ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРЕВА

АННОТАЦИЯ

В статье дается метод программного управления системы защиты двигателя от перегрева с использованием программы Zelio Soft-2. Для создание программного управления системой защиты различных двигателей от перегрева или увеличения пускового напряжения может включать несколько этапов. Необходимо учитывать определение требований к системе защиты двигателя от отклонения номинального значения исследуемых параметров. Например, перегрев обмоток, определение температурных пределов, основные методы определения перегрева, реакций на перегрев и т. д. Дается общий подход к программированию системы защиты дви­гателя с использованием возможностей различных функциональных блоков прог­рам­много языка и имитационная программа (симуляция). Анализируется процесс выпол­нения работы, составление программы и настройка параметров необходимых эле­ментов программирования.

ABSTRACT

The article provides a method for software control of the engine overheating protection system using the Zelio Soft-2 program. To create a software control system for protecting various motors from overheating or increasing the starting voltage, it may include several stages. It is necessary to take into account the definition of requirements for the engine protection system against deviation of the nominal value of the studied parameters. For example, overheating of windings, determination of temperature limits, basic methods for determining overheating, reactions to overheating, etc. A general approach to programming the engine protection system using the capabilities of various functional blocks of the programming language and a simulation program (simulation) is given. The process of doing the work, compiling the program, and setting the parameters of the necessary programming elements is analyzed.

Ключевые слова. система защиты, двигатель, настройка параметров, номинальный ток, температурный предел, логический элемент.

Keywords: protection system, motor, parameter setting, rated current, temperature limit, logic element.

Введение. Для создания программного управления системой защиты различных двигателей от перегрева или увеличения пускового напряжения может включать несколько этапов. Необходимо учитывать определение требований к системе защиты двигателя от отклонения номинального значения исследуемых параметров. Например, перегрев обмоток, определение температурных пределов, основные методы определения перегрева, реакций на перегрев и т. д. Кроме этого, определяется необходимые датчики различных видов с целью измерения температуры обмоток двигателя, с учетом использования микроконтроллеров, контроллеров температуры и т. д.). Для выполнения работы, необходимо создать алгоритмы выполнения порядок работы [1, 2]. Алгоритмы составляются с целью сравнения текущей температуры с пороговым значением, определение действий при превышении порога (например, выключение двигателя, уменьшение мощности и т. д.). Затем выполняется оптимизация и обслуживание, т.е. проводится оптимизация алгоритмов и системы в целом, а также обеспечивается регулярное обслуживание и тестирование для поддержания работоспособности системы защиты от перегрева [3, 5].

Создание системы защиты двигателя от увеличения пускового тока также требует определенных шагов:

1. Анализ требований – с целью определения требования к системе защиты от увеличения пускового тока. Это может включать в себя максимально допустимый пусковой ток, временные характеристики изменения тока, а также способы ограничения пускового тока.

2. Выбор датчиков и сенсоров для измерения тока. В случае защиты от увеличения пускового тока могут использоваться токовые датчики или датчики Холла.

3. Выбор аппаратного обеспечения, способное измерять ток и управлять пусковым током. Это может быть микроконтроллер или специализированный контроллер для управления пусковым током.

При этом важно учитывать особенности конкретного двигателя, его типа, мощности и условий эксплуатации при разработке системы защиты от увеличения пускового тока.

Постановка задачи. Защита двигателя от отклонения регулируемого значения конкретного параметра (например, пускового тока, температуры обмоток и т.д.) относится к основному методу косвенной защите различных типов  двигателей. Увеличении пускового тока по сравнению от его номинального значения и при продолжительности такого типа процесса в течение определенного периода, исследуемый двигатель автоматически отключается от сети. Если до истечения определенного периода значение пускового тока двигателя будет равным номинальному значению (или будет меньше от этого значения) двигатель будет продолжать нормальный процесс работы. На рис. 1. изображена временная характеристика номинального тока двигателя. Можно сделать вывод, что при меньшем значение текущего значения тока двигателя от номинальной, двигатель отключается через некоторое время [5].

Рисунок 1. Время отключения двигателя

Время отключения двигателя описывается нижеследующим выражением:

t=K(I – I_n ),

где, t – время отключения двигателя в зависимости от значения тока двигателя;  I – текущее значение тока двигателя; I_n –  номинальное значение тока двигателя; K – коэффициент, определяющая в зависимости от условия охлаждения и габаритов двигателя.

