Пристрій захисту трифазних асинхронних електродвигунів

Abstract

UK: Застосування багатодвигунного електроприводу у складі електромеханічної системи передбачає забезпечення його довготривалої надійної роботи не менший за гарантований виробником термін служби. На асинхронні електродвигуни, які входять до складу електроприводу, відбувається постійний вплив різних експлуатаційних факторів, що можуть привести до їх передчасного виходу з ладу. Більшість процесів, що впливають на експлуатаційну надійність електродвигунів супроводжується прискореним тепловим зносом ізоляційної конструкції. Найбільш уразливим елементом конструкції є ізоляція обмотки статора. Для забезпечення відповідної експлуатаційної надійності електродвигунів застосовуються пристрої діагностування та захисту. Проблема контролю експлуатаційних режимів роботи силового електрообладнання та його поточного технічного стану є актуальною та ініціює розробку нових технічних засобів діагностування і захисту. Розробку проводять із використанням новітньої елементної бази, що дозволяє значно спростити схемотехніку порівняно із застосуванням класичних рішень. У роботі застосовується один з таких елементів – аналог негатрону, напівпровідниковий пристрій, який в певному режимі роботи має від’ємне значення диференційного опору. Негатрон виконує роль перетворювача температури, оскільки встановлено, що при зміні опору дільника напруги, який входить до його складу відбувається зміна ширини вольт-амперної характеристики, тобто відслідковується прямий зв'язок між температурою обмотки статора і напругою відсічки негатрона. Сигнал з перетворювача температури подається на один з аналогових портів мікроконтролера. За допомогою програмованого мікропроцесору відбувається обчислення математичної моделі процесу нагріву електродвигуна, а результатом є визначення можливості або заборони роботи електроприводу. Критерієм є час припустимої роботи під час підвищення температури обмотки статора кожного з електродвигунів, які входять до складу електроприводу. Відключення електродвигунів відбувається після розрахованої витримки часу за умови припустимої витрати ресурсу ізоляції. Застосування пристрою захисту дозволяє підвищити термін служби електродвигунів. RU: Применение многодвигательного электропривода в составе электромеханической системы предполагает обеспечение его длительной и надежной работы не менее гарантированного производителем срока службы. На асинхронные электродвигатели, которые входят в состав электропривода, постоянно воздействуют различные эксплуатационные факторы, которые могут привести к их преждевременному выходу из строя. Большинство процессов, влияющих на эксплуатационную надежность электродвигателей сопровождается ускоренным тепловым износом изоляционной конструкции. Наиболее уязвимым элементом конструкции является изоляция обмотки статора. Для обеспечения соответствующей эксплуатационной надежности электродвигателей применяются устройства диагностирования и защиты. Проблема контроля эксплуатационных режимов работы силового электрооборудования и его текущего технического состояния является актуальной и инициирует разработку новых технических средств диагностирования и защиты. Разработку проводят с использованием новейшей элементной базы, что позволяет значительно упростить схемотехнику по сравнению с применением классических решений. В работе применяется один из таких элементов – аналог негатрона, полупроводниковій прибор, которій в определенном режиме работы имеет отрицательное значение дифференциального сопротивления. Негатрон выполняет роль преобразователя температуры, поскольку установлено, что при изменении сопротивления делителя напряжения, который входит в его состав происходит изменение ширины вольтамперной характеристики, т.е. отслеживается прямая связь между температурой обмотки статора и напряжением отсечки негатрона. Сигнал с преобразователя температуры подается на один из аналоговых портов микроконтроллера. С помощью программируемого микропроцессора происходит расчет математической модели процесса нагрева электродвигателя, а результатом является определение возможности или запрета работы электропривода. Критерием является время допустимой работы при повышении температуры обмотки статора каждого из электродвигателей, входящих в состав электропривода. Отключение электродвигателей происходит после рассчитанной выдержки времени при сохранении расходы ресурса изоляции на допустимом уровне. Применение устройства защиты позволяет повысить срок службы электродвигателей. EN: The use of multi-motor electric drive as part of electromechanical system involves ensuring its long and reliable operation not less than manufacturer's guaranteed service life. Asynchronous electric motors, which are part of the electric drive, are constantly affected by various operational factors that can lead to their premature failure. Most of processes that affect the operational reliability of electric motors are accompanied by accelerated thermal wear of the insulating structure. The most vulnerable element of the structure is insulation of the stator winding. Diagnostic and protection devices are used to ensure adequate operational reliability of electric motors. The monitoring problem of power electrical equipment operating modes and its current technical condition is relevant and initiates new technical means of diagnostics and protection development. The development is carried out using the latest element base, which greatly simplifies the circuitry compared to classical solutions. One of the following elements is used in the work – an analog of negatron, a semiconductor device, which in certain mode of operation has negative value of differential resistance. Negatron acts as a temperature converter, because it is established when the resistance of voltage divider, which is part of it, changes the width of volt-amps diagram, i.e. there is a direct relationship between the stator winding temperature and negatron threshold voltage. The signal from temperature converter is fed to one of analog ports of microcontroller. With programmable microprocessor help, a mathematical model of induction motor heating process is calculated, and the result is determination of electric drive possibility or prohibition to work. The criterion is time of permissible operation during the stator winding temperature increase of induction motor. The electric motors switching off should occurs after calculated time endurance on condition of isolation resource losses reached a permissible level. Protection device use allows to increase the service life of electric motors.