SU1034118A1 - Heat model of electric motor - Google Patents

Heat model of electric motor Download PDF

Info

Publication number
SU1034118A1
SU1034118A1 SU802895662A SU2895662A SU1034118A1 SU 1034118 A1 SU1034118 A1 SU 1034118A1 SU 802895662 A SU802895662 A SU 802895662A SU 2895662 A SU2895662 A SU 2895662A SU 1034118 A1 SU1034118 A1 SU 1034118A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
model
thermistor
winding
core
temperature
Prior art date
Application number
SU802895662A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Литвиненко
Original Assignee
Воронежский Политехнический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Воронежский Политехнический Институт filed Critical Воронежский Политехнический Институт
Priority to SU802895662A priority Critical patent/SU1034118A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1034118A1 publication Critical patent/SU1034118A1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с тепловым токоограничением , примен емых, например в электромеханических системах промышлениых роботов-манипул тооов, экструэионных машинах, экскаваторов электротрансмисии подвижных объектов . Известна модель электродвигател , в которой сигнал тока  кор  воз водитс  в квадрат и пропускаетс  через инерционное звено с посто нной времени, равной посто нной вр мени нагрева  кор  1. , В модели моделируетс  только одномассовьш нагрев и не учитываютс  потери в стали машины. Известна теплова  модель электродвигател , представл юща  собой проводник, соединенный последовательно с самой обмоткой электродвигател  и конструктивно выполненный как секци  обмотки  кор , т.е. физи ческа  модель  кор , но не вращаюца с  и наход ща с  в тех же Teivine услови х . Дл  реализации модели требуютс  специальные конструктивные меропри ти , в частности необходимо предусмотреть место в междуполюсном пространстве двигател . Данна  модель применима только к приводам малой мощности и микроприводам, поскольку обмотка дополнительной секции включена последовательно с  корем . Иаиболйе близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  теплова  модель электродвигател , содержаща  датчик температуры в вид обмотки из провода с тем же температурным коэффициентом сопротивлен . расположенной на сердечнике. Снаружи обмотка покрыта теплоизол цией. Модель снабжена управл емым источником переменного тока и демодул тором , вход которого вместе с обмоткой присоединен к выходу управл емого источника. Термочувствительный элемент - сердечник выполнё из материала одинакового с материалом магнитной цепи  кор  двигател . В случае выполнени  цепи токоограничени  двигателей посто нного тока на стороне переменного напр же ни  необходимость в управл емом мод л торе отпадает, функции демодул тора выполн ет выпр митель, включенный через стабилитрон на вход бл ка управлени вент-ил ми преобразовател  3J. Недостатками модели  вл етс  по ниженна  точность, обусловленна  тем, что сердечник одновременно вы полн ет функции чувствительного эл мента. Это исключает применение ап бированных. прецизионных средств измерени  температуры. Кроме того, модель не допускает подстройки параметров. Поэтому в каждом конкретном случае, дл  каждого типа электропривода необходимо рассчитывать и изготов г ть новую модель Цель изобретени  - повышение точности моделировани  тепловых процессов и унификации. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в тепловую модель электродвигател , содержащую датчик температуры в виде обмотки, расположенной на сердечнике, управл емый источник переменного тока, выход которого соединен с обмоткой, И демодул тор , введены термостабилизированный источник питани  и термочувствительный блок, выполненный на терморезист ре и двух переменных резисторах , .один из которых подключен пар ллельно терморезистору, а другой соединен с терморезистором последовательно , причем свободный вывод последнего из указанных переменного резистора соединен с одним зажимом стабилизированного источника питани , а точка соединени  т.ерморезистора первого резистора и другой зажим стабилизированного источника питани  подключены к демодул тору. На фиг. 1 изображена электрическа  схема тепловой модели в системе теплового токооГраничени  электропривода; на фиг. 2 - конструктивное выполнение тепловой модели. Теплова  модель электродвигател  входит в состав узла токоограничени  замкнутой системы электропривода . Система имеет двигатель 1, питающийс  от тиристорного-преобразовател  2. На стороне переменного напр жени  питани  преобразовател  включен трансформатор 3 тока,  вл ющийс  источником переменного напр жени , измен ющегос  по величине в зависимости от тока нагрузки.