному данныи способом значению к находится изменение параметра при помощи приведенной,выше зависимости. 46 ределению зависимостей отображающих связь вариаций и температур. Температурные изменения параметра А опи-. сывают формулой

А = А р + К ф где А - искомое изменение (вариация) .5 параметра, Ao ° - значение параметра при нормирующей температуре, к - темйературный коэффициент,р температура. 1©

При этом предполагается, что вариации параметров обусловлены первой

J степенью изменения номенклатуры. Кроме того, сам коэффициент к претерпе- < вает иэменени ., обусловленные вариацией коэффициента теплоотдачи в зависимости от частоты вращения. Таким образом имеем дс <хх

КЗ. 26

Значения этих коэффициентов отлоб-.

«ены на графиках фиг. 1 в случае возрастания коэффициента и фиг. 2 в случае убывания. И в этом и в другом случае точка А характеризует режим (опыт) короткого замыкания, когда частота Вращения равна нулю, а .точка

С - режим холостого хода, когда частота вращения максимальна. Некоторое промежуточное положение характериэует30 точка В. Из подобия треугольников

ABE .и АДС, для случая, показанного на фиг. 1 имеем к„ ° -к к -к„„

ЗЗ

t и tl%„„ а для случая, иллюстрируемого фйг. 2 к-к„ к „-к„

И ихх где n - -заданное значение частоты вращения, для которой нужно опреде лить изменение параметра, n - скорость опыта холостого хода после прошествия тепловых процессов.

Обобщая вышеприведенные зависимос.ти, имеем

Предлагаемый способ определения термовариаций параметров по опыту термовариационного холостого хода и короткого замыкания учитывает измене ние соотношения между потерями в меди и стали при максимальной и нулевой частоте вращения; возможность нагрева до любых температур при отсутствии специальных устройств не тре» бует запуска рабочего механизма. Кроме того, способ характеризуется про;стотой реализации и быстротой опыта.

Способ измерения температурных ва-, .риаций параметров электропрнводов путем приведения ик во вращенйе, нагруэ ки, измерения скорости вращения и asменения искомого параметра эа опреде ленный интервал времени, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью поваваения точности, измерения производят в режиме холостого хода и короткого замыкания привода, измеряют начальное значение параметра Ар хо» лодкой машины и величину и знак изменения параметра прн нагреве машины до установившейся температуры в

Режиме коРоткого замыканиЯ а Ак.э, и в режиме холостого хода AA g время установления этих изменений соответственно скорость вращения при холостом ходе и „„, а изменение искомого параметра для заданной скорости вращения определяют по формуле

А =Ао ?44 д4хх д4к.э. к * — к хх д Гхх К3. а В

Ъ

А — искомое значение параметра,: .k — коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты . вращения, t — -температура,,знак "плюс" бе.>ется при дА 0, а знак

"минус" при АА< О.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1- 14урин Г.А. ТеплотехнИческие из. мерения. И.i Энергия", 1968.

2 Филиппов И Ф Осиови теплообме

aR в электрических машинах,д., Энер гия", 1974. 1 Урево Э И Теплотехнические испытания и исследования электричес ких машин. Л., Эиерц я, 1977.

851660

Составитель В.Никаноров

Техред Т.Маточка

Корректор E- Рошко

Редактор Л.Пчелинская

Подписное

Филиал IIIIII Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 6382/82 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5