Программа защиты двигателя от нагрева. Для составления программы используется программный язык логических элементов FBD Zelio Soft – 2.

Программный язык логических элементов FBD (Function Block Diagram) используется для программирования контроллеров и программируемых логических контроллеров (ПЛК). Zelio Soft – 2 - это программное обеспечение, разработанное для программирования ПЛК Zelio Logic, которое использует язык FBD для создания логики управления. Язык FBD представляет собой графическую нотацию, состоящую из блоков функций (function blocks), которые связываются логическими связями. Эти блоки представляют собой логические операторы, математические функции и т. Д [2, 4]. После выбора типа и программного языка (FBD) интеллектуального реле открывается соответственная страница программы. На нижней части с правой стороны указывается выбранный тип (например, SR2B121BD).  Выбранное реле имеет 8 входных сигналов. Эти сигналы размещаются в ячейках “Contact” в желанном количестве. Для выбора нормально открытого (“Normally open”) или нормально закрытого (“Normally closed”) контактов нужно нажать правую кнопку мышки [6].

Для составления программы необходимо настроить параметры, т.е. значения номинального тока и коэффициента К. На рис. 2 показана схема защиты двигателя от нагрева по току. блок GAIN выполняет преобразование входного аналогового сигнала, который соответствует текущему значению тока (I) двигателя. При к=100, I_n=25 A расчет формулы будет иметь вид: t=100(I–25).

Рисунок 2. Программа защиты двигателя до срабатывания защиты

Функциональные блоки MUL/DIV, ADD/SUB выполняют математический расчет, а результаты данного расчета подаются на вход аналогового таймера типа A/C. С целью сравнения значений текущего и номинального токов используется функциональный блок COMPARE, сравнивающий две входные значения. При I>I_n, т.е. текущее значение тока двигателя больше номинального тока, компаратор сразу срабатывает и дает команду на вход аналогового таймера типа A/C. По истечению заданного периода аналоговый таймер подает команду на отключения двигателя. Кроме этого можно использовать блок ARCHIVE, с целью фиксирования значения текущего тока, время отключения двигателя и срабатывания защиты [7-8].

На рис. 3 изображена программа после срабатывания защиты двигателя. Используя представленную программу, вы можете выполнять различные технологические процессы, связанные с электродвигателями, наблюдать и контролировать процесс работы и изменения параметров и т.д.

Рисунок 3. Программа защиты двигателя после срабатывания защиты

Выводы

В статье представлен метод программного управления системы защиты двигателя от перегрева с использованием программы Zelio Soft-2. Дан общий подход к программированию системы защиты двигателя с использованием возможностей различных функциональных блоков программного языка и имитационная программа (симуляция). Анализирован процесс выполнения работы, составление программы и настройка параметров необходимых элементов программирования. Создана программа защиты двигателя от перегрева. Для составления программы использован программный язык логических элементов

FBD (Function Block Diagram) Zelio Soft – 2.

Список литературы:

1. Saghafinia A., Ping H. W., Uddin M. N. Adaptive fuzzy sliding mode control into chattering-free IM drive // IEEE Transactions on industry applications. – 2015 - Vol. 51. - №1.- P. 692-701.
2. Алимамедова С. Дж. Некоторые вопросы диагностики электродвигателей // Международный научный журнал Вестник науки. – 2024. Том - 4№ 1(70). - С. 528-535.
3. Ханахмедова С.А., Пириева Н.М. Моделирование аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей в платформе multısım. // Проблемы энергетики. – 2021. - № 1. - С. 109-116.
4. Ханахмедова С.А., Нуруллаев Ш.Р. Управление программируемыми логическими контроллерами ПВХ-миксера // Автоматизация. Современные технологии. 2018. - №8. - C. 374-377.
5. Khanahmedova S.A. Аnalysis of the electrical circuit of a hybrid electric machine // Международный научный журнал «Вестник науки». – 2023. - №6(63). - C. 396-398.
6. Пириева Н.М., Гусейнов З.Ф. Xарактеристики синхронных двигателей // Международный научный журнал «Вестник науки». – 2023. - Том 4. - №3(60). - С.241-246.
7. Пириева Н.М. Aсинхронный электродвигатель с эффективной системой охлаждения // Проблемы Энергетики. – 2020. - №4. – С. 34-40.
8. Пириева Н.М., Ахмедли А.Н. Сравнение электрических генераторов, применяемых в ветроэлектрических установках // Международный научный журнал «Вестник науки». -  2024. - Том 3. - №1(70). - С.975-986.