Устройство для управления и защиты асинхронного электродвигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯМИ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕЖТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее коммутатор тока,измерительный блок, вход которого предназначен. для подключения к одной из фаз электро- : двигателя, а минусовой выход соединен с одним входным Зсшимсм заи1иты, составленной из ключа и включённых в управляющую цепь указанного ключа накопительного конденсатора и порогового элемента, исполнительный орган, включающий выходное реле, контакты которого введены в цепи управления коммутатором тока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения управления электроприводом инерционных механизмов, требующих предварительной прокрутки, например электроцриводом вакуумного механического насоса , в него введены разделительный трансформатор, источник опорного на пряжения , схема рабочего режима. подключенная к входу параллельно схе ,ме защиты, и пороговый элемент, а исполнительный орган снабжен элементом задержки, подключенным параллельно катушке выходного реле,и выполнен в виде магнитного усилителя с четырьмя обмотками управления, двумя рабочими обмотками и четырьмя диодами, соединенными с рабочими обмотками по мостовой схеме, начало первой обмотки управления магнитного усилителя соединено с положительным выходом мостовой схемы, а конец через катушку выходного реле - с отрицательным выхог. дом мостовой схемы, первичная обмотка разделительного трансформатора подключена к входу коммутатора тока, а вторичная - к входам мостовой схемы магнитного усилителя и источника опорного напряжения, плюсовой выход которого соединен с анодом ключа схемы защиты и начале второй обмотки управления магнитного усилителя, конец которой связан с минусовым выходом источника опорного напряжения и началом третьей обмотки управления магнитного усилителя, конец которой СП связан с катодом ключа схемы защиты, а другой входной зажим схемы защиты 00 подключен к плюсовсаду выходу измерительного блока через дополнительно введенный пороговый элемент, начало четвертой обмотки управления связано со с минусовым выходом измерительного блока, а ее конец - с выходом схемы рабочего режима.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИК

1(5П Н 02 P 5/28; H 02 H 7/085

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ и

@Ps Г н р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ HR: . д (21) 2901807/24-07

22) 24.03.80

46) 30,11.83. Бюл. 944 (72) М.В.Кривенков, В.М.Панченко и В.П.Счеславский

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (53) 62-83: 621. 316 ° 718. 5: 621 ° 316 ° 93 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 256844, кл. Q 01 L 27/00, 1968, 2. Авторское свидетельство СССР

347854, кл. H 02 Н 7/085, 1970. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И

ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ содержащее коммутатор тока, измерительный блок, вход которого предназначен. для подключения к одной из фаз электро-: двигателя, а минусовой выход соединен с одним входным зажимом защиты, составленной из ключа и включенных в управляющую цепь указанного ключа накопительного конденсатора и порогового элемента, исполнительный орган, включакаций выходное реле, контакты которого введены в цепи управления коммутатором тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения управления электроприводом инерционных механизмов, требующих предварительной прокрутки, например электроцриводом вакуумного механического насоса в него введены разделительный трансформатор, источник опорного на-. пряжения, схема рабочего режима, „„SU„„1058019 А подключенная к входу параллельно схе.ме защиты, и пороговый элемент, а исполнительный орган снабжен элементом задержки, подключенным параллельно катушке выходного реле,и выполнен в виде магнитного усилителя с четырьмя обмотками управления, двумя рабочими обмотками и четырьмя диодами, соединенными с рабочими обмотками по мостовой схеме, начало первой обмотки управления магнитного усилителя соединено с положительным выходом мостовой схемы, а конец через катушку выходного реле - с отрицательным выхо;, дом мостовой схемы, первичная обмотка разделительного трансформатора подключена к входу коммутатора тоха, Pg а вторичная - к входам мостовой схемы магнитного усилителя и источника опорного напряжения, плюсовой выход которого ооедннен о анодам ключа оке- С, мы защиты и началом второй обмотки управления магнитного усилителя, конец которой связан с минусовым выходом источника опорного напряжения и началом третьей обмотки управления магнитного усилителя, конец которой связан с катодом ключа схемы защиты, .а другой входной зажим схемы защиты .подключен к плюсовому выходу измерительного блока через дополнительно введенный пороговый элемент, начало четвертой обмотки управления связано с минусовым выходом измерительного блока, а ее конец - с выходом схемы рабочего режима.

1058019 автоматизированной откачки на вакуум.

10 цепь питания, переключатель с диодом, магнитный пускатель, блок ручного управления пускателем, реле блокировки запуска с непрокрученным насо- (5 сом и приспособление для ручной прокрутки насоса перед запуском их в работу, так как у этих насосов запуск осложняется затеканием вакуумного масла в рабочий объем. Загустев-20 шее (особенно при низких температурах в помещении, где установлен насос) масло препятствует включению насоса в работу (масляный замок ) и требуется прокрутка насоса с целью удаления его из рабочего объема насоса для ликвидации масляного замка Г Ц °

35

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устрой40 защиты, составленной из ключа и вклю-45 ченных в управляющую цепь указанного ключа накопительного конденсатора

Изобретение относится к электро= технике н может быть использовано в пусковых устройствах с временной обратной связью для управления электроприводом с инерционной механической нагрузкой, например в качестве устройства управления и защиты вакуумных механических насосов в. схемах

Известно устройство для управления электродвигателем вакуумных механических насосов, содержащее

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно требует ручной прокрутки насоса перед включением в работу, дополнительной про изводственной площади для размещения человека и не обеспечивает дистанционное управление электроприводом. ство для управления и защиты асин- с хронного электродвигателя, содержащее коммутатор тока, измерительный блок, вход которого предназначен для подключения к одной из фаз электродвигателя, а минусовый выход соединен с одним из входных зажимов схемы и порогового элемента, и исполнитель ный орган, включающий выходное реле, контакты которого находятся в цепи управления коммутатором тока (2) .

Наиболее существенным недостатком указанного устройства является то, что устройство не решает вопроса управления запуском электропривода с инерционной механической нагрузкой, например электропривода вакуумных механических насосов, требунших предварительной прокрутки насоса (несколько циклов включение - отключение электродвигателя) для удаления загустевшего вакуумного масла (для ликвидации масляного замка ) из рабочей полости на.соса.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устt ройства за счет обеспечения управления электроприводом инерционных механизмов, требующих предварительной прокрутки, например электроприводом вакуумного механического насоса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее коммутатор тока, измерительный блок, вход которого предназначен для подключения к одной из фаз электродвигателя, а минусовый выход соединен с одним из входных зажимов схемы защиты, составленной из ключа и включенных в управляющую цепь указанного ключа накопительного конденсатора и порогового элемента, исполнительный орган, включающий выходное реле,кон" такты которого включены в цепи управления коммутатором тока, в него- ведены разделительный трансформатор, источник опорного напряжения, схема рабочего режима, подключенная к входу параллельно схеме защиты, и пороговой элемент,а исполнительный орган снабжен элементом задержки, подключенным параллельно катушке. выходного реле, и выполнен в виде магнитного усилителя с четырьмя обмотками управ ления, двумя рабочими обмотками и четырьмя диодами, соединенными с рабочими обмотками по мостовой схеме, начало первой обмотки управления магнитного. усилителя соединено с положительным. выходом мостовой схемы, а конец через катушку выходного релес отрицательным выходом мостовой схемы, первичная обмотка разделительного трансформатора предназначена для подключения к входу коммутатора тока, а вторичная — к входам мостовой схемы магнитного усилителя и источника. опорного напряжения, плюсовой выход которого соединен с анодом ключа схемы защиты и началом второй обмотки управления магнитного усилителя, конец которой связан с минусовым выходом источника опор" ного напряжения и началом третьей обмотки управления магнитного усилителя, конец которой связан с катодом ключа, схемы защиты, а. другой входной зажим схемы защиты подключен к полюсовому выходу- измерительного блока через дополнительно введенный пороговый элемент, начало четвертой обмотки управления связано с минусовым выходом измерительного блока, а ее конец - с выходом схемы рабочего режима.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устрой-. ства для управления и защиты асинхронного электродвигателя1 на фиг. 2 — диаграмма, поясняющая рабо1058019 а ее конец — с выходом схемы 4, рабочего режима.

Устройство работает следующим образом.

Пуск в работу осуществляется подачей напряжения на входы коммутатора тока 1 и разделительного трансфогматора 27, с вторичной обмотки которого получают питание магнитный усилитель исполнительного органа 13, настроенный в релейный режим за счет первой обмотки 14 управления, и источник 28 опорного напряженйя, на выходе которого обтекается стабилизированным по величине током вторая обмотка 15 управления магнитного усилителя. За счет самонасыщения через рабочие обмотки и дополнительное подмагничивание сердечника магнитного усилителя через вторую обмотку 15 управления (положительное смещение)магнитный усилитель открывается (уменьшает полное сопротивление своих рабочих обмоток), выходное реле 24 с емкостной задержкой включает герметизированные контакты 25, замыкающие цепи управляющих электродов тиристоров коммутатора тока 1. Коммутатор тока 1 открывается и пропускает питания через измерительный блок

2 на электродвигатель 3 вакуумного механического насоса, во внутренней полости которого находится загустевшее масло, препятствующее полному . разворачиванию электродвигателя 3.

Рабочие обмотки электродвигателя обтекаются пусковым током, создают вращающий момент на валу вакуумного механического насоса и проворачивают его на определенный угол, зависящий от температуры помещения, где уста-, новлен насос и вязкости масла, находящегося в рабочей полости насоса. ту устройства при исправных насосе и злектроприводе;на фиг. 3 — диаграмма, пояснякщая работу устройства при неисправном насосе (например, . насос заклинило ) .

Устройство содержит коммутатор ток 1, измерительный блок 2, выход которого предназначен для включения в одну иэ фаэ 3 асинхронного электродвигателя, схему 4 рабочего режима и схема 5 защиты. Схема 4.. рабочего режима содержит накопительный конденсатор б и пороговый элемент 7, включенные в управляющую цепь ключа 8.Схема защиты содержит накопительный конденсатор 9 и поро- 15 говый элемент 10 включенные в цепь управления ключа 11.

Схема рабочего режима по входу включена параллельно схеме защиты, один из входных зажимов которой под-2р ключен к минусовому выходу измерительного блока 2. Другой входной зажим схемы защиты через дополнительно введенный пороговый элемент 12 соединен с плюсовым выходом измерительного блока 2.

Устройство снабжено исполнительным органом 13, выполненным на магнитном усилителе с четырьмя обмотками 14-17 управления, двумя рабочими обмотками .18 и 19 и четырьмя диодами

20 — 23. Указанные диоды соединены с рабочими обмотками по мостовой схеме.

Исполнительный орган содержит выходное реле 24, контакты 25 которого включены в управляющие цепи коммутатора тока 1, и снабжено элементом 26 задержки, подключейным параллельно катушке выходного реле

24. В устройство введены разделитель-40 ный трансформатор 27 и источник 28 опорного напряжения. Первичная обмотка разделительного трансформатора подключена к входу коммутатора тока, . а вторичная обмотка — к входам мосто-45 . вой схемы магнитного усилителя и источника опорного напряжения.

Начало первой обмотки 14 управления соединено с положительным выходом мостовой схемы магнитного усилителя, а ее конец через катушку выходного реле — с минусовым выходом мостовой схемы магнитного усилйтеля.

Плюсовой выход источника 28 опорного напряжения соединен с анодом ключа 11 схемы защиты и началом

55 второй обмотки 15 управления магнитного ° усилителя, конец которой связан . с минусовым выходом источника 28 опорного напряжения и началом треть, ей обмотки 16 управления магнитного усилителя, конец которой связан с катодом ключа 11 схемы защиты; начало четвертой обмотки 17 управления магнитного усилителя связано с минусовым выходом измерительного блока, 65

Измерительный блок 2 эа счет трансформатора напряжения (с малым числом витков первичной обмотки} преобразовывает пусковой ток электродвигателя

3 в постоянное напряжение, пропорциональное этому току. Под воздействием этого постоянного напряжения открывается пороговый элемент 12, на котором определяется величина отношения пускового тока электродвигателя к номинальному, и постоянный ток начинает зарядку накопительных конденсаторов б и 9 схемы 4 рабочего режима и схемы 5 защиты, причем накопление заряда на конденсаторе 9 схемы эащиты происходит во столько раз медленее, во сколько раэ ("включение-отключение" электродвигател рассчитано циклов пре.— дварительной прокрутки вакуумного механического насоса для.удаления загустев- шего (oz низкой температуры) масла из

его рабочей полости. В данном случа( количество циклов равно трем. При достижении в накопительном конденсаторе б за время первого включения, .

1058019 уровня напряжения ()» (фиг, 2, точка

29) пороговый элемент 7 пропускает сигнал на управляющий электрод ключа

8, который открывается, и от измерительного блока 2 (пороговый элемент

12 открыт) идет ток на четвертую обмотку 17 управления, размагничивая сердечник магнитного усилителя. Магнитный усилитель закрывается (увеличивает полное сопротивление своих рабочих обмоток),выходное реле 24 10 отключается, размыкая свои герметизи- рованные контакты 25 в цепи управляющих электродов тиристоров коммутатора тока 1. Коммутатор тока 1 закрывается, отключая электродвигатель 3 от 15 цепи питания.

Заряд, накопленный в конденсаторе б и конденсаторе измерительного блока

2, стекает через ключ 8 и его управляющий электрод на катод этого ключа,20 поддерживая в течение времени (1ток через четвертую обмотку 17 управления магнитного усилителя, удерживая его

»в закрытом состоянии. В точке (напряжение на конденсаторе б становится равным нулю (конденсатор б разрядился), четвертая обмотка 17 управления уже не обтекается размагничивающим током и ключ 8 закрывается. Магнитный усилитель за счет самонасыщения через рабочие обмотки и положительное смещение (подмагничивание сердечника) от второй обмотки 15 управления, обтекаемой стабилизированным током источника 28 опорного напряжения, . вновь открывается, включая выходное реле 24, которое замыкает свои герме-. тизированные контакты 25 в цепи управляющих электродов тиристоров, открывая вновь коммутатор тока 1.

Вновь рабочие обмотки электродвигателя 3 обтекаются пусковым током и создают вращающийся пусковой момент на валу вакуумного .механического насоса, удаляя очередную часть загустев- 45 щего масла из рабочей полости насоса.

Цикл повторяется. Временами» вЂ” t„подбираются элементами схемы. Для данного устройства t» $,==3. На фиг. ? видно, что второй цикл прокрутки насоса характеризуется точками 30 и (4, третий — точками 31 и(. В точке 32 (на четвертом цикле прокрутки) насос запускается в работу, причем накопление заряда в конденсаторе 9 схемы защиты характеризуется кривой 33. В точке 32 накопление заряда на конденсаторе 9 прекращается при напряжении, меньшем 0» (напряжение отключения насоса) с блокировкой его в отключенном, состоянии, т.е. защита при исправном . 60 насосе и электроприводе не срабатывает. В связи с тем, что с каждым. новым циклом пусковой ток электродви.гателя 3 не колько меньше (угол прокрутки больше), то время каждого по". — 65 ледующего цикла заряда конденсатора

6 несколько больше предыдущего.

Описанный цикл работы устройства рассчитан на создание условий (вакуумный механический насос исправен), при которых за время1», в течение которого электродвигатель 3 подключен к цепи питания, развиваемый им вращающий момент на валу является достаточным для проворачивания ротора приводимого насоса на такой угол, при ко ором объем масла, удаленный из рабочей полости насоса, был бы больше объема масла., которое самопроизвольно вернетея в рабочую полость насоса за следующий промежуток времени(,„ в течение которого электродвигатель привода 3 будет отключен от цепи питания.

При выполнении этого условия из рабочей полости насоса за несколько циклов, например за три цикла, длительностью.примерно по шесть секунд (три секунды включение и три секунды отключение) удаляется весь объем загустевшего масла, препятствовавшего . включению насоса в работу (ликвйдируется масляный замок ) и при очередном (четвертом) цикле подключения электродвигателя 3 к цепи питания последний разворачивается до номинальных оборотов: происходит включение исправного насоса в работу.

При неисправном насосе (заклинило) время заряда конденсатора 6 схемы

4 рабочего режима будет одним и тем же (около 3-х с,) в каждом цикле (1 =19=

=15 =1 ), так как пусковой ток заторможенного электродвигателя 3 будет одинаковым:во всех циклах. В точкЙХ

33 — 36 (фиг. 3) напряжение на конденсаторе б будет равно 0» (напряжение отключения электродвигателя 3) и по сигналу, пропущенному пороговым элементом 7, ключ 8 пропустит ток от измерительного блока 2 через открытый пороговый элемент 12 на четвертую обмотку 17 управления, размагничивая сердечник магнитного усилйтеля. В этих точках магнитный усилитель закрывается. В точке 36 и на конденсаторе

9 схемы 5 защиты напряжение равно ()4 (напряжение отключения электродвигателя 3) . Если rro сигналу, пропущенному пороговым элементом 7, ключ 8, пропуская ток через четвертую обмотку

17 управления, отключает электродвигатель 3 на время 4 (например, иа три секунды) в точках 33-36, то по сигналу, пропущенному пороговым элементом

10 в точке 36, электронный ключ 11 открывается и, пропуская размагничивающий ток по третьей обмотке 16 управления магнитного усилителя, закрывает магнитный усилитель, отключая электродвигатель 3 от цепи питания, и блокирует его в этом состоянии. Деблоки1058019 ровка магнитного усилителя и включение устройства в работу после устранения неисправности производится путем кратковременного снятия с цепи

-питания. Схема защиты также отключает электродвигатель при выпадении одной из фаз цени питания (за счет трехфазного питания разделительного трансформатора) и при любых перегрузках, не мешая осуществлению ступенчатого запуска электродвигателя привода ме- 10 ханиэма, обладающего большой инерцией покоя. устройство обладает более широкими функциональными возможностями, осуществляя управление защиту асинхрон- 15 ного электродвигателя от перегрузки и выпадения любой из фаз. На основе тиристорного коммутатора тока, магнитного усилителя и схемы рабочего режима стало возможным автоматизировать 0 процесс прокрутки вакуумного механи-. ческого насоса для удаления загустевшего вакуумного масла (для ликвидации масляного замка ) иэ рабочей полости насоса за счет периодическо

ro пропускания тока через обмотки электродвигателя привода (включение-отключение ) .

Предлагаемое устройство выполнено

6есконтактным (герметизированные контакты выходного реле по надежнос-. ти не уступают бесконтактным элементам и выполняют функцию гальванической развязки цепей управляющих электродов тиристоров от коммутационных перенапряжений в сети питания, могущих привести к ложному открытию комму-,: татора тока) повышенной надежности, требует минимального объема затрат при эксплуатации, более предпочтительно по нормам шума охраны труда.

1058019

Cg tg Cq 1Р tg у Уя

Фиг.У

Составитель A.Головченко

Редактор О.Сопко Техред A. Бабинец Корректор В. Гирняк

Эаказ 9591/55 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул,. Проектная, 4