ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

Терминалы релейной защиты синхронных и асинхронных элктродвигателей 6-10кВ. Расчет уставок

Терминалы релейной защиты синхронных и асинхронных элктродвигателей 6-10кВ. Расчет уставок

1. Общие сведения
2. Нормативные ссылки
3. Обозначения и сокращения
4. Защиты электродвигателей от междуфазных замыканий
4.1 Требования ПУЭ к защитам от междуфазных замыканий
4.2 Расчет уставок максимальной токовой отсечки
4.3 Дифференциальная защита электродвигателей
4.4 Расчет уставок дифференциальной защиты.
4.5 Расчет уставок защит электродвигателя с плавным пуском
5 Примеры расчета уставок защит от междуфазных замыканий
5.1 ДЗТ с очувствлением для АД
5.2 ДЗТ с уставкой меньше номинального тока АД
5.3 ДЗТ с уставкой меньше номинального тока СД
5.4 ДЗТ с уставкой меньше номинального тока СД с реакторным пуском
5.5 Токовая отсечка для двухскоростного АД
5.6 ДЗТ с током срабатывания больше номинального тока АД с плавным пуском
6 Защиты от однофазных замыканий на землю
6.1 Требования ПУЭ к защитам от ОЗЗ
6.2 Защита от ОЗЗ в терминалах БМРЗ
6.3 Расчет уставок защиты от ОЗЗ
6.4 Защита от двойных замыканий на землю
6.5 Направленная токовая защита от ОЗЗ
6.6 Неселективная защита от замыканий на землю и алгоритм «селектор направления ОЗЗ»
6.7 Примеры расчета защит от ОЗЗ
6.7.1 Токовая защита от замыканий на землю.
6.7.2 Направленная токовая защита от замыканий на землю
7 Защиты минимального напряжения
7.1 Требования ПУЭ к ЗМН
7.2 ЗМН в терминалах БМРЗ
8 Защита от потери питания
8.1 Назначение ЗПП
8.2 Требования ПУЭ к ЗПП
8.3 Характеристика алгоритмов ЗПП
8.4 ЗПП в терминалах БМРЗ
9 Защита электродвигателя от неполнофазных режимов
9.1 Требования ПУЭ к защите от неполнофазных режимов
9.2 Защита от неполнофазных режимов в терминалах БМРЗ
10 Защита электродвигателей от перегрузок.
10.1 Требования ПУЭ к защите от перегрузок.
10.2 Защиты двигателей от перегрузок в терминалах БМРЗ
10.3 Расчет уставок защиты от симметричных перегрузок
10.4 Выбор уставок защиты от затянутого пуска
10.5 Расчет уставок тепловой защиты электродвигателей
10.6 Примеры расчета защит от перегрузок
10.6.1 Защита АД от симметричных перегрузок
10.6.2  Защита АД с помощью тепловой модели
10.7 Определение постоянных времени тепловой модели
11 Защиты СД от асинхронного режима
11.1 Требования ПУЭ к защите СД от асинхронного режима
11.2 Защита СД от асинхронного режима  в терминалах БМРЗ
11.3 Пример расчета защиты СД от асинхронного режима
12 Выбор уставок для алгоритма УРОВ
13 Минимальная токовая защита электродвигателя
14 Алгоритм «функция опережающего отключения»
14.1 Назначение алгоритма ФОО
14.2 Устойчивость узлов нагрузки с СД
14.3 Алгоритм ФОО в терминалах БМРЗ-ДС
14.4 Расчет уставок алгоритма ФОО
15 Защита от колебаний нагрузки
16 Рекомендации по применению защит
Список литературы

10 Защита электродвигателей от перегрузок

10.1 Требования ПУЭ к защите от перегрузок

10.1.1 Данный вид защиты должен быть предусмотрен для электродвигателей:

  • подверженных перегрузке по технологическим причинам;
  • с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска (длительность прямого пуска непосредственно от сети 20 с и более);
  • перегрузка которых возможна при чрезмерном увеличении длительности пускового периода вследствие понижения напряжения в сети.

