Устройство для защиты асинхронного двигателя от анормального режима

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРМАЛЬНОГО РЕЖИМА) содержащее соединенные функционально последовательно датчик тока, вхоА которого включен в цепь фазы двигатйля, преобразователь тока 1л эадатчик уставки тока с регулируемым резистором, источник опорного напряжения, к которому подсоединен нуль-орган, выполненный на усилителе к выхЬву которого подключай исполнительный орган, а также содержащее задатчик времени пуска и индикатор настройки, о т л и ч а ю щ е ё с я тем, что, с целью повышения чувствительности путем упрощения регулировки уставки тока и повышения стабильности работы, в него дополнительно введен элемент задержки срабатываний в виде конденсатора, один полюс кото-. рого подсоединен к регулируемому резистору задатчика тока и времени пуска, а другой полюс - к выходной цепи усилителя, при гггом между выходной точкой усилителя и его входом отрицательная обратная включена связь, выполненная в виде цепочки из последовательно соединённых индикао тора настройки и резистбра, зашунтйрованной стабилитроном.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

«.«

РЕСПУБЛИК

З(Я) Н 02 Н 7 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

М ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Qi) 3346113/24-07 (22) 12.10.81 (46) 30.05.83. Бюл. Р 20 (72) И.Х.Сигалис и К.П.Вилимас (71)Проектно-конструкторское бюро .

"Пунтукас" (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 762083, кл. Н 02 Н 7/08, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

У 347854, кл. Н 02 Ц 7/08, 1969. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРИАЛЬНОГО

РЕЖИМА содержащее соединенные функционально последовательно датчик тока, вход которого включен в цепь фазы двигателя, преобразователь тока и .задатчик уставки тока с регулируемым резистором, источник опорного напряжения, к которому подсоединен

„.ЯО„„A нуль-орган, выполненный на усилителе, к выхЬду которого подключен исполнительный орган, а также содержащее задатчик времени пуска и индикатор настройки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности путем упрощения регулировки уставки тока и повьааения стабильности работы, в него дополнительно введен элемент задержки срабатываний в виде конденсатора, один полюс которого подсоединен к регулируемому резистору задатчика тока и времени пуска, а другой полюс — к выходной цепи усилителя, при этом.между выходной точкой усилителя и его входом ез включена отрицательная обратная I связь, выполненная в виде цепочки из последовательно соединенных индика-о тора настройки и резистора,. эашунтированной стабилитроном.

1020911

Изобретение относится к технике релейной защиты и предназначено для защиты асинхронных электродвигателей в частности маломощных, от анормальных режимсз работы.

Известны. устройства для защиты асинхронных электродвигателей от анормальных режимов работы, содержащие датчики тока и исполнительные механизмы (13.

Однако эти устройства не обеспечивают широкого диапазона токов ус -, тавки и индикации приближения тока

"нагрузки к уставке тока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты асинхронного двигателя от перегрузки, содержащее функционально последовательно соединенные датчик тока, вход которого включен в цепь фазы двигате.

Cl ля, преобразователь тока и задатчик уставки тока с регулируемым резистором, источник опорного напряжения, к которому подсоединен нуль-орган,выполненный на усилителе, к выходу которого подключен исполнительный орган, а также содержащее задатчик времени пуска и индикатор настройки (2).

Однако указанное устройство обладает сложным регулированием, так как оно имеет две отдельные регулировки: времени пуска и величины уставки тока, что обусловливает сложность схемы, которая при етом не обеспечивает .достаточной четкости индикации приближения тока нагрузки к уставке тока, поскольку индикация основана на слабом свечении неоновой лампы при протекании тока через имеющее большой разброс сопротивление утечки полупроводниковых элементов, соединенных с лампой последовательно. Кроме того, время задержки срабатывания в прототипе не зависит от величины тока нагрузки и времени (продолжительности) его приближения к уставке тока и в зависимости от исполнения либо равно нулю, либо равно времени пуска {уставка времени пуска).

Цель изобретения - повышение чувствительности путем упрощения регулировки уставки тока и повышения стабильности работы устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее функцио нально последовательно соединенные датчик тока, вход которого включен в цепь фазы двигателя, преобразователь тока и эадатчик уставки тока с регулируемым резистором, источник опорного напряжения, к которому подсоединен нуль-орган, выполненный на усилителе, к.выходу которого подключен исполнительный орган, а также содержащее эадатчик времени пуска и индикатор настройки, дополнительно введен элемент задержки срабатывания в виде конденсатора, один полюс которого подсоединен к регулируемому резистору задатчика тока и времени пуска, а другой полюс — к выходной цепи усилителя, при этом между выходной точкой усилителя и его входом включена отрицательная обратная связь, выполненная в виде цепочки из

10 последовательно соединенных индикатора настройки и резистора, эашунтированной стабилитроном.

На чертеже показана принципиальная электросхема устройства. Ha схеме вывод 1 датчика тока соединен через цепочку из последовательно соединенных диода 2, опорного стабилитрона 3 и балластных элементов, представленных стабилитроном 4, конденсатором 5, катушкой б магнитного пускателя с механическим приводом пуска и резис|тором 7, с фазой, поданной через кнопку 8 "Стоп". Элементы 4-6 и 8 могут быть не установлены и эакорочены, как показано пунктирными линиями. Резистор 7 в этом случае соединен непосредственно с фазой. Контакты 9 принадлежат магнитному пускателю с катушкой 6 или магнитному пускателю с катушкой 10.

Второй вывод 11 датчика тока подключен через вторую цепочку иэ последовательно соединенных диодов 12 и 13, подстроечного резистора 14 положейия шкалы регулируемого резис,тора 15, конденсатора 16 датчика времени пуска, шунтированного под,строечным резистором 17 масштаба шкалы регулируемого резистора 15, 40 к общей точке соединения опорного стабилитрона 3 и балластных элементов. Шкала регулируемого резистора

15 градуируется aамперах.

Параллельно опорному стабилитро45 ну 3 подсоединена цепочка из последовательно соединенных диода 18, резистора 19, стабилитрона 20 и шунтированного резистором 21 конденсатора 22. Напряжение на конденсаторе

5ц 22 является эталонным для сравниваемого с ним напряжения на конденсаторе 16 датчика времени пуска. Одноименные полюса конденсаторов 22 и

16 соединены между собой входной цепью 23, 24 усилителя на транзисторах .,25-27.

В выходную цепь этого усилителя включено иагруэочное сопротивление

28, во втором исполнении это нагруэочное сопротивление представляет собой катушку 29 реле, раэмыкающиеся контакты 30 которого включены в цепь магнитного пускателя с катушкой

10. Выходная цепь усилителя со стороны коллектора составного транзисто1020911

25 ние резистора 19 и элементов 2, 18 и

20 определяет, в основном, величину 45 положительной обратной связи. Между величиной обоих видов связи должно существовать определенное соотношение, обеспечивающие предшествующий срабатыванию уравновешенный режим,® работы, а затем четкое срабатывание.

Стабилитрон 31 определяет напряжение

:отсечки отрицательной обратной связи.

Светодиод 33 служит для индикации приближения тока нагрузки сети двигателем к уставке тока, причем по силе свечения можно определять величину приближения, максимальная величина свечения достигается при срабатывании, когда ток нагрузки сети становится равным уставке .тока, свечения60 усиливается по мере выборки времени задержки срабатывания.

Блок 38 датчика тока содержит трансформатор с выводами 1 и 11. Блок 39 преобразователя сигнала со- . 65 ра 26, 27 соединена стабилитроном

31, который шунтнрован цепочкой из резистора 32-и -светодиода 33, с полюсом 23 вхо;.а усилителя. Так же точка выходной:цепи усилителя соединена с полюсом 24 входа усилителя, конденсатором 34 задатника времени задержки и отрицательной обратной связи, шунтированным резистором 35отрицательной обратной связи и диодом 36.

Стабилитрон 37 предназначен для .ограничения максимального напряжения на входе схемы. Диод .13 служит для исключения разряда конденсатора 34 через сопротивление стабилитрона 37, элементов 18-.20, 33 и 32 во время отруцательных полупернодов напряжения сети. Диод 18 аналогичным образом исключает разряд конденсатора 22 через элементы 20, 19, 18 и 3, а конденсатора .16 - через элементы 35, 31; 20, 19, 18 и 3 . Диод 36 исключа ет заряд электролитического конденсатора 34 противоположной полярностью.

Стабилитрон 20 определяет исходнъю разность сравниваемых напряжений

1 на конденсаторах 22 и 16, а тем самым и минимальную выдержку времени пуска, необходимую для защиты двигателя минимальной мощности из диапазона мощностей, для которых предназначено данное защитное устройство. Задатчик времени пуска составлен резистивно-емко .тным делителем из элементов 14-17. Подстроечный резистор 14 и регулируемый резистор 15 одновременно входят и в задатчик времени задержки срабатывания, который образуют с конденсатором 34 и резистором 35.

Последние два элемента (34 и 35) определяют параметры отрицательной обратной связи в схеме. Сопротивледержит диоды 2, 12 н стабилитрон 37 °

Блок 40 источника опорного напряжения включает стабнлитроны 3 и 20, диод 18, резисторы 19 и 21 и конденсатор 22. Блок 41 совмещенных эадатчиков уставки тока, времени пуска и времени задержки включает резисторы 14, 15, 17, 32 и 35, конденсаторы 16 и 34, диоды 13 и 36 и стабилитрон 31. Блок 42 нуль-органа, выполненного на усилителе, включает транзисторы 25-27. Блок 43 индикатора настройки представлен светодиодом .33. В блок 44 исполнительного органа входят катушка 29 реле или магнитный пускатель. с катушкой 6, а также балластные элементы.

Схема работает следующим образом.

При нажатии кнопки "Пуск" магнитной системы пускателя контакты 9 за юаикаются и элементы,8, 7, б, 5, 4, 3 и 2 обтекаются током. Из них кнопка

8, резистор 7, стабилитрои 3 и диод

2 обтекаются током в течение каждого второго полупериода, а катушка 6 оказйвается под постоянным напряжением, равнавл напряжению стабилизации стабилитрона 4 с отфильтрованными конденсатором 5 пульсациями. Поэтому при отпусканни кнопки магнитная система. пускателя не отпадает и контакты 9 остаются замкнутыми.

Ввиду того, что сопротивление резистора 19 невелико, напряжение на конденсаторе 22 достигает установившегося значения за один-два полупериода и во все -время пуска остается большим, чем напряжение на конденсаторе 16, который заряжается через большое сопротивление резисторов 14 и 15. Поэтому на цепь база-эмиттер

Q входного транэистора 25 усилителя подано обратное запирающее напряжение, действующее все время пуска. Напряжение на конденсаторе 16 будет меньше, чем напряжение на конденсаторе .22 и в том случае, если ток сети, :потребляемый двигателем, мал по срав нению с уставкой тока, .производимой регулировочным резистором 15, ориен:тируясь на его шкалу.

Если в результате увеличения на-! грузки или уменьшения вставки регу лировочнык резистором 15 ток нагрузки сети двигателем приближается ic уставке тока на величину меньшую, например, 10% уставки тока, напряжение на конденсаторе 16 сравняется с напряженнем на конденсаторе 22 или станет даже несколько больше его.

Во входной цепи 23, 24 усилителя в этом случае будет протекать ток, что вызовет протекание большего со,.ответственно коэффициенту усиления усилителя тока в выходной цепи усилителя. Протекание тока во входной цепи 23, 24 усилителя означает, что ток резисторов 14 и 15 подэаряжает не

1020911

65 только конденсатор 16, но и конденсатор 22. Последний может рассматри;ваться как источник напряжения для выходной цепи усилителя, соединяющей положительный полюс конденсатора 22, светодиод 33, резистор 32, коллекторно-эмиттерную цепь транзистора

26, 27, нагрузочное сопротивление 28 (29), элементы 4-6 отрицательный полюс конденсатора 22. B результате протекания. тока в выходной цепи усилителя увеличится также подзаряд конденсатора 22 через элементы 2, 18, 19 и 20 и падение напряжения на этих элементах.

В цепи разряда конденсатора 22 появится также падение напряжения на резисторе 32 и светодиоде 33, которое определит напряжение на стабилитроне 31. Для того, чтобы входная цепь

23, 24 усилителя оставалась открытой, на конденсато,зе 34 отрицательной обратной связи должно иметься напряжение большее и противоположно направленно напряжению на стабилитроне 31. Этот конденсатор 34 заряжает ся через резисторы 14 и 15 от приближения тока нагрузки сети двигателем к уставке тока. По резистору

35 отрицательной обратной связи эта доля утекает в выходную цепь усилителя.

Если не будет дальнейшего увели чения тока нагрузки сети и приближения его к уставке тока, то в пределах упоминавшейся МОЪ-ной зоны, бла г даря шунтированию входной цепи усилителя описанным образом его выходной цепью всегда достигается меньше тока через стабилитрон 4, который протекал бы при отсутствии тОка в выходной цепи усилителя, благодаря чему направление тока в стабилитрон 4 при этом не меняется, а потому не меняется напряжение на катушке 6 магнитного пускателя. В случае применения реле ток через его ка тушку 29 много меньше тока срабатывания реле.

Тем не менее тока выходной цепи в этом режиме (в 10%-ной зоне до уставки тока).достаточно для свечения светодиода 33. Чем ближе ток нагрузки сети двигателем к уставке тока, тем больше напряжение на выходе 1, 11 датчика тока и больше дополнительный ток по резисторам 14 и 15, больше падение напряжения на резисторе

35 и уравновешивающее его и вызывающее свечение светодиода напряжение на стабилитроне 31.

Когда ток нагрузки сети двигателем становится равен уставке тока, напряжение на стабилитроне 31 становится равным напряжению стабилизации, дальнейщьй рост напряжения на резисторе 17 не уравновешивается соответ= .ствующим ростом напряжения на =табилитроне 31. Однако, если этого дальнейшего роста нет, то после зарядки конденсатора 34 до напряжения стабилизации стабилитрона 31 плюс напряжение на входе 23, 24 схема может в этом режиме (т.е. когда ток нагрузки сети двигателем равен уставке тока) работать неопределенно долгое время. При этом светодиод 33 будет излучать своей номинальной светимостью, а двигатель будет находиться на границе своего номинального температурного режима. Достаточно как угодно малого превышения тока нагрузки сети над уставкой тока, чтобы немедленчо начался лавинообразный процесс срабатывания схемы. Когда из-за повышения тока в цепи 23, 24 входа усилителя усиливается ток на выходе, это, в свою очередь, вызывает уменьшение напгяжения на конденсаторе 22, ведущее к ускорению разряда конденсатора 16 на конденсатор 22 через входцую цепь 23, 24 усилителя

4, новому увеличению тока во входной цепи, что опять приводит к увеличению тока на выходе и т.д.

Если превышение тока и нагрузки сети уставки тока произошло скачком, до того как напряжение на конденсаторе 34 датчика времени задержки,срабатывания и отрицательной обратной связи достигло напряжения стабилизации стабилитрона 31, то процесс увеличения тока выходной цепи усилителя примет лавинообразный характер только после выборки времени задержки срабатывания необходимого для заряда конденсатора 34 выше упомянутого напряжения стабилитрона 31,.

Эта .выборка произойдет тем быстрее, чем больше превышение тока нагрузки сети над уставкой тока и чем исходный перед скачком уровень тока нагрузки сети был ближе к уставке тока.

Па окончании лавинообразного процесса нарастания тока в выходной цепи усилителя составной транзистор переходит в состояние насыщения,ток в стабилитроне 4 меняет свое напряжение, напряжение на катушке 6 падает практически до нуля, магнитная система пускателя отпадает и размыкаются контакты 9. При использовании (во втором исполнении ) реле его катушка 29 обтекается током разряда конденсатора 22 через насыщенный составной транзистор 26, 27, этот ток разряда по величине и длительности достаточен для срабатывания реле, размыкания контактов 30 и размыкания магнитным пускателем с катушкой 10 своих контактов 9.

В случае пропадания одной иэ фаз или В в фазе С возникает перегрузка и схема действует аналогично.

1020911

Составитель Л. Корнеева

Редактор С.Пекарь Техред A.A÷ Корректор А. Тяско

Заказ 3910/46 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.iiæãîðoä, ул.Проектная, 4

В случае, если амплитуда напряжения в фазе С падает ниже напряжений стабилизации стабилитрона З,конденсатор 16 разряжается на конденсатор 22 . и действие схевы аналогично описанному.

Положительный эффект изобретения заключается в том, что его испольэованне увеличивает стабильность работы электрЮприводов, сокращает расходы на защиту электроприводов н их ремонт, расширяет номенклатуру и класс электроприводов, которые целесообразно защищать от перегрузок и обрыва Фазы.