PL156866B1 - Urzadzenie zabezpieczajace przed przeciazeniem cieplnym PL - Google Patents

Description

* * * Przedmiotem wynalazku j e s t u rzad zen ie zabezpieczajace przed przeciazeniem cieplnym ma- szyn i urzadzen elektrycznych, szczeg ó ln ie silników o duzej mocy.W znanym rozwiazaniu z polskiego opisu patentowego n r 131 921 wymiane ciepla w zlozo- nym ukladzie cieplnym pomiedzy kazdym dowolnie wybranym pierwszym elementem modelowanym za pomoca liczn ik a rewersyjnego, a kazdym dowolnie wybranym drugim elementem i/lu b punktem wymiany c ie p la , dokonuje s ie poprzez podanie na w ejscie sumujace lic z n ik a rewersyjnego impulsów pochodzacych z g eneratora, o c z e sto tliw o sc i proporcjonalnej do tem peratury d rugie- go dowolnie wybranego elementu i / l u b punktu wymiany c iep la, a na w ejscie odejmujace l i c z - nika rewersyjnego impulsów o c z e s to tliw o s c i proporcjonalnej do n apelnienia tego lic z n ik a . Gdy n apelnienie liczn ik a przekroczy zadana w artosc, wyslany z o sta je impuls wylaczajacy za- s ila n ie danego obiektu energetycznego.Wada tego rozwiazania j e s t wystepowanie problemów konstrukcyjnych zwiazanych z odwzoro- waniem nagrzewania obiektów na podstawie pomiaru pradu oraz z odwzorowaniem temperatury obiektu po jego wylaczeniu, co wymaga rozbudowania ukladu o kolejne l i c z n i k i rewersyjne i dodatkowe uklady nastawcze.I s to ta wynalazku polega na tym, ze urzadzenie wyposazone j e s t w m ikroprocesor s te r u - jacy za posrednictwem szyn: adresow ej, danych i s te ru ja c e j praca ukladu skladajacego sie z p rz e k sz ta ltn ik a pradu na n a p ie c ie s t a l e , gdzie jego w yjscie polaczone j e s t z wejsciem m u ltip lek sera analogowego, którego l i n i e adresowe polaczone sa z szyna adresowa, a k tó re - go w yjscie polaczone j e s t z wejsciem przetw ornika analogowo-cyfrowego równiez polaczonego z szyna adresowa a takze z szyna danych, a ponadto skladajacego s ie z bloku pamieci przecho- w ujacej dane, program pracy urzadzenia i w artosci proporcjonalne do aktualnego stanu nagrza- n ia obiektu oraz z ukladów wyjsciowych generujacych impulsy wylaczajace obiekt i r e a liz u ja - cych w iz u alizacje stanu nagrzania o b ie k tu oraz ze wspólpracujacych parami liczników progra- mowanych, k sz ta ltu ja c y c h ch arakterystyke nagrzewania obiektu, z których jedne p e ln ia funkcje generatorów, a drugie dzielników c z e s to tliw o s c i,p rz y czym blok pamieci, uklady wyjsciowe o raz l i c z n i k i polaczone sa z szyna adresowa, szyna danych i szyna s te ru ja c a .1 5 6 8 6 6 3 W rozwiazaniu tym d zieki zastosowaniu liczników programowanych sterowanych systemem mi- kroprocesorowym, który wykorzystywany j e s t równoczesnie do zabezpieczenia od zwarc i innych nieprawidlowych stanów ruchowych, rozwiazany z o s ta l p roblem odwzorowywania nagrzewania i sty g n iecia obiektów zlozonych. L iczniki te um ozliw iaja ok reslen ie tempa nagrzewania obiektu i u s ta le n ie cieplnych stalych czasowych. Ponadto d z ie k i u n iezalezn ien iu odwzorowania proce- sów cieplnych od samego mikroprocesora i s t n i e j e mozliwosc r e a l i z a c j i calego zespolu pomia- rowo-zabezpieczajacego dany o b iek t. I s tn ie je równiez mozliwosc p ro ste j rozbudowy urzadzenia na przyklad przez dobudowanie ukladu tra n s m is ji szeregowej lub równoleglej w celu p rz e sy la - nia danych dla c e n tra ln e j sy g n alizacji i r e j e s t r a c j i .Przedmiot wynalazku uwidoczniony j e s t w przykladzie wykonania na rysunku p rzed staw iaja- cym schemat blokowy urzadzenia.Prad strony w tórnej przekladników pradowych, których strone pierwotna stanowia przewody z a s ila ja c e obiekt energetyczny, podawany j e s t na w ejscie p rzek sz ta ltn ik a 1 pradu na n ap iecie s