Устройство для температурной защиты электродвигателя

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН р 4 Н 02 Н 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3753613/24-07 (22) 15.06.84 (46) 07.01.86. Бюл. Р 1 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Н.Я.Портной, В.Г.Стройников, И.К.Зюзин, В.Ф.Кравченко,Г.С.Хомский, А.Т.Сбитнев и В.И.Гажарига (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 357644, кл. Н 02 Н 7/08, Н. 02 Н 5/04, 1971.

Авторское свидетельство СССР

9 1108550, кл. H 02 H 5/04, 1983. . (54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее три последовательно включенных термодатчика, установленных на обмотках электродвигателя, первый и второй источники питания, исполнительное реле, первый и второй резисторы, первый и второй регулируемые резисторы, первый и второй диоды, катоды которых объединены и подключены к первому. выводу термодатчиков, первые усилитель и ключ на транзисторе, первый и второй датчики тока, установленные в фазных проводах сети, с выходом на постоянном токе, каждый из которых содержит трансформатор тока, с подключенным параллельно к вторичной обмотке регулируемым резистором и полупроводниковым выпрямителем, к выходу которого присоединена RC -цепочка, положительные выводы конденсаторов

RC -цепочек первого и второго датчиков тока соединены соответствен. о с анодами первого и второго диодов, „„SU„„1203625 А а минусовые выводы конденсаторов

RC-цепочек этих датчиков подключены через первый регулируемый резистор к базовому выводу первого усилителя на транзисторе, эмиттерный вывод которого подключен к первому выводу термодатчиков, а коллекторньй вывод первого усилчтеля на транзисторе — к минусу первого источника питания, первый источник питания входами подключен к двум фазам сети, а второй — к двум другим фазам сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности срабатывания защиты при больших скоростях нарастания температуры и при обрыве провода в фазных обмотках, оно снабжено вторыми ключем и усилителем на транзисторах, третьим — шестым диодами, стабилитроном, третьим резистором, первым и вторым импульсными трансформаторами, первым и вторым конденсаторами, при этом эмиттер первого ключа соединен с эмиттером первого усилителя, второй вывод термодатчиков соединен с первым выводом исполнительного реле, а через катод-анод пятого диода с положительным полюсом первого источника питания и через анод-катод стабилитрона с базовым выводом второго уСилителя на транзисторе„ эмиттер которого соединен с вторым выводом исполнительного реле, и через последовательно соединенные второй регулируемый резистор, катод-анод шестого диода — с плюсовым выводом второго источника питания, минусовый вывод которого подсоединен через третий резистор к коллектору второго

1203625 усилителя на транзисторе, первичная обмотка первого импульсного трансформатора подключена параллельно регулируемому сопротивлению первого датчика тока, а вторичная обмотка — первым выводом соединена через анод-катод третьего диода с эмиттером первого ключа на транзисторе и плюсовым выводам первого конденсатора, вторым выводом — с минусовым выводом первого конденсатора и через первый резистор с базовым выводом первого ключа на транзисторе, первичная обмотка втоИзобретение относится к электро— технике, в частности к устройствам для температурной защиты обмоток электродвигателей переменного тока.

Цель изобретения — повышение точности срабатывания защиты при больших скоростях нарастания температуры и при обрыве провода в фазных обмотках.

На фиг.1 и 2 дана принципиальная схема устройства.

На схеме обозначены первый усилитель 1 на транзисторе, второй усилитель 2 на транзисторе, первый 3 и второй 4 источники питания с вы- 15 ходом на постоянном токе. 11ежду эмит. тером усилителя 1 на транзисторе и положительным полюсом первого источника 3 питания включены цепь термодатчиков (позисторов) 5-7, уста- 20 новленных на каждой обмотке электродвигателя, и пятый диод 8.

Для получения сигнала, пропорционального току двигателя,в фазах I и С установлены датчики тока с выходом на постоянном токе, состоящие из трансформаторов 9 и

10 тока с подключенными параллельно их обмоткам регулируемыми резисторами 11 и 12 и полупроводниковыми выпрямителями 13 и 14, к выводу кажжого из которых подключены RC-цепочки 15,1б и 17,18.

Положительный вывод конденсатора RC-цепочки 1б первого датчика тока соединен с анодом первого рого импульсного трансформатора подключена параллельно регулируемому сопротивлению второго датчика тока, а вторичная обмотка — первым выводом через анод-катод четвертого диода с плюсовым выводом второго конденсатора, коллектором первого ключа на транзисторе и эмиттером второго ключа на транзисторе, вторым выводом— с минусовым выводом второго конденсатора и через второй резистор с базовым выводом второго ключа на транзисторе, коллектор которогоподключен к минусу второгоисточника питания

2 диода 19, а положительный вывод конденсатора RC-цепочки 18 второго датчика тока — с анодом второго диода 20, катоды первого 19 и второго 20 диодов соединены с эмиттером первого усилителя 1 на транзисторе.

Параллельно регулируемым резисторам 11 и 12 подключены соответственно первичные обмотки первого

21 и второго 22 импульсных трансформаторов, Эмиттер первого ключа

23 на транзисторе соединен с эмиттером первого усилителя 1 на транзисторе, а коллектор — с эмиттером второго ключа 24 на транзисторе, коллектор которого соединен с отрицательным полюсом в-орого источника 4 питания. К катоду пятого диода

8 подключены первый вывод катушки реле 25 и анод стабилитрона 2б, катод которого соединен с базовым выводом второго усилителя 2 на транзисторе, его коллектор соединен через резистор 27 с отрицательным полюсом второго источника 4 питания, а егo H T — BTopbIM Bbl водам реле 25, общая точка которых подключена через последовательно соединенные второй регулируемый резистор 28 и шестой диод 29 к положительному полюсу второго источника 4 питания.

Первый вывод вторичной обмотки первого импульсного трансформатора

21 подсоединен через третий диод 30 к эмиттеру первого ключа 23

1203625 на транзисторе и положительному выводу первого конденсатора 31, а второй вывод подсоединен к минусовому выводу первого конденсатора 31 и через первый резистор 32 к базовому выводу первого ключа 23 на транзисторе.

Первый вывод вторичной обмотки второго импульсного трансформатора 22 подсоединен через четвертый диод 33 к эмиттеру второго ключа

24 на транзисторе и положительному выводу второго конденсатора 34, а второй вывод подсоединен к минусовому выводу второго конденсатора

34 и через второй резистор 35 к базовому выводу второго ключа 24 на транзисторе. Первый источник 3 питания входами подключен к двум фазам сети, а второй — к двум другим фазам сети.

Отрицательные выводы конденсаторов

16 и 18 объединены в общую точку и через первый регулируемый резистор

36 соединены с базовым выводом усилителя 1 на транзисторе.

Устройство работает следующим образом.

Если ток двигателя равен нулю,то напряжение, подаваемое на базовый вывод усилителя 1 на транзисторе с выхода полупроводниковых выпрямителей 13 и 14 через конденсаторы 16 и 18 RC-цепочек 15,16 первого датчика тока и RC-цепочки 17,18 второго датчика тока, тоже равно нулю. При этом первый 23 и второй 24 ключи на транзисторах закрыты, так как на входе первого 21 и второго 22 импульсных трансформаторов напряжение равно нулю, ток реле 25 равен тоже нулю. После включения электродвигателя с помощью магнитного пускателя на базовый вывод усилителя 1 на транзисторе от датчиков тока подается управляющий сигнал, пропорциональный сумме токов фаз А и С, одновременно подается напряжение на первичные обмотки первого 21 и второго 22 импульсных трансформаторов.

При этом появляется управляющее напряжение на первом 23 и втором 24 транзисторных ключах. В результате этого образуется замкнутая цепь для срабатывания от второго источника питания исполнительного реле 25, контакты которого образуют последовательно с замкнутым нормально открытым блок-контактом магнитного пус5

55 кателя цепочку, включенную параллельно кнопке Пуск". При минимальном токе и небольших перегрузках (например до 21 11), когда скорость нарастания температуры мала, по цепи по— зисторов 5-7 протекает ток, не вызывающий их саморазогрев. Этот ток состоит из двух составляющих: первой, не зависящей от скорости нарастания температуры, определяемой током срабатывания исполнительного реле 25 от второго источника 4 питания и второй, зависящей пропорционально от суммы токов фаз A и С определяемой током коллекторного вывода усилителя l на транзисторе, от первого источника 3 питания.

При больших перегрузках, например больше 21 Н, когда скорость нарастания температуры обмоток заметно увеличивается и динамическая погрешность позисторов также увеличивается, вторая составляющая тока позисторов 5-7 возрастает пропорционально сумме токов фаз А и С двигателя, за счет этого происходит дополнительный нагрев позисторов, что обеспечивает их ускоренное срабатывание и компенсацию динамической погрешности.

