Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике , предназначено для температурной защиты электродвигателей при перегрузках. Целью изобретения является повьшение надежности температурной защиты асинхронного электродвигателя во всех режимах перегрузки. Указанная цель достигается тем, что в .. устройстве накопительный.конденсатор присоединен к трансформатору тока через управляемый мост, ток через которьй проходит в течение каждого одного полупериода, совпадающего по времени с полупериодом напряжения сети. Так как. ток асинхронного эле ктродвигателя отстает от напряжения на угол V, то ток в течение полупериода изменяет направление и проходит в первую часть полупериода, например , через термистор с диодом, а во вторую часть - через регулируемый резистор с диодом, и напряжение на накопительном конденсаторе пропорционально алгебраической сумме этих токов, которая зависит от сопротивления термистора, угла сдвига фазы тока и отнощения тока перегрузки к номинальному току. Этим обеспечивается равная температурная чувствительность во всех режимах перегруэки: малой, средней, большой, затянувше-. гося пуска и апробирования электродвигателя . 4 ип. а сш (Л с 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (191 (И) GD4 Н 02 Н 7/08 5-04 (),3 О

2 i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4205273/24-07 (22) 02.03.87 (46) 07.13.88. Бюл. У 41 (71 ) Донецкий политехнический институт (72) И.И. Коваленко, В.И. Черньппев и О.И. Коваленко (53) 621.316.925(088.8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

У 957343, кл. Н 02 Н 7/08, 1981.

Гимоян Г.Г. Релейная защита горных электроустановок.-М.: Недра, 1978, с.240-251. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ

ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, предназначено для температурной защиты электродвигателей при перегрузках. Целью изобретения является повьппение надежности температурной защиты асинхронного электродвигателя во всех режимах перегрузки.

Укаэанная цель достигается тем,что в; устройстве накопительный. конденсатор присоединен к трансформатору тока через управляемый мост, ток через который проходит в течение каждого одного полупериода, совпадающего по времени с полупериодом напряжения сети. Так как. ток асинхронного электродвигателя отстает от напряжения на угол 4, то ток в течение полупериода изменяет направление и проходит в первую часть полупериода, например, через термистор с диодом, а во вторую часть — через регулируемый резистор с диодом, и напряжение на накопительном конденсаторе пропорционально алгебраической сумме этих токов, которая зависит от сопротивления термистора, угла сдвига фазы тока и отношения тока перегрузки к номинальному току. Этим обеспечивается равная температурная чувствительность во всех режимах перегрузки: малой, средней, большой, затянувшегося пуска и апробирования электродвигателя. 4 ил.

1436176

Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя (фиг. 1) содержит трансформатор то- 25 ка 1, зашунтированный регулируемым резистором 2, включенный в одну из фаз сети 3 защищаемого двигателя 4.

На трансформатор 1 тока через тиристор 5 включено исполнительное реле

6. К сети 3 присоединен трехфазный резисторный делитель ? напряжения, на резистор 8 которого соответствующей фазе, в которую включен трансформатор 1 тока, присоединен базовоэмиттерный переход транзистора 9, включенного на входные зажимы выпрямительного моста 10, входные зажимы которого присоединены на трансформатор 1 тока через цепочку 11 из двух параллельных ветвей, в одной из которых термистор 12, а во второй регулируемый резистор 13 включены через встречно направленные диоды 14 и 15 последовательно с накопительным конденсатором 16. На последний через первый стабилитрон .17 присоединен вход полевого транзистора 18, включенного на трансформатор 1 тока через резисторы 19 и 20. Сток полевого транзистора 18 через второй стабилитрон 21 присоединен к управляющему электроду тиристора 5, включенного последовательно с исполнительным реле.

6. Вторичная обмотка трансформатора

1 тока присоединена на ограничивающие стабилитроны 22, включенные последовательно с диодами 23 и резистором 24.

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для температурной защиты электродвигателей при перегрузках, 5

Цею1ь изобретения - повышение надежности температурной защиты асинхронного электродвигателя во всех режимах перегрузки.

На фиг. I изображена принципиальная схема устройства для температурной защиты асинхронного электродвигателя, на фиг. 2 — временные диаграм.мы напряжения сети и тока через на,,копительный конденсатор в нормальном

;режиме работы электродвигателя; на

1 фиг. 3 — то же, при малых и средних перегрузках электродвигателя," на фиг. 4 — то же, при затянувшемся . пуске и опрокидывании электродвига-. 20 теля, !

Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя

t работает следующим образом.

Ток асинхронного электродвигателя 4 не совпадает по фазе с напряжением сети 3, Величина угла сдвига фазы между напряжением и током зависит от нагрузки: при нагрузке меньше номинальный угол сдвига мало от личается от номинального значения Ч,, с ростом перегрузки увеличивается

Y > „ и достигает наибольшей величины „ при затянувшемся пуске или опрокидывании. C ростом перегрузки увеличивается и фактический ток I электродвигателя, Если выразить через т отношение фактического тока Е к номинальному значению I<„ m растет с перегрузкой, но m npu большой перегрузке ограничивается, когда напряжение на регулируемом резисторе 2 достигает величины пробоя ограничивающих стабилитронов 22,включенных последовательно с диодами 23 и резистором 24. Это с той целью, чтоб не было большого роста напряжения на регулируемом резисторе 3 при пусковых режимах электродвигателя.

Напряжение иа регулируемом резисторе 2 пропорционально току I нагрузки и совпадает с ним по фазе Ч . По мощности защищаемого электродвигателя 4 регулируемым резистором 2 выбирают установку — определенную величину напряжения на регулируемом резисторе 2 при номинальной нагрузке. Под действием этого напряжения в измерительной цепи проходит ток в течение каждого одного из полупериодов, когда на базово-эмиттерный переход транзистора 9 с резистора 8 трехфазного делителя 7 напряжения подается открывающий потенциал.

Этот полупериод напряжения сети назовем рабочим полупериодом.

В течение каждого рабочего полупериода ток электродвигателя, а следовательно, и в измерительной цепи изменяет знак с "минуса" на "плюс" .В течение первой части каждого рабочего полупериода с момента времени С < = 0 до момента времени t = - - ток проходит наbU

У пример, через термистор 12 и диод 14, когда в течение второй части рабочего полупериода с момента времени С

У II

= — до момента времени t = — ток

СО

3 со проходит через регулируемый резистор 0 ар ° вЂ” — ) - - R sin()t -)р) dt +

e„.) н, тХ к

e,р =о

+ — „ - 1 - +. ваап(м - р)4с2

Еев 1Ммv i- ч) К Н» Й

25 где I — номинальный ток асинхроннон го электродвигателя, ш= — коэффициент перегрузки по току асинхронного электродвигателя, R — сопротивление регулируемого

Ю резистора на который включен трансформатор тока, R — сопротивление термистора, 1

R — сопротивление регулируеP мого резистора.

Сопротивление термистора 12 (R+) с повышением температуры снижается.

Величину регулируемого резистора 13 (R ) выбирают такой, что при номиP нальной нагрузке, т.е. при Т„ и ток в измерительной цепи равен нулю.

35

40 где R — сопротивление термистора

1я

12 при температуре электродвигателя с номинальной на- 50 грузкой.

При повышении температуры сопротивление термистора 12 снижается от первоначального значения в и раз, тогда В = - и с учетом (2) из выR и ражения(1 ) получают значение среднего тока через накопительный конденсатор. з ) 4361

13 и диод 15. Измерительная схема выполнена так, что в течение первой части рабочего полупериода накопительный конденсатор 16 заряжается рабо5 чей полярностью„ в течение второй части каждого рабочего полупериода противоположной полярностью. Величина напряжения на накопительном конденсаторе )6 зависит от алгебраической суммы токов в первую и вторую часть каждого полупериода и времени его прохождения.

Среднее значение тока через накопительный конденсатор 16 определяется алгебраической суммой средних токов в первую и вторую часть каждого рабочего полупериода

76

? рА ii v))i Ч )-ii-* v)ii Ч) к.в, l+cos ч

При нагрузке на электродвигатель меньше номинальной температуре электродвигателя и термистора ниже номинальной, а сопротивление теристора !

2 больше, чем при номинальной температуре электродвигателя, т.е.R

>Е, a è < 1 и m < )e В измерительной я цейи протекат ток, который заряжает номинальный конденсатор 16 нерабочей голярностью.

При появившейся перегрузке повышается температура электродвигателя выше номинальной, снижается сопротивление термистора 12 (n л l ), увеличивается ток в измерительной цепи m > I, и угол сдвига фазы между напряжением и током Ч ) . Так B Hçìåðèòåëüíoé

») цепи изменяет направление и перезаряжает накопительный конденсатор 16, на котором растет напряжение рабочей полярности. Скорость роста напряжения на накопительном конденсаторе зависит как от температуры электродвигателя (сопротивление термистора 12) так и от величины перегрузки по току

m и угла сдвига фазы У .

При малых перегрузках m мало отличается от I (фиг. 2), угол сдвига фазы Ч от номинального значения и рост величины тока в измерительной цепи в первую часть каждого полупериода обеспечивается только за счет снижения сопротивления термистора, которое соответствует температуре об— мотки электродвигателя и обеспечивает температурную защиту электродвигателя. За предельно допустимое Время работы электродвигателя в этом режиме на накопительном конденсаторе 16 напряжение рабочей полярности достигает величины пробоя стабилитрона 17, открывается полевой транзистор 18, затем открывается тиристор 5 и срабатывает исполнительное реле б, которое отключает защищаемый электродвигатель 4.

При средних перегрузках (фиг. 3) увеличивается скорость роста температурыобмоток электродвигателя и скорость роста температуры корпуса электродвигателя, на которую реагирует термистор 12, отстает.Но при этом увеличивается ток перегрузки, т.е.m и угол сдвига фазы тока g .Они выбраны в тавторичной обмотке включен переменный резистор, исполнительное реле, термисторы, предназначенные для установки в обмотках электродвигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности во всех режимах перегрузки, в него дополнительно введены трехфазный резисторный делитель напряжения, первые выводы входных резисторов которого имеют клеммы для подключения к соответствующим фазам питающей сети, вторые выводы через соответствующие выходные резисторы объединены и подключены к первому выходу вновь введенного выпрямительного моста непосредственно и к второму выходу этого же моста через эмиттерно-коллекторный переход вновь введенного транзистора, база которого подключена между входным и выходным резисторами трехфазного резисториого делителя напряжения той фазы, в которую ьключается трансформатор тока, BepBb!H вход Быпрямительного моста подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока через цепочку из последовательно соединенных второго переменного резистора и диода, параллельно которым включена цепочка из последовательно соединенных второго диода и термистора, при этом указанные диоды включены встречно, второй вход выпрямительного моста подключен к второму выводу вторичной обмотки трансформатора тока через вновь введенный конденсатор, параллельно вторичной обмотке трансформатора тбка включена цепочка из вновь введенных последовательно соединенных резистора, третьего диода и стабилитрона, .параллельно третьему диоду и стабилитрону встречно включены вновь введенные четвертый диод и второй стабилитрон, точка соединения конденсатора и второго входа выпрямительного моста через вновь введенный третий стабилитрон подключена к затвору вновь введенного полевого транзистора, сток которого через вновь введенный четвертый стабилитрон подсоединен к управляющему электроду вновь введенного тиристора, который катодом подключен к первому выводу трансформатора тока, анодом — через исполнительное реле к точке соединения конденсатора и второго вывода трансфор5 1436176 крм соотношении, что увеличивают ско- рость роста напряжения рабочей полярности на накопительном конденсаторе 16, соответствующее температурной защите электродвигателя в этом режиме. При большой перегрузке сильнее влияет рост тока ш и сдвиг по фазе т . И достигается температурное соответствие защиты. 10

При затянувшемся пуске или опрокиды. анни электродвигателя (фиг. 4) увенчивается сдвиг фазы то („, который

15ольше номинального в 2-2,5 раза, а

Пусковой ток электродвигателя превы шает номинальный в несколько раз, но . s измерительной схеме параллельно регулируемому резистору 2 трансформа= тора 1 тока включены ограничивающие стабилитроны 22 через диоды .23 и ре- 2р .эистор 24 и напряжение ограничивает-. ся, Этим достигается соответствие роста напряжения на накопительном конденсаторе 16 скорости роста температуры обмоток электродвигателя. 25

Таким образом, температурная характеристика устройства соответствует температурной защите обмоток электродвигателя в различных режимах его работы. Повышается чувствительность по 36 сравнению с известным на =ðåäíèõ перегрузках в 1,5-2 раза, на больших в

3-4 раза, при затянувшемся пуске или опрокидывании в 6-7 раз и этим достигается соответствие во всех режимах перегрузки.

Предлагаемое устройство обеспечивает температурную защиту асинхронного электродвигателя с равной чувствительностью при малых, среднИх, щ больших перегрузках и затянувшемся пуске, известное устройство для защиты от затянувшегося пуска или опрокидывания электродвигателя дополняется другой защитой .

4б

Предлагаемое устройство простое по конструкции и с большим диапазоном защиты, поэтому оно находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и особенно в угольной промышленности, где требу-.ется, защита повышенной надежности.

Формула изобретения устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя, содержащее трансформатор тока, первичная обмотка которого имеет клеммы для включения в фазу защищаемо1

„го электродвигателя, параллельно его

l 4361 матора тбка и к первому выводу вновь введенного второго резистора, второй вывод которого соединен с истоком полевого транзистора, а точка соединения стока полевого тран76 8 зистора и анода четвертого стабилитрона через вновь введенный третий резистор подключена к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока.

111

1436176

Составитель К. Шипан

Техред И.Верес

Корректор А, Обручар

Редактор М. Бланар

Тираж 651

Заказ 5652/51

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4