t a l e . Wyjscie p rzek sztaltn ik a 1 polaczone j e s t z wejsciem m ultipleksera analogowego 2, któ- rego w yjscie polaczone j e s t z wejsciem przetwornika analogowo-cyfrowego 3. Glówna c z e sc ia urzadzenia j e s t mikroprocesor 4, który poprzez szyny: adresowa SA, danych SD, i s te r u ja c a SS, s te ru je praca pozostalych elementów ukladu. Z szyna adresowa SA polaczone s a w ejscia adresowe m ultipleksera 2, zas z szyna adresowa SA i szyna danych SD, polaczone sa w ejscia adresowe i w ejscia danych przetwornika 3, natom iast z szyna adresowa SA, szyna danych SD i szyna s te r u ja c a SS, polaczony j e s t blok pamieci 5, uklady wyjsciowe 6 oraz lic z n ik i programowane L11, L12, L21, L22. W bloku pamieci 5 przechowywane sa dane oraz program pra- cy urzadzenia, z tym, ze co najmniej jedna komórka pamieci 5x przeznaczona j e s t do przecho- wywania w arto sci proporcjonalnej do aktualnego stanu nagrzania obiektu. Zadaniem ukladów wyjsciowych 6 j e s t generowanie impulsów w ylaczajacych dany obiekt energetyczny i w iz u a li- zacja stanu nagrzania obiektu. Natomiast elementami ksztaltu jacy m i charakterystyke zewnetrz- na urzadzenia sa lic z n ik i L11, L12, L21, L22, z których dwa L12, L22 p e ln ia funkcje genera- torów impulsów, a dwa pozostale L11, L21 p e ln ia funkcje dzielników c z e sto tliw o sc i.Mierzony prad po przeksztalceniu w p rz e k sz ta ltn ik u 1 na proporcjonalne napiecie j e s t przetwarzany na sygnal cyfrowy w przetworniku analogowo-cyfrowym 3. Na podstawie odczyta- n ej w arto sci cyfrowej obliczona zo sta je s ta la z lic z a n ia licz n ik a L12 ta k , ze generuje on impulsy o c z e sto tliw o sc i proporcjonalnej do kwadratu m ierzonej w artosci pradu. Impulsy te sa nastepnie dzielone w liczn ik u L11 przez lic z b e odpowiadajaca s t a l e j czasowej nagrzewa- n ia danego obiektu. Gdy stan liczn ik a L11 osiagnie zero generowane j e s t przerwanie progra- mowe, które powoduje zwiekszenie zawartosci komórki pamieci 5X obrazujacej stan nagrzania o b iek tu . Na podstawie ak tu aln ej zaw artosci komórki pamieci 5x obliczona zostanie s ta la z lic z a n ia lic z n ik a L22 pelniacego funkcje gen erato ra, który generuje impulsy z c z e s t o t l i - w oscia proporcjonalna do zawartosci t e j komórki, po czym impulsy te sa dzielone w l i c z - niku L21 przez lic z b e odpowiadajaca s t a l e j czasowej nagrzewania tego samego obiektu. Gdy li c z n i k L22 osiagnie stan zero generowane j e s t przerwanie programowe, które powoduje zm niejszenie zaw artosci komórki 5x. Zawartosc komórki 5x ro sn ie tym szybciej im wiekszy j e s t prad przeplywajacy przez obiekt i im mniejsza j e s t aktualna zawartosc komórki 5x.Dla pradu znamionowego i temperatury znamionowej obiektu czestotliw osc generowania impul- sów przez lic z n ik i L12 i L22 j e s t taka sama i w tym przypadku zawartosc komórki 5x n ie zmienia s ie w c z a sie . W tra k c ie pracy urzadzenia, w zaleznosci od w artosci pradu w ejscio- wego, m ikroprocesor U zmienia na biezaco s ta le z lic z a n ia liczników L11, L21. W wyniku tego uzyskuje sie odpowiednio do z a istn ia ly c h warunków zmiane w artosci nastawionej c ie p l- n ej s t a l e j czasowej obiektu. Natomiast cia g le porównywanie a k tu aln ej zawartosci komórki 5x z dopuszczalna w arto scia wynikajaca z tem peratury g ranicznej obiektu pozwala na okres- le n ie momentu przekroczenia t e j w artosci i wygenerowanie impulsu wylaczajacego o b iek t.1 5 6 8 6 6 Zaklad Wydawnictw UP RP. Naklad 90 egz. Cena 5000 zl. PL

Claims (1)

1. URZĄDZENIE ZABEZPIECZAJĄCE PRZED PRZECIĄŻENIEM CIEPLNYM Zastrzeżeń J. e patentowe Urządzenie zabezpieczające przed przeciążeniem cieplnym, znamienne tym, że wyposażone jest w mikroprocesor /4/ sterujący za pośrednictwem szyn* adresowej /SA/, danych /SD/ i sterującej /SS/ pracą układu składającego się z przekształtnika /1/ prądu na napięcie stałe, którego wyjście połączone jest z wejściem multipleksera analogowego, gdzie jego linie adresowe połączone są z szyną adresową /SA/, a jego wyjście połączone jest z wejściem przetwornika analogowo-cyfrowego /3/ również połączonego z szyną adresową /SA/, a także z szyną danych /SD/, a ponadto składającego się z bloku pamięci /5/ przechowującej dane, program pracy urządzenia i wartości proporcjonalne do aktualnego stanu nagrzania obiektu oraz z układów wyjściowych /6/ generujących impulsy wyłączające obiekt i realizujących wizualizację stanu nagrzania obiektu oraz ze współpracujących parami liczników programowanych /L11, L12, L21, L22/ kształtujących charakterystykę nagrzewania obiektu, z których jedne /L12, L22/ pełnią funkcję generatorów, a drugie /L11, L21/ dzielników częstotliwości, przy czym blok pamięci /5/, układy wyjściowe /6/ oraz liczniki /L11, L12, L21, L22/ połączone są z szyną adresową /SA/, szyną danych /SD/ i szyną sterującą /SS/. * * * Przedmiotem wynalazku jest urządzenie zabezpieczające przed przeciążeniem cieplnym maszyn i urządzeń elektrycznych, szczególnie silników o dużej mocy, V znanym rozwiązaniu z polskiego opisu patentowego nr 131 921 wymianę ciepła w złożonym układzie cieplnym pomiędzy każdym dowolnie wybranym pierwszym elementem modelowanym za pomocą licznika rewersyjnego, a każdym dowolnie wybranym drugim elementem i/lub punktem wymiany ciepła, dokonuje się poprzez podanie na wejście sumujące licznika rewersyjnego impulsów pochodzących z generatora, o częstotliwości proporcjonalnej do temperatury drugiego dowolnie wybranego elementu i/lub punktu wymiany ciepła, a na wejście odejmujące licznika rewersyjnego impulsów o częstotliwości proporcjonalnej do napełnienia tego licznika. Gdy napełnienie licznika przekroczy zadaną wartość, wysłany zostaje impuls wyłączający zasilanie danego obiektu energetycznego. Wadą tego rozwiązania jest występowanie problemów konstrukcyjnych związanych z odwzorowaniem nagrzewania obiektów na podstawie pomiaru prądu oraz z odwzorowaniem temperatury obiektu po jego wyłączeniu, co wymaga rozbudowania układu o kolejne liczniki rewersyjne i dodatkowe układy nastawcze. Istota wynalazku polega na tym, że urządzenie wyposażone jest w mikroprocesor sterujący za pośrednictwem szyn: adresowej, danych i sterującej pracą układu składającego się z przekształtnika prądu na napięcie stałe, gdzie jego wyjście połączone jest z wejściem multipleksera analogowego, którego linie adresowe połączone są z szyną adresową, a którego wyjście połączone jest z wejściem przetwornika analogowo-cyfrowego również połączonego z szyną adresową a także z szyną danych,a ponadto składającego się z bloku pamięci przechowującej dane, program pracy urządzenia i wartości proporcjonalne do aktualnego stanu nagrzania obiektu oraz z układów wyjściowych generujących impulsy wyłączające obiekt i realizujących wizualizację stanu nagrzania obiektu oraz ze współpracujących parami liczników programowanych, kształtujących charakterystykę nagrzewania obiektu, z których jedne pełnią funkcję generatorów, a drugie dzielników częstotliwości,przy czym blok pamięci, układy wyjśoiowe oraz liczniki połączone są z szyną adresową, szyną danych i szyną sterującą. ( 3 156 866 W rozwiązaniu tym dzięki zastosowaniu liczników programowanych sterowanych systemem mikroprocesorowym, który wykorzystywany jest równocześnie do zabezpieczenia od zwarć i innych nieprawidłowych stanów ruchowych, rozwiązany został problem odwzorowywania nagrzewania i stygnięcia obiektów złożonych. Liczniki te umożliwiają określenie tempa nagrzewania, obiektu i ustalenie cieplnych stałych czasowych. Ponadto dzięki uniezależnieniu odwzorowania procesów cieplnych od samego mikroprocesora istnieje możliwość realizacji całego zespołu poraia-rowo-zabezpieczającego dany obiekt. Istnieje również możliwość prostej rozbudowy urządzenia na przykład przez dobudowanie układu transmisji szeregowej lub równoległej w celu przesyłania danych dla centralnej sygnalizacji i rejestracji. Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat blokowy urządzenia. Prąd strony wtórnej przekładników prądowych, których stronę pierwotną stanowią przewody zasilające obiekt energetyczny, podawany jest na wejście przekształtnika 1 prądu na napięcie stałe. Wyjście przekształtnika 1 połączone jest z wejściem multipleksera analogowego 2, którego wyjście połączone jest z wejściem przetwornika analogowo-cyfrowego 3. Główną częścią urządzenia jest mikroprocesor 4, który poprzez szynys adresową SA, danych SD, i sterującą SS, steruje pracą pozostałych elementów układu. Z szyną adresową SA połączone eą wejścia adresowe multipleksera 2, zaś z szyną adresową SA i szyną danych SD, połączone są wejścia adresowe i wejścia danych przetwornika 3, natomiast z szyną adresową SA, szyną danych SD i szyną sterującą SS, połączony jest blok pamięci 5» układy wyjściowe 6 oraz liczniki programowane L11, L12, L21, L22. W bloku pamięci 5 przechowywane są dane oraz program pracy urządzenia, z tym, że co najmniej jedna komórka pamięci 5x przeznaczona jest do przechowywania wartości proporcjonalnej do aktualnego stanu nagrzania obiektu. Zadaniem układów wyjściowych 6 jest generowanie impulsów wyłączających dany obiekt energetyczny i wizualizacja stanu nagrzania obiektu. Natomiast elementami kształtującymi charakterystykę zewnętrzną urządzenia są liczniki L11, L12, L21, L22, z których dwa L12, L22 pełnią funkcję generatorów impulsów, a dwa pozostałe L11, L21 pełnią funkcję dzielników częstotliwości. Mierzony prąd po przekształceniu w przekształtniku 1 na proporcjonalne napięcie jest przetwarzany na sygnał cyfrowy w przetworniku analogowo-cyfrowym 3. Na podstawie odczytanej wartości cyfrowej obliczona zostaje stała zliczania licznika L12 tak, że generuje on impulsy o częstotliwości proporcjonalnej do kwadratu mierzonej wartości prądu. Impulsy te są następnie dzielone w liczniku L11 przez liczbę odpowiadającą stałej czasowej nagrzewania danego obiektu. Gdy stan licznika L11 osiągnie zero generowane jest przerwanie programowe, które powoduje zwiększenie zawartości komórki pamięci 5X obrazującej stan nagrzania obiektu. Na podstawie aktualnej zawartości komórki pamięci 5x obliczona zostanie stała zliczania licznika L22 pełniącego funkcję generatora, który generuje impulsy z częstotliwością proporcjonalną do zawartości tej komórki, po czym impulsy te są dzielone w liczniku L21 przez liczbę odpowiadającą stałej czasowej nagrzewania tego samego obiektu. Gdy licznik L22 osiągnie stan zero generowane jest przerwanie programowe, które powoduje zmniejszenie zawartości komórki 5x. Zawartość komórki 5x rośnie tym szybciej im większy jest prąd przepływający przez obiekt i im mniejsza jest aktualna zawartość komórki 5x. Dla prądu znamionowego i temperatury znamionowej obiektu częstotliwość generowania impulsów przez liczniki L12 i L22 jest taka sama i w tym przypadku zawartość komórki 5x nie zmienia się w czasie. y trakcie pracy urządzenia, w zależności od wartości prądu wejściowego, mikroprocesor 4 zmienia na bieżąco stałe zliczania liczników L11, L21, y wyniku tego uzyskuje się odpowiednio do zaistniałych warunków zmianę wartości nastawionej cieplnej stałej czasowej obiektu. Natomiast ciągłe porównywanie aktualnej zawartości komórki 5x z dopuszczalną wartością wynikającą z temperatury granicznej obiektu pozwala na określenie momentu przekroczenia tej wartości i wygenerowanie impulsu wyłączającego obiekt.