10.1.2 Защиту от перегрузки следует предусматривать в одной фазе с зависимой или независимой от тока выдержкой времени.

Выдержка времени должна быть отстроена от длительности пуска электродвигателя в нормальных условиях и при самозапуске, после действия АВР и АПВ.

Выдержка времени защиты от перегрузки СД, во избежание излишних срабатываний при длительной форсировке возбуждения, должна быть по возможности близкой к наибольшей допустимой по тепловой характеристике электродвигателя.

10.1.3 На электродвигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, защиту, как правило, следует выполнять с действием на сигнал и автоматическую разгрузку механизма.

Действие защиты на отключение электродвигателя допускается для:

  • механизмов, у которых отсутствует возможность своевременной разгрузки без останова, или работающих без постоянного дежурства персонала;
  • механизмов с тяжелыми условиями пуска или самозапуска.

10.1.4 Для электродвигателей, которые защищены от токов КЗ предохранителями, не имеющими вспомогательных контактов для сигнализации об их перегорании, должна быть предусмотрена защита от перегрузки в двух фазах.

На электродвигателях, имеющих принудительную вентиляцию, следует устанавливать защиту, действующую на сигнал и отключение электродвигателя при повышении температуры или прекращении действия вентиляции.

10.2 Защиты двигателей от перегрузок в терминалах БМРЗ

10.2.1 В терминалах БМРЗ предусмотрены следующие алгоритмы защиты от перегрузок:

  • защита от симметричных перегрузок;
  • тепловая защита.

Достоинством защиты от симметричных перегрузок, выполняемой по максимальному фазному току, является простота расчета уставок. К недостаткам данной защиты следует отнести отсутствие контроля температуры окружающей среды и повышения температуры статорной обмотки электродвигателя от ранее полученного теплового импульса.

Достоинством алгоритма, основанного на тепловой модели электродвигателя, является возможность учёта предыдущего нагрева и охлаждения двигателя, а также температуры окружающей среды (охладителя). Расчет уставок для алгоритма защиты, использующего тепловую модель, может потребовать дополнительной информации, получить которую можно только у производителя двигателей. К недостаткам алгоритма, использующего тепловую модель электродвигателя, можно также отнести невозможность точного учёта погрешности измерения, отсутствие обобщенного опыта применения такой защиты, а также то, что применяемые тепловые модели не учитывают отдельные индивидуальные особенности деталей электрических машин.

При наличии в терминале входа для датчика измерения температуры окружающей среды, рекомендуется использование такого датчика, поскольку это позволит более полно использовать перегрузочные способности двигателя.

  • 10.2.2 Защиту от симметричных перегрузок рекомендуется использовать с действием на отключение, а защиту, использующую тепловую модель - с действием на сигнализацию.

10.2.3 Решение о действии тепловой защиты на отключение должно приниматься совместно с технологическим персоналом и утверждаться главным инженером.

При подготовке решения должна быть учтена возможность возникновения опасности для жизни и здоровья людей, а также размеры возможного материального ущерба, в случае:

  • повреждения электродвигателя вследствие его неотключения;
  • неправильного отключения электродвигателя.

10.3 Расчет уставок защиты от симметричных перегрузок

 

10.3.1 Защиту электродвигателя от симметричных перегрузок выполняют трехступенчатой. Каждая ступень защиты может быть введена и выведена независимо от других.

Основной является вторая ступень, защищающая от любых перегрузок (рисунок 17). Она должна соответствовать перегрузочной характеристике двигателя (см. 10.3.3), имеет инверсный характер и действует на отключение электродвигателя.

Первая ступень имеет независимую от тока характеристику и предназначена для быстрого отключения двигателя в случае блокировки ротора (см. 10.3.2), а также выполняет функцию ближнего резервирования при отказе максимальной токовой отсечки.

Третью ступень защиты выполняют с независимой характеристикой. Эта ступень действует на сигнализацию при малой кратности перегрузки (см. 10.3.5) и предназначена для применения на объектах с дежурным персоналом.

 

Рисунок 17 - Характеристика защиты от симметричных

перегрузок электродвигателя

10.3.2 Ток срабатывания первой ступени защиты должен быть отстроен от пускового тока электродвигателя. Его значение , А, находят по формуле:

 

(45)

где  - кратность пускового тока электродвигателя;

 - коэффициент возврата (уточняется в руководстве по эксплуатации на конкретное изделие);

 - номинальный ток двигателя, А.

Время срабатывания первой ступени защиты  принимают равным 0,1 с, что позволяет отстроить уставку срабатывания первой ступени от броска пускового тока электродвигателя.

10.3.3 Время срабатывания второй ступени защиты , с, рассчитывает процессор БМРЗ по формуле:

,

(46)

где А – значение тепловой постоянной времени охлаждения статора для защищаемого электродвигателя. В зависимости от типа защищаемого двигателя значение А может находиться в диапазоне от 60 до 300 с *25 ;

 - кратность тока статорной обмотки двигателя.

Ток срабатывания второй ступени  находят по формуле:

 А,

(47)

где  - коэффициент возврата (указан в руководстве по эксплуатации на конкретное изделие).

Остальные обозначения соответствуют приведенным выше.

10.3.4 При отсутствии информации о значении тепловой постоянной времени охлаждения статора, в дальнейших расчетах можно использовать минимально допустимую постоянную времени охлаждения статора.

Серийные двигатели общего назначения отечественного производства изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52776-2007 (введен с 01.01.2008), согласно которым трехфазные двигатели переменного тока мощностью не менее 0,55 кВт с косвенным охлаждением обмоток статора должны выдерживать в течение двух минут ток, равный 1,5 номинального тока.

Серийные двигатели общего назначения отечественного производства, изготовленные ранее 01.07.2010, как правило, соответствуют

ГОСТ 183-74, в котором также содержится приведенное выше требование.

Исходя из этого требования, можно рассчитать минимально допустимую постоянную времени охлаждения статора , по формуле, приведенной в [5]:

 с,

(48)

где А – тепловая постоянная времени охлаждения статорной обмотки, определяемая конструкцией электродвигателя;

 - допустимое время работы при кратности тока , с.

10.3.5 Ток срабатывания третьей ступени , А, определяют по формуле:

,

(49)

где  - коэффициент отстройки защиты от симметричных перегрузок;

 - коэффициент возврата (указан в руководстве по эксплуатации на конкретное изделие).

Если двигатель не подвержен технологическим перегрузкам, то время срабатывания 3-ей ступени защиты выбирают от 10 до 20 с (больше, чем время пуска электродвигателя). Для двигателя, подверженного перегрузкам, время выбирают большим, чем допустимое время технологической перегрузки, как правило, от 10 до 1800 с (должно быть также отстроено от времени пуска электродвигателя).

*24 В блоках БМРЗ выпущенных ранее 2012 года, характеристика направления фазной мощности может отличаться от приведенной. В таком случае, следует руководствоваться характеристикой, приведенной в руководстве по эксплуатации на конкретный блок.

*25 Программой терминалов БМРЗ-УЗД и БМРЗ-ДВА предусмотрен расчет значения А исходя из допустимого времени работы при заданной кратности

тока в соответствии в 10.3.4.

 

10.4 Выбор уставок защиты от затянутого пуска

10.4.1 Защита от затянутого пуска и блокировки ротора представляет собой вспомогательный элемент тепловой защиты и осуществляет резервирование защиты от симметричных перегрузок.

Уставка по времени защиты от затянутого пуска  должна быть отстроена от максимального времени пуска (самозапуска) электродвигателя с учетом увеличения времени пуска на 10 % из-за возможного снижения напряжения (см. ГОСТ Р 52776-2007).

Уставку по току защиты от затянутого пуска и блокировки ротора выбирают меньше пускового тока электродвигателя, но больше максимально допустимого тока перегрузки двигателя.

Например, для двигателя с кратностью пускового тока  и максимальным током перегрузки , значение уставки может быть выбрано равным .

10.5 Расчет уставок тепловой защиты электродвигателей

 

10.5.1 Тепловая защита электродвигателя предназначена для предотвращения повреждения изоляции электродвигателя вследствие теплового действия токов, обусловленных симметричными и несимметричными перегрузками (блокировкой ротора, затянувшимся пуском и самозапусками, обрывами фаз питающей сети и т.д.). Тепловая защита базируется на тепловой модели двигателя, которая позволяет оценить перегрев двигателя косвенно - по значению и длительности протекания тока в обмотках статора.

10.5.2 Часто в высоковольтных электродвигателях устанавливаются датчики температуры в обмотки и активное железо статора, что позволяет осуществить тепловую защиту электродвигателя путем непосредственного измерения температуры. Следует отметить, что такая мера защиты, эффективная для низковольтных электродвигателей, часто оказывается менее эффективной для высоковольтных двигателей, из-за большой толщины изоляции и массы железа а, следовательно, и гораздо больших постоянных времени нагрева и охлаждения.

Поэтому для защиты двигателя от перегрева следует рекомендовать использование тепловой защиты на базе тепловой модели двигателя.

10.5.3 Нагрев электродвигателя ограничивается прежде всего температурой, которую может выдержать его изоляция.

При колебаниях температуры окружающей среды электродвигатель может допускать большую или меньшую перегрузку. Отметим, что стандарт ГОСТ Р 52776-2007 разрешает увеличение предельно допустимого значения перегрева не более чем на 40 °С (при температуре окружающей среды 0 °С; значение зависит от класса изоляции, см. ГОСТ Р 52776-2007, ГОСТ 8865-93).

Для более полного использования перегрузочных способностей двигателя рекомендуется, при наличии в терминале возможности подключения датчика температуры окружающей среды, использование такого датчика.

10.5.4 Рассмотрим работу тепловой модели двигателя. Относительный перегрев статорных обмоток электродвигателя  (за 100 % принята относительная  величина перегрева при длительной работе с номинальной нагрузкой. При 0 % - обмотки имеют температуру окружающей среды) за временной интервал работы (нагрева) электродвигателя tнагр определяетмикропроцессорная система терминала по формуле:

(49)

где Iэквэквивалентный ток электродвигателя, А;

Iтм– расчетный *26 ток тепловой модели электродвигателя, А;

tнагр – время нагрева, мин;

Te1 – постоянная времени нагрева электродвигателя, мин;

E0,% – относительная величина перегрева двигателя на момент начала процесса нагрева, %.

10.5.5 В выражение (49) микропроцессорная система терминала подставляет рассчитанное значение эквивалентного тока Iэкв и время работы электродвигателя tнагр в минутах.

Таким образом, определяется текущее относительное значение температуры статорной обмотки электродвигателя, и, если расчётное относительное значение температуры превышает значение параметра срабатывания защиты, защита от тепловой перегрузки срабатывает.

Значение эквивалентного тока , А, рассчитывается по формуле:

,

(50)

где  – значение максимального из фазных токов, А;

 - коэффициент учета тока обратной последовательности, учитывающий повышенное тепловое воздействие тока обратной последовательности по сравнению с током прямой последовательности;

 – значение тока обратной последовательности, А.

10.5.6 Для использования алгоритма ТМ, предусмотренного в терминалах БМРЗ-ДА и БМРЗ-ДД необходимо наличие трансформаторов тока в каждой фазе питания двигателя.

В терминалах  БМРЗ-УЗД и БМРЗ-ДВА предусмотрена возможность вычисления тока  по значению токов двух фаз и тока , таким образом, в этих терминалах можно использовать алгоритм ТМ при наличии трансформаторов тока в двух фазах питания двигателя.

Коэффициент , задаваемый в терминалах БМРЗ-УЗД и БМРЗ-ДВА, рекомендуется принимать равным 4 для электродвигателей отечественного производства, и 6 – для двигателей для зарубежного производства.

10.5.7 Текущий перегрев при охлаждении остановленного электродвигателя , %, может быть определен по формуле:

 

(51)

где   – перегрев двигателя на момент начала процесса охлаждения, %;

Te2 – постоянная времени охлаждения электродвигателя, мин;

tохл – время охлаждения, мин.

Возможность задания различных постоянных времени нагрева и охлаждения позволяет учитывать худшие условия охлаждения остановленного двигателя (например, если используется вентилятор, закрепленный на валу).

10.5.8 Характеристика работы защиты представлена на рисунке 18.

Рисунок 18 - Характеристика тепловой модели электродвигателя

10.5.9 Защиту рекомендуется выполнять двумя ступенями с действием на сигнализацию. На объектах без персонала защиту рекомендуется выполнять с одной ступенью.

10.5.10 Для настройки защиты используются следующие характеристики электродвигателя:

IТМ – расчетный ток тепловой модели (выбирается равным номинальному току двигателя);

- постоянная времени нагрева электродвигателя *27 , мин;

- постоянная времени охлаждения электродвигателя1 , мин;

 - параметр разрешения включения электродвигателя после срабатывания защиты, %;

- параметр пуска защиты на сигнализацию (вторая ступень), %;

  • - параметр пуска защиты на сигнализацию или отключение (первая ступень), %.

10.5.11 Определим значения ,  двигателя из его предельно-допустимой нагрузочной характеристики. Рекомендуется данные величины определять в два этапа. На этапе проектирования выполняется теоретический расчёт. На этапе пуско-наладочных работ постоянные времени нагрева и охлаждения уточняют экспериментально.

Серийные двигатели общего назначения отечественного производства изготавливают в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52776-2007 (введен 01.01.2008), согласно которым трехфазные двигатели переменного тока мощностью не менее 0,55 кВт с косвенным охлаждением обмоток статора должны выдерживать ток, равный 1,5 номинального тока, в течение двух минут.

Серийные двигатели общего назначения отечественного производства, изготовленные ранее 01.07.2010, как правило, соответствуют требованиям ранее действовавшего ГОСТ 183-74 [12], где было установлено такое же требование, как и в ГОСТ Р 52776-2007.

Исходя из указанных требований, рассчитываем минимально допустимую постоянную времени охлаждения статора [5] по аналогии с (48):

с,

(52)

где А – тепловая постоянная времени охлаждения статорной обмотки, определяемая конструкцией электродвигателя, с.

 - допустимое время работы при кратности тока , с.

Определим минимально допустимую постоянную времени нагрева электродвигателя , мин, по формуле, приведенной в [13] *28 :

(53)

После преобразования получим:

(54)

где kmax- предельная кратность перегрева относительно перегрева при номинальном токе.

Коэффициентkmax может быть определен из таблицы 5, которая составлена основе ГОСТ 8865-93 с учетом следующего:

- при токах, не превышающих номинальный ток двигателя, изоляция как правило используется по более низкому температурному классу(например, F с использованием по классу В);

- двигатель работает при температуре окружающей среды 400С.

При других условиях работы электродвигателя требуется провести дополнительные расчеты.

  •  
  • Таблица 5

Класс изоляции

Предельно допустимая температура перегрева, °С

А

65

-

E (исп. по A)

80

1,231

B (исп. по E)

90

1,125

F (исп. по B)

115

1,278

H (исп. по F)

140

1,217

Постоянную времени охлаждения  выбираем пропорционально эффективности работы системы охлаждения на остановленном электродвигателе.

При наличии системы охлаждения, эффективность которой не зависит от частоты вращения вала, постоянные времени охлаждения и нагрева равны.

Если двигатель охлаждается вентилятором, закрепленным на валу, , как правило, от 2 до 4 раз больше постоянной времени нагрева.

10.5.12 Для более полного использования перегрузочных возможностей машины рекомендуется при проведении пуско-наладочных работ экспериментальное определение реальных постоянных времени нагрева и охлаждения в соответствии с изложенным в 10.7.

10.5.13 Для расчета параметра  необходимо на основе времени пуска и пускового тока определить расчётное относительное значение нагрева двигателя за время пуска, , % по формуле:

.

(55)

где kпуск - кратность пускового тока машины (как правило, от 3 до 8 );

Eпуск - относительный расчётный нагрев двигателя за время пуска, %.

Далее определяем расчётное допустимое значение относительного перегрева , %, при котором разрешен пуск машины:

.

(56)

10.5.14 Параметры пуска алгоритма тепловой защиты электродвигателя на сигнализацию и отключение , %, определяем по формуле:

,

(57)

где ЕS 2,3 = 100% - относительная температура нагрева двигателя, когда по его статорным обмоткам протекает номинальный ток;

 - ток, потребляемый электродвигателем, А;

 - номинальное значение тока электродвигателя, А;

Для первой ступени (сигнализация или отключение) исходя из допустимой возможной длительной работы электродвигателя в сети с напряжением, составляющим 90 % от номинального (см. ГОСТ 13109-97) выбираем отношение токов, равным . В соответствии с этим получаем значение .

Для второй ступени (сигнализация) исходя из возможной длительной работы двигателя в сети с напряжением составляющим 110 % от номинального (см. ГОСТ 13109-97) выбираем отношение токов, равным .

В соответствии с этим получаем значение .

10.5.15 Для обеспечения более точной работы тепловой защиты электродвигателя рекомендуется выполнять измерение температуры окружающей среды с помощью датчика температуры, подключенного к соответствующему входу (при его наличии) терминала. Датчик должен быть установлен так, чтобы контролировать температуру окружающей среды, в которой работает двигатель.

 

10.6 Примеры расчета защит от перегрузок

 

10.6.1 Защита АД от симметричных перегрузок

10.6.2.1 Требуется определить параметры алгоритма защиты от симметричных перегрузок АД серии А4.

Пуск АД прямой от напряжения питающей сети.

Охлаждение обмоток статора – косвенное. Вентилятор охлаждения закреплен на валу двигателя.

АД соответствует требованиям ГОСТ 183-74.

Исходные данные для расчета:

номинальная мощность на валу двигателя, ...................... 800 кВт

номинальный ток двигателя, .......................................... 57 А

напряжение, ................................................................ 10 кВ

кпд, ................................................................................. 0,975

кратность пускового тока, .............................................. 5,5

время пуска  (по проекту)................................................ 5 с

10.6.1.2 Ток срабатывания первой ступени защиты от симметричных перегрузок , в первичных значениях определяем по формуле (45):

Время срабатывания первой ступени защиты  принимаем 0,1 с. Это необходимо для исключения неправильного действия защиты при подпитке двигателями КЗ на шинах или присоединениях питающей сети и для отстройки от длительности броска пускового тока АД.

10.6.1.3 Вторая ступень защиты от симметричных перегрузок имеет инверсную характеристику и работает с действием на отключение электродвигателя.

Пуск второй ступени защиты происходит при кратности тока . Значение тока пуска второй ступени защиты в первичных значениях  найдем по соотношению (47):

.

Время срабатывания защиты рассчитывает процессор БМРЗ по формуле (46) при А = 150 с:

10.6.1.4 Третью ступень защиты выполняем с независимой характе-ристикой с действием на сигнализацию (рисунок 19).

Рисунок 19 - Характеристика защиты от симметричных перегрузок  электродвигателя серии А4 мощностью 800 кВт

Ток срабатывания третьей ступени максимальной токовой защиты электродвигателя определяем по формуле (48):

Так как АД не подвержен технологическим перегрузкам, а расчетное время его пуска составляет , выбираем время срабатывания третьей ступени защиты на сигнализацию .

10.6.2  Защита АД с помощью тепловой модели

 

10.6.2.1 Требуется определить параметры алгоритма тепловой защиты АД серии А4.

АД соответствует требованиям ГОСТ Р 52776-2007.

Пуск АД прямой от напряжения питающей сети.

Охлаждение обмоток статора – косвенное. Вентилятор охлаждения закреплен на валу двигателя.

Класс изоляции двигателя: F с использованием по классу В

Исходные данные для расчета:

номинальная мощность на валу двигателя, .................. 800 кВт

номинальный ток двигателя, ....................................... 57 А

напряжение, ............................................................. 10 кВ

кратность пускового тока, ........................................... 5,5

время пуска  (по проекту)............................................. 10 с

кратность пускового момента............................................. 1,9

номинальная частота вращения двигателя, .................... 1000 об/мин

10.6.2.2 Расчетный ток тепловой модели *29 выбираем равным номинальному току двигателя:

А.

10.6.2.3 Минимально допустимую постоянную времени охлаждения статора рассчитаем по формуле (52):

с,

где А – тепловая постоянная времени охлаждения статорной обмотки, определяемая конструкцией электродвигателя, с;

 - допустимое время работы двигателя при перегрузке , поскольку двигатель соответствует требованиям ГОСТ Р 52776-2007, принимаем , .

10.6.2.4 Минимально допустимую постоянную времени нагрева электродвигателя  (двигатель соответствует ГОСТ Р 52776-2007) находим по формуле (54):

где kmax - предельная кратность перегрева, определяемая классом изоляции двигателя при изоляции класса F, используемой по классу В.

По таблице 5 находим kmax, = 1,278.

10.6.2.5 Вентилятор охлаждения закреплен на валу двигателя, поэтому принимаем постоянную охлаждения двигателя равной:

10.6.2.6 Относительный расчётный нагрев двигателя за время пуска  находим по формуле (55):

 %

Зная допустимую относительную температуру двигателя, определяем максимально допустимое значение уставки :

Округляя полученное значение до целого числа принимаем:

10.6.2.7 В соответствии с рекомендациями, изложенными в 10.5.14 принимаем ,  и по полученным результатам строим характеристику алгоритма (рисунок 20).

 

 

10.7 Определение постоянных времени тепловой модели

 

10.7.1 Постоянные времени нагрева Те1 и охлаждения Те2 могут быть определены экспериментально, путем оценки скорости нагрева и остывания двигателя.

Температуру двигателя можно определить с помощью встроенных тепловых датчиков (при их наличии) или косвенно, по температуре поверхности двигателя.

При проведении эксперимента температура окружающей двигатель среды должна, по возможности, оставаться постоянной.

Во время пуско-наладочных работ рекомендуется всегда проводить экспериментальное определение параметров тепловой модели.

10.7.2 Порядок экспериментального определения постоянных времени описан ниже.

Рисунок 20 - Характеристика тепловой модели для

двигателя серии А4 мощностью 800 кВт

10.7.2.1 Электродвигатель необходимо остановить на время, необходимое для полного остывания, как внешней поверхности двигателя, так и его внутренних частей.

При отсутствии независимого охлаждения процесс остывания двигателя может, занять от 10 до 20 часов (зависит от конструкции двигателя). Наличие независимого охлаждения остановленного двигателя обеспечивает охлаждение за время, составляющее примерно от 1 до 2 часов.

После окончания процесса охлаждения производят измерение температуры двигателя, после чего двигатель запускают.

10.7.2.2 Начиная с момента пуска снимают график (рисунок 21, а)

а)

б)

Рисунок 21 – Определение постоянных времени:

- Те1 - по графику нагрева  двигателя (а);

- Те2 по графику охлаждения двигателя (б).

процесса нагрева электродвигателя. Измерения выполняют с интервалом 60 секунд. Нагрузка двигателя при этом должна оставаться постоянной - не менее 50 % от номинальной нагрузки двигателя.

Выполняют 120 измерений, или больше, если температура двигателя не достигла установившегося значения.

10.7.2.3 По полученному графику изменения температуры определяют установившееся значение температуры электродвигателя при постоянной нагрузке tпост.нагр.

10.7.2.4 После остановки двигателя снимают график его охлаждения

(рисунок 21, б). Независимые средств охлаждения должны находиться в таком состоянии (включены или отключены), в каком они будут находиться при остановленном двигателе в процессе эксплуатации.

10.7.2.5 По построенному графику определяют установившееся значение температуры остановленного двигателя (должна соответствовать температуре двигателя до пуска) tполн.ост.

10.7.2.6 Находим Δtнагр - разность температур двигателя через 60 с после запуска из холодного состояния tзаверш.пуск и при постоянной нагрузкеtпост.нагр:

Δtнагр = tпост.нагр - tзаверш.пуск

(58)

Графически (рисунок 21, а ) определяем время Те1, с, прошедшее от начала нагрева до достижения температурой значения (tзаверш.пуск  + Δtнагр ∙ 0,632).

Те1 – постоянная времени нагрева этого электродвигателя.

10.7.2.8 Находим Δtост - разность температур двигателя при постоянной нагрузке и в полностью остывшем состоянии:

Δtост = tпост.нагр.- Δtполн.ост,

(59)

Графически (рисунок 21, б) находим время Те2 (постоянная времени охлаждения этого электродвигателя), прошедшее с момента остановки двигателя до момента достижения им температуры (tполн.ост. + Δtост ∙ 0,368).

Как правило, постоянная времени охлаждения Те2 от 2 до 4 раз больше, чем постоянная времени нагрева Те1.

10.7.3 После задания в терминале БМРЗ найденных постоянных времени Те1, Те2  и расчетного тока двигателя Iтм (принимают равным номинальному току двигателя во вторичных значениях) необходимо проверить правильность работы тепловой модели.

Проверка осуществляется аналогично описанному в 10.7.2.1 – 10.7.2.4, при этом каждые 60 секунд фиксируют текущее значение температуры двигателя и значение перегрева, индицируемое на дисплее БМРЗ.

10.7.4 После завершения эксперимента на основе полученных значений строится график процессов нагрева и охлаждения, где установившееся значение перегрева, индицируемое БМРЗ, приравнивается к установившейся температуре двигателя при постоянной нагрузке.

10.7.6 По графику определяют погрешность тепловой модели в каждой точке измерения по формуле:

(60)

где:  - текущее значение перегрева, индицируемое на дисплее терминала БМРЗ, %;

 - установившееся значение повышения температуры двигателя относительно температуры полностью остывшего двигателя, °С;

 - установившееся значение перегрева, индицируемое на дисплее БМРЗ, %;

 - текущее значение повышения температуры двигателя относительно температуры полностью остывшего двигателя, °С.

Настройка тепловой модели считается успешной, если погрешность не превышает ±5 °С.

10.7.7 На результат настройки тепловой модели существенное влияние оказывают условия охлаждения двигателя (изменение температуры окружающей среды, наличие ветра при его наружной установке и т.п.).

Если погрешность тепловой модели превышает ±5 °С, необходимо повторить эксперимент по определению постоянных времени. При невозможности настройки модели путем повторного эксперимента, а также при существенном отличии полученных характеристик нагрева и охлаждения двигателя от представленных на рисунке 21, рекомендуем обратиться за помощью в ООО «НТЦ «Механотроника».

НТЦ "Механотроника"

 

*26 В руководствах по эксплуатации блоков БМРЗ этот ток назван штатным

*27 При отсутствии данных, приводимых заводом-изготовителем в документации двигателя, определяют способами, приведенными в 10.5.11

*28 См. с. 150



*29 В руководствах по эксплуатации блоков БМРЗ этот ток назван штатным

31 Январь, 2013              76309              ]]>Печать]]>
6 / 30 ( Отлично )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)


Вверх страницы