-Трансформатор тока  вл етс  модул тором тепловой модели 4 (совокупность узлов вход щих в ее состав обведена пунктиромJ. Модель включает в себ  обмотку 5, расположенную на ферромагнитном сердечнике, который рассчитан в тепловом отношении так, что посто нна  времени его нагрева и посто нна  времени нагрева привода совпадает, а уровень нагрева св зан с уровнем нагрева двигател  критери ми подоби . В тепловом контакте с обмоткой находитс  терморезистор б термочувствительного блока, который помещен в пространство между обмоткой и магнитопроводом дроссел . В модель введены стабилизированный источник питани , термочувствительный блок содержит еще два переменных резистора. один из которых 7 соединен параллельно терморезистору 6, а другой 8 последовательно, причем свободный конец второго переменного резистора 8 соединен с одним зажимом стабилизированного источника питани , а точка соединени  терморезистора 6 и первого переменного резистора 7 и второй зажим стабилизированного ис точника 9 питани  подключены к демо дул тору 10. На демодул тор (диод:кл 10 подаетс  также сигнал с тахогенератора 11. В качестве блока то коограничени  обычно используетс . Цепочка или мостик стабилитронов с нагрузочным сопротивлением. Может быть использован и один стабилитрон шунтирующий вход промежуточного уси лител . И в том и другом случае ста билитрон можно представить в виде ,. эквивалентного диода, последователь но соединенного с источником напр жени . -В качестве такого напр жени  измен ющегос  в зависимости от температуры привода, выступает сигнал выхода тепловой модели. Далее сигна токоограничени  подаетс  на промежу точный усилитель 12, на который пос тупает также сигнал от задатчика 1 и далее поступает на вход системы импульсно-фазового управлени  преобразовател  -2. Относительное месторасположение элементов модели на фиг. 2. Модель расположен на унифицированном блочном основании 14 с разъемной колодкой 15, предназначенной дл контактировани  с ответным соединением в стойке-сборке. На основании закреплен дроссельный элемент с обмоткой 5 и сердечником 16. С обмоткой и сердечником контактируют терморезистор 6 { их может быть несколь ко /. На основании также укреплены дополнительные элементы 17. К их чи лу относ т резисторы 7 и 8, диоды демодул тора 10. Выводы источника 9 могут быть подведены через разъемную колодку 15. Панель снабжена ручкой дл  переноски и вынимани  из стойки. Модель может быть.разме щена как на отдельной панели, так и на других панел х общей стойки элект ропривода, если там имеетс  свободное место. Система с тепловой моделью работает следующим образом. Двигатель 1 отрабатывает заЬанный режим работы при помощи блоков системы имцульсно-фазового управлени , промежуточного усилител  12 и также ротора 11. В начальный период времени или при работе на небольшой нагрузке двигатель имеет температуру близкую к температуре окружающей сред.. Коэффициент обратной св зи по току ш-Кгет определенное, посто нное значение, определ емое конструктивными параметрами машины и тепловой модели. При дальнейшей работе системы в каждом из ее элементов происходит преобразование энергии из электрической в тепловую. При этом элементы и система в целом не могут пропустить энергетический поток выше определенной интенсивности. Так, мгновенные значени  температуры  кор  ограничены различными физическими  влени ми, св заннь1ми .с фазовыми переходами в проводниках, изол ции, магнитных материалах и привод щими  корь к выходу из стро . При нагреве пр)оис- . ходит изменение сопротивлени   кор , что приводит к изменению коэффициента передачи цепи токоограничени . Изменение температуры  кор  происходит вследствие разното рода потерь. В каждай период разгона и торможени  в работу.включаетс  узел упреждающего токоограничени , выполненный в виде нелинейной обратной св зи по скорости двигател , шунтирующей вход усилител . Сигнал управлени  автоматически регулируетс  в функции ЭДС двигател . Теплова  модель 4 дополнительно вводит сигнал в функцию температуры привода. В частности, поскольку тепловые процессы в обмотке 5 дроссел  подобны во времени тепловым процессам в приводе, сигнал с тёрморезистора б будет пропорционален температуре двигател . Изменение сопротивлени  терморезистора преобразуетс  измерительной схемой, состо щей изисточника 9 и переменных резисторов 7 и 8, в,сигнал напр жени , пропорционального температуре. Подача этого сигнала через диод эквивалентна включению регулируемой в функции температуры сигнала отсечки по току. Резистор 8 служит дл  подстраховки сигнала по амплитуде. Резистор 7 служит дл  регулировки в некоторых пределах переходной характеристики по температуре , а также дл  регулировани  степени линейности статической температурной характеристики блока теплового токоограничени . Включение источника напр жени , измен ющегос  в функции температуры, эквивалентного по своему действию стабилитрону с измен емым в функции температуры порогом срабатывани . Повышение точности моделировани  достигаетс  за счет того, что в качестве терморезисторов 6 возможно применение чувствительных датчиков, например типов. КМТ, ММТ, с температурным коэффициентом сопротивлени  от 2 до 5%/град., тогда как у обмоточной модели этот коэффициент составл ет лишь 0,004%/град. Унифицирование достигаетс  тем, что путем регулировани  характеристики термореэистора 7 и 8 сопротивдейилми годну иту же модель можно , исйольэовать KiaK с измененным коэффициентом передачи так и с изменен Hjbw Порогом срабатывани . Таким о6jp (3uM/ повышаетс  универсальность модели, один тип которой можно ис-. пользовать в различных электроприво /ftiix дЛ  различных времен срабатываЙрименениё предлагаемого изобретени  позвол ет повысить точность обратной св зи по току/ а следовательно , и точность системы в цёлрм. Это становитс  возможным благодар  температурной компенсации сигнала токоограничени  как в статике, так и в динамике. Также это приведет к полному использованию двигателей ; по нагреву/ т.