Устройство для защиты индуктивной нагрузки

 

Использование: область электротехники и предназначено для защиты индуктивной нагрузки (ИН) от аварийных режимов работы. Сущность изобретения: устройство содержит измерительный блок (ЙБ), исполнительный блок, терморезистор, два диода (Д), четыре резистора (Р), конденсатор (К), первый вывод которого вместе с первым выводом первого Р соединены с клеммами для подключения соответственно к первой линии связи (ЛС) источника питания (Ист. П) и к концу первичной ИН, первый и второй выводы исполнительного блока имеют клеммы для подключения в рассечку второй ЛС между Ист. П и началом первичной обмотки ИН. Новым в устройстве является введение тиристорного асимметра, третьего Д, выполнение И Б в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе. База его соединена с первыми выводами второго и третьего Р и катодом первого Д, анод которого подключен к первому выводу К. Второй вывод его соединен с анодом второго диода, и через терморезистор с вторым выводом третьего Р, катод второго Д соединен с анодом третьего Д и имеет клемму для подключения к первому выводу первичной обмотки ИН. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 02 Н 5/04, 3/08. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<а ) ю

1(р

Ql

С) (21) 4919961/07 (22) 19.03.91 (46) 30.11.92, Бюл. ¹ 44 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Донецкого физико-технического института АН УССР (72) В.И.Курочки, И.А.Кулик, В,С.Прудников и Н. А. Громовой (56) Авторское свидетельство СССР

N 1462477. кл. Н 02 Н 5/04, 1986.

Беркович М. А. и др. Основы техники релейной защиты. M.: ЗАИ, 1984, с. 45 — 46.

Реле тепловой защиты типа РТЗ, паспорт ЗР2.940. 001ПС, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКИ (57) Использование: область электротехники и предназначено для защиты индуктивной нагрузки (ИН) от аварийных режимов работы. Сущность изобретения: устройство содержит измерительный блок (ИБ), исполнительный блок, термореэистор, два диода

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для защиты индуктивной нагрузки от аварийных режимов работы и может быть использовано преимущественно для защиты таких нагрузок, как двухфазные электромагниты и электродвигатели насосов, вибраторов, различных бытовых приборов и др.

Известны устройства защиты прямого действия, которые реагируют на увеличение тока при возникновении короткого замыкания и осуществляют отключение токоп риемника от сети (токовые расцепители, биметаллические реле, предохранители и т, и.).

„„5U „„1 778850А1 (Д), четыре резистора (Р), конденсатор (К), первый вывод которого вместе с первым выводом первого P соединены с клеммами для подключения соответственно к первой линии связи (ЛС) источника питания (Ист. П) и к концу первичной ИН, первый и второй выводы исполнительного блока имеют клеммы для подключения в рассечку второй ЛС между Ист. П и началом первичной обмотки ИН. Новым в устройстве является введение тиристорного асимметра, третьего Д, выполнение ИБ в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе. База его соединена с первыми выводами второго и третьего Р и катодом первого Д, анод которого подключен к первому выводу К. Второй вывод его соединен с анодом второго диода, и через терморезистор с вторым выводом третьего Р, катод второго Д соединен с анодсм третье"о

Д и имеет клемму для подключения к первому выводу первичной обмотки ИН. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Такие устройства отключают сеть уже при возникновении повреждения, Однако, в ряде случаев индуктивную нагрузку следует отключать до возникновения повреждения в сети, например, в ситуациях, когда злеKT ромагнит погружного насоса, электродвигатель перегреваются из-за нарушения режима работы, отсутствия охлаждающей жидкости в резервуаре, где установлен погружной насос и др.

В таких ситуациях используются устройства тепловой защиты.

Известны устройства тепловой защиты прямого действия, которые содержат дат <ик

1778850 в виде биметаллических пластин, через которые проходит ток нагрузки. Датчик располагается непосредственно на обмотке электромагнита. При увеличении температуры обмотки биметаллические пластины изгибаются и разрывают цепь индуктивной нагрузки, К недостаткам таких устройств следует отнести недостаточно высокие коммутационные свойства. Кроме того, при отключении нагрузки тепловой защитой после . остывания происходит возврат биметаллических пластин в исходное состояние, в результате чего происходит самовключение токоприемника, что в ряде случаев недопустимо по условиям безопасности и снижает его функциональную надежность.

Прототипом изобретения является реле тепловой защиты типа РТЗ, которое представляет собой устройство тепловой защиты косвенного действия, когда по величине сопротивления термореэистора, установленного непосредственно на обмотке токоприемника, судят о температуре обмотки и в случае ее превышения задаваемого уровня, производят отключение нагрузки от сети. Данное устройство содержит измерительный и исполнительный блоки, которые располагаются непосредственно у источника питания и связаны с термореэистором, установленным на обмотке токоприемника, линией связи.

Линия связи представляет собой трехпроводной силовой кабель, две жилы которого связывают токоприемник с источником питания, а третья — вместе с одной из силовых подключает датчик на терморезисторе к измерительному блоку. Измерительный блок представляет собой транзисторный триггер, а исполнительным органом служит реле, контакты которого включены в цепь нагрузки. При возрастании температуры обмотки до критической, сопротивление терморезистора увеличивается, что приводит к увеличению смещения на базе транзисторного триