186524. lajstromszámú szabadalom • Eljárás villamos motorok szimulációs hővédelmére
1 186 524 2 A találmány tárgya eljárás villamos motorok szimulációs hővédelmére, aholis a védendő motort termikus viselkedését tekintve hőáram hálózatos modelljével helyettesítjük. Villamos motorok tönkremenetelének leggyakoribb oka, hogy a szigetelés túlmelegedés miatt károsodik. A túlmelegedés megakadályozására különböző elven működő hővédelmi berendezések ismeretesek. A túlmelegedés megakadályozására a leggyakrabban alkalmazott eljárás a bimetallos hővédelem, amely lényegileg áramvédelmet valósít meg. Ezen eljárás alkalmazásakor a motor áramával arányos fütöáram hatására egy bimetall érzékelő felmelegszik, deformálódik és a hitelesítés során beállított mértékű deformáció elérésekor mechanikus kikapcsoló szerkezetet hoz működésbe, amely a motort a hálózatról leválasztja. A bimetallos hővédelem előnye, hogy olcsó és felépítése egyszerű. Hátránya, hogy termikus karakterisztikája a motorénál lényegesen meredekebb, aminek következtében általában korai kikapcsolás következik be. Ez a tulajdonsága főleg a változó terhelésű üzemben dolgozó motorok esetén hátrányos. A motor ugyanis rövid idejű túlterhelés alatt esetleg nem éri el a veszélyes hőmérsékletet és így a technológia szerinti terheléskombinációt károsodás nélkül el tudná viselni, azonban a bimetallos motorvédő ezt nem teszi lehetővé, mert meredek karakterisztikája miatt túl korán kikapcsolja a motort. A korai kikapcsolás miatt szükség van a túlméretezett motorok alkalmazására, a túlméretezett motor azonban drágább és teljesítménye nem használható ki kellő mértékben, alkalmazása gazdaságtalan. A bimetallos motorvédők e hátrányos tulajdonságait küszöbölik ki a beépített hőérzékélővel ellátott védelmi megoldások. A beépített hőérzékelő általában termisztor, ritkábban miniatűr bimetallos kapcsoló. Ezek a beépítés pontján fellépő hőmérséklet érzékelésére szolgálnak és a veszélyes hőmérséklet elérésekor - alkalmas eszközök útján, vagy közvetlenül utasítást adnak a motor kikapcsolására. Hátrányuk az, hogy az érzékelők beépítése gyártástechnológiai többletkövetelménnyel jár. Emellett a legmelegebb hely előzetesen teljes bizonyossággal nem állapítható meg a beépítési hely kiválasztásakor. A beépített hőérzékelő hőmérséklet-változási sebessége és az érzékelt hőmérséklet - a beépítés során kialakuló termikus csatolásoktól függően - a védendő pontétól nem ismert mértékben eltér. Hátrány végül, hogy az érzékelő hibája esetén a javítás a motor szétszerelését, esetleg újratekercselését követeli meg. A fenti hátrányok elkerülésére alakultak ki az érzékelők beépítését nem igénylő, analóg vagy hibrid-analóg szimulációs motorvédők, amelyeknek elektronikus egysége a védendő motor jellemzői alapján úgy hangolható, hogy a védelmi karakterisztika a motor termikus karakterisztikáját kellő mértékben közelítse. A szimulációs moíorvédők egyik ismert változata a 168.490 lajstromszámú magyar szabadalommal védett megoldás, amelynek szimulátor egysége elektronikus elemekből megépített, hangolható négypólus, a védendő motor kéttárolós modelljének hibrid-analóg megfelelője, azaz a motorok termikus viselkedését vizsgálja analóg modell segítségével. Hiányossága az ismert szimulációnak, hogy a hőmérséklet-változást nem alakította át megfelelően jó közelítésű analóg jellé. A szimulációs motorvédők ez idő szerint a beépített érzékelő nélküli motorvédelem legkorszerűbb változatai. A motorvédő hangolható szimulátora a védendő motor termikusán kritikus részének a hőmérséklet-idő függvényét közelíti, miközben a motor áramfelvételével arányos bemeneti feszültség jelet képez. A hangolási értékek gyakorlati megvalósítását a passzív áramköri elemek diszkrét értékkészlete korlátozza, ami miatt kompromiszszumra van szükség. Minden szimulációs motorvédő egy motor védelmét tudja ellátni. A találmány célja a motor hőmérsékleti viszonyainak elvileg pontosabb közelítése, továbbá, hogy az eljárással megvalósított készülék több motor védelmére legyen alkalmazható és megakadályozzuk a túl korai lekapcsolást. A találmány tárgya eljárás villamos gépek digitális szimulációs hővédelmére, ahol a védendő motort termikus viselkedése szempontjából hőáram hálózatos modelljével helyettesítjük, a höáram hálózatos modell hőkapacitását és hőátviteli ellenállásait i védendő motor adataiból, a motor diszkrét részekre osztása után, ismert módon számítjuk. A találmányt az jellemzi, hogy a hőáram hálózatos modell hőáramforrásait úgy határozzuk meg, hogy a motor áramfelvételét folyamatosan, vagy időközönként - például 10 s-onként - megmérjük, a mért értékekből a veszteség hőáramok értékét ismert módon számítjuk és a hőáram forrásokkal azonosítjuk, a környezeti hőmérsékletet folyamatosan, vagy időközönként - például 10 s-onként - megmérjük, majd a kapott valamennyi adat felhasználásával, továbbá az ismert kezdeti (illetőleg legutóbbi ellenőrzéskor kapott csomóponti) hőmérsékletek alapulvételével megoldjuk a höáram hálózatos modell leíró egyenletrendszerét és ennek eredményeként meghatározzuk a csomóponti hőmérsékletek pillanatnyi értékét, majd azokat (vagy célszerűen azok közül a legnagyobb értékűt) a megengedett hőmérséklet értékével összehasonlítjuk és amennyiben a megengedettel egyenlő vagy annál nagyobb értéket kapunk, figyelmeztető jelzést és/ vagy a motor hálózatáról való lekapcsolására utasítást adunk. A találmány szerinti eljárás egyik foganatosítási módja szerint a környezeti hőmérséklet helyett a motor tetszés szerinti külső felületi pontjának (például a pajzs, vagy az állórész ház egyik pontjának) felületi hőmérsékletét mérjük, amely esetben a hőáram hálózatos modell ennek megfelelő csomópontjára a számítás végzése során a mért értéket, mint elsőfajú határfeltételt érvényesítjük, míg a számítási eljárást egyéb tekintetben a leírt módon folytatjuk le. Az eljárás megvalósítására és lefolytatásának vezérlésére célszerűen digitális számítógépet, előnyösen mikroprocesszort alkalmazunk. A mikroprocesszor a motorok hőáram hálózatos modelljét leíró egyenletrendszer megoldására és az eljárás ve-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