е к повышению эффективности работы механизма. В то же врем  ток двигател  не может превысить допускаемых пределов.Это повышает срок службы изол ции а следовательно , и самого электродвигател ,а также тиристоров преобразовател .The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives with thermal current limiting, used, for example, in electromechanical systems of industrial robots-manipulators, extrusion machines, electrical transmission excavators of mobile objects. A model of an electric motor is known in which the current signal of the core is squared and passes through an inertial element with a constant time equal to the constant heating time of the core 1. The model simulates only one mass heating and does not take into account the loss in steel of the machine. The known thermal model of an electric motor is a conductor connected in series with the motor winding itself and structurally designed as a core winding section, i.e. physical model of the core, but not rotating with and in the same Teivine conditions. To implement the model, special constructive measures are required, in particular, it is necessary to provide for a place in the interpolar space of the engine. This model is applicable only to low power drives and microdrives, since the winding of an additional section is connected in series with the core. The closest in technical essence to the present invention is a thermal model of an electric motor containing a temperature sensor in the form of a winding of a wire with the same temperature coefficient resisted. located on the core. Outside the winding is covered with thermal insulation. The model is equipped with a controlled AC source and a demodulator, the input of which, together with the winding, is connected to the output of the controlled source. The thermosensitive element - the core is made of a material of the same engine core magnetic circuit. In the case of the execution of a current limiting circuit of direct current motors on the alternating side, the need for a controlled modulator is no longer necessary, the functions of the demodulator are performed by a rectifier connected through a zener diode to the input of the control modules of the converter 3J. The disadvantages of the model are lower accuracy, due to the fact that the core simultaneously performs the functions of a sensitive element. This excludes the use of the fitted ones. precision temperature measuring instruments. In addition, the model does not allow adjustment of parameters. Therefore, in each specific case, for each type of electric drive, it is necessary to calculate and produce a new model. The purpose of the invention is to improve the accuracy of modeling thermal processes and unification. The goal is achieved by the fact that in the thermal model of the electric motor, which contains a temperature sensor in the form of a winding located on the core, a controlled AC source, the output of which is connected to the winding, and a demodulator, a thermally stabilized power source and a thermal sensing unit are introduced and two variable resistors, one of which is connected to a thermistor resistor, and the other is connected to the thermistor in series, with the free output of the last of these The variable resistor is connected to one clamp of the stabilized power source, and the connection point of the thermistor of the first resistor and the other clamp of the stabilized power source are connected to the demodulator. FIG. 1 shows the electrical circuit of the thermal model in the thermal current limiting system of the electric drive; in fig. 2 - constructive implementation of the thermal model. The thermal model of the electric motor is part of the current-limiting node of the closed system of the electric drive. The system has a motor 1 powered by a thyristor converter 2. On the AC voltage side of the converter power supply, a current transformer 3 is turned on, which is a source of alternating voltage varying in magnitude depending on the load current. The current transformer is a modulator of a thermal model 4 (a set of nodes included in its structure is circled by a dotted line. The model includes a winding 5 located on a ferromagnetic core, which is thermally calculated so that its heating time is constant a and the heating time of the drive coincides, and the heating level is related to the engine heating level by similar criteria.The thermal contact with the winding is a thermistor b of the temperature-sensitive unit, which is placed in the space between the winding and the throttle magnetic circuit. the thermo-sensitive unit contains two more variable resistors, one of which 7 is connected in parallel to the thermistor 6, and the other 8 are connected in series, with the free end of the second variable resistor 8 is connected to one terminal of a stabilized power source, and the connection point of the thermistor 6 and the first variable resistor 7 and the second terminal of the stabilized power source 9 are connected to the demodulator 10. To the demodulator (diode: CL 10 the signal from the tachogenerator 11 is also supplied. As a block, this co-limitation is usually used. Chain or bridge of zener diodes with load resistance. One zener diode of the intermediate amplifier shunt may also be used. In either case, the stabilitron can be represented as,. an equivalent diode connected in series with a voltage source. - As such a voltage varies depending on the drive temperature, the output signal of the thermal model appears. Next, the current limiting signal is supplied to the intermediate amplifier 12, to which the signal from the setting device 1 also arrives and then goes to the input of the pulse-phase control system of the converter -2. The relative location of the model elements in FIG. 2. The model is located on a unified block base 14 with a plug-in connector 15 for contacting with a counter-connection in a rack-assembly. On the base, a throttle element is fixed with a winding 5 and a core 16. A thermistor 6 can be in contact with the winding and a core {there may be several /. Additional elements 17 are also reinforced on the base. These include resistors 7 and 8, demodulator diodes 10. Source 9 leads can be connected through a detachable connector 15. The panel is equipped with a handle for carrying and removing from the rack. The model can be placed either on a separate panel or on other panels of the common electric drive rack if there is free space. The system with a thermal model works as follows. Engine 1 performs a locked mode of operation using the impulse-phase control system, intermediate amplifier 12 and also the rotor 11. In the initial period of time or when operating at low load, the engine has a temperature close to the ambient temperature. Current feedback ratio - Kget defined, constant value determined by the design parameters of the machine and the thermal model. During further operation of the system, in each of its elements, energy is converted from electrical to thermal. In this case, the elements and the system as a whole cannot miss the energy flow above a certain intensity. Thus, the instantaneous values of the core temperature are limited by various physical phenomena associated with phase transitions in conductors, insulation, magnetic materials and leading to failure. When heated pr) ois-. There is a change in the resistance of the core, which leads to a change in the current transfer ratio of the current-limiting circuit. The change in core temperature occurs due to different types of losses. During each period of acceleration and deceleration, a forward current-limiting node is included, made in the form of non-linear feedback on the speed of the motor, which shunts the input of the amplifier. The control signal is automatically adjusted in the motor EMF function. The thermal model 4 additionally introduces a signal to the drive temperature function. In particular, since the thermal processes in the winding of 5 droplets are similar in time to the thermal processes in the drive, the signal from the thermistor will be proportional to the temperature of the engine. The change in resistance of the thermistor is converted by a measuring circuit consisting of source 9 and variable resistors 7 and 8, into, a voltage signal proportional to temperature. The supply of this signal through a diode is equivalent to the inclusion of a current cut-off signal that is adjustable in temperature. Resistor 8 is used to maintain the signal amplitude. Resistor 7 serves to adjust the temperature transient response within certain limits, as well as to control the degree of linearity of the static temperature response of the thermal current-limiting unit. Switching on a voltage source that varies as a function of temperature, which is equivalent in its effect to a zener diode with a changeable threshold function as a function of temperature. Improving the accuracy of modeling is achieved due to the fact that as thermistors 6 it is possible to use sensitive sensors, for example types. KMT, MMT, with a temperature coefficient of resistance from 2 to 5% / degree, whereas in a winding model, this factor is only 0.004% / degree. Unification is achieved by adjusting the characteristics of the thermoreistor 7 and 8 to the resistance model and using the same model, using KiaK with a changed transmission coefficient or changing the Hjbw Threshold. Thus, a 6jp (3uM / model’s versatility is improved, one type of which can be used in various electrically / ftiix different response times. The invention of the present invention improves the accuracy of current feedback / consequently, the accuracy of the system in the tars. due to temperature compensation of the current-limiting signal in both static and dynamic, it will also lead to the full use of motors; in heating / i.e., to increase the efficiency of the mechanism. At the same time, the motor current It may not exceed the permitted predelov.Eto increases the life of the insulation and hence of the motor and the thyristors transducer.

Claims (1)

ТЕПЛОВАЯ МОДЕЛЬ. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащая датчик температу. ры в виде обмотки, расположенной на сердечнике, управляемый источник ' переменного тока, выход которого соединен с обмоткой, и демодулятор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности моделирования тепловых процессов и унификации, введены термостабилизированный источник питания и термочувствительный блок , выполненный на терморезисторе и двух переменных резисторах, один из которых подключен параллельно терморезистору, а другой соединен с терморезистором последовательно, причем свободный вывод последнего из указанных переменндго резистора соединен с одним зажимом стабилизированного источ!ника питания, а точка соединения тер· ыорезистора первого резистора и другой зажим стабилизированного источника питания подключены к демодулятору.HEAT MODEL. MOTOR containing temp sensor. ry in the form of a winding located on the core, a controlled source of alternating current, the output of which is connected to the winding, and a demodulator, which is necessary in order to increase the accuracy of modeling of thermal processes and unification, introduced a thermostabilized power supply and a thermosensitive unit made on a thermistor and two variable resistors, one of which is connected in parallel with the thermistor, and the other is connected in series with the thermistor, and the free output of the last of these The resistor end is connected to one terminal of the stabilized power supply, and the connection point of the thermistor of the first resistor and the other terminal of the stabilized power supply are connected to the demodulator. SU .,„1034118SU., „1034118
SU802895662A 1980-03-18 1980-03-18 Heat model of electric motor SU1034118A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802895662A SU1034118A1 (en) 1980-03-18 1980-03-18 Heat model of electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802895662A SU1034118A1 (en) 1980-03-18 1980-03-18 Heat model of electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1034118A1 true SU1034118A1 (en) 1983-08-07

Family

ID=20883398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802895662A SU1034118A1 (en) 1980-03-18 1980-03-18 Heat model of electric motor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1034118A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 312340, кл. Н 02 Н 7/08, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 379952, кл. Н 02 Н 7/085, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР 748641, кл. Н 02 Н 7/085, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5600575A (en) Drive protection monitor for motor and amplifier
KR860001283A (en) Hot Wire Flow Rate Detection Device
SU1034118A1 (en) Heat model of electric motor
US5184509A (en) Method and apparatus for measuring the air flow in the air intake passage of an internal combustion engine
US4097790A (en) Motor protector with remote temperature simulation
EP0219984B1 (en) Flow sensing device
US3369108A (en) Temperature controller
JPH0782902B2 (en) Heating element
SU763689A1 (en) Level sensor
SU911664A2 (en) Dc motor heat model
SU928507A1 (en) Device for overtemperature protection of synchronous electric machine
SU1083282A1 (en) Thermal protection device for motor
SU736259A1 (en) Device for overheating protection of electric motor
SU1141554A1 (en) Electric drive
SU1312405A1 (en) Thermoresistive temperature meter with digital indication
SU871279A1 (en) Electric motor thermal model
SU1180854A1 (en) Device for controlling temperature
SU1030907A1 (en) Device for protecting of a.c. motor
SU646322A1 (en) Temparature regulator
SU387295A1 (en) LIBRARY ^^ '1
SU706906A1 (en) Device for thermal compensation of electric machine winding
SU1227773A1 (en) Apparatus for limiting the load current of excavator d.c.electric drive
SU1274056A1 (en) Device for heat protection of electric equipment
SU549718A1 (en) Method of temperature equalization of calorimetric chambers
SU1430942A1 (en) Device for regulating temperature