Изменение величины подогревного тока (времени срабатывания позистора) осуществляется с помощью первого регулируемого резистора 36.

В режиме нормальных частных пусков за счет второй составляющей тока позистора может произойти опережающее срабатывание защиты, хотя температура обмоток электродвигателя не превышает допустимой для данного класса изоляции. В этом случае в схеме первого и второго датчиков тока фаз А и С предусмотрены RC-цепочки 15, 16 и 17,18 соответственно, подключенные к полупроводниковым выпрямителям 13 и

14, которые обеспечивают нарастание управляющего сигнала на базовом входе усилителя 1 на транзисторе в зависимости от времени дейcTBHR пускового ToKG °

Если незначительная и длительная перегрузка такая, что происходит нагрев двигателя выше допустимой для данного класса изоляции (классификационной температуры позисторов), то это приводит к резкому возрастанию сопротивления

5 позисторов 5-7 и отпусканию исполнительного реле 25.

При целостности фазных обмоток

A и С двигателя напряжения, подаваемые на базовые выводы первого 23 и второго 24 электронных ключей, не равны нулю и достаточны для их полного открывания.

При обрыве фазных обмоток двигателя Д или С транзисторный ключ (соответственно первый или второй) закрывается, так как напряжение на входе первого или второго импульсных трансформаторов 21 или 22, подаваемое с регулируемых резисторов 11 или 12, соответственно равно нулю.

10 жению на входе второго усилителя

2 стабилитрон 26 включен как диод, а по отнош íèþ к катушке исполнительного реле 25 стабилитрон 26 исполь— зуется по прямому назначению.

Предложенное устройство по сравнению с известным имеет более высокую точность срабатывания, так как исключено влияние на управляющий

1203625 исполнительного репе 25, который протекает по по зисторам 5-7, «стается практически пеизмен ым.

При достижении температуры срабатывания позисторов исполнительное реле 25 отключает двигатель, как при обычном аварийном режиме.

По отношению к . одпирающему напря30

Так как электронные ключи 23 и 24 образуют последовательную цепь с позисторами 5-7 и катушкой исполнительного реле 25, то катушка реле обесточивается и это приводит" к от— кпючению магнитного пускателя.

При обрыве фазы В устройство реагирует как на обычную перегрузку.

Дпя исключения взаимного влияния первого 3 и вт орого 4 источников питания подключены к их поло>кительным полюсам соответственно пятый

8 и шестой 29 диоды.

При протекании тока подогрева позисторов 5-7 на них возникает падение напряжения, действующее встречно с напряжением второго источника

4 питания.

Это может привести к уменьшению тока, протекающего через катушку испо.пнительного реле 25, до величины тока отпускания.

Дпя исключения этого влияния параллельно катушке реле 25 включены последовательно соединенные переход эмиттер-база второго усилителя

2 на транзисторе и стабилитрон 26.

При появлении значительного падения напряжения на позисторах 5-7 появляется подпирающее напряжение в базовой цепи второго усилителя 2 на транзисторе, что вызывает частичное запирание указанного транзистора и перераспределение токов в цепи реле 25 и перехода эмиттер-коллектор транзистора 2. Б результате ток ток первого усилите я на транзисторе со стороны тока реле и тока коллектора, определяемого током подогре— ва позисторов, благодаря тому, что цепь подогрева позисторов не связана с входной цепью первого усигителя на транзисторе и падение напряжения, создаваемое токами реле и коллектора, не уменьшает входной сигнал на базе первого усилителя на транзисторе; срабатывание защиты происх дит че только при аорыве фазы А или-С, но и при вьгходе из строя любого из транзисторов первого и второго ключей за счет их последовательного соединения с катушкой реле; исключается влияние разброса параметров датчиков тока фаз Й или С а также несимметрии фазных токов за счет использования насыщающихся импульсных трансформаторов.

При этсм уровень сигнала насыщения их .выбирается малым, при токах намного меньших номинального тока двигателя, а выходной сигнал импульсных трансформаторов остается неизменным до пусковых токов двигателя.

Экономическая целесообразность применения изобретения определяется увеличением срока службы электродвигателя между капитальными ремонтами, уменьшением общего числа отказов электрооборудования за счет сохранения целостности изоляции обмоток двигателя при перегруз1203625

Составитель О . Муратов

Техред М.Пароцай . Корректор И.Муска

Редактор О.Головач

Подписное

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

Заказ 8426/57 Тираж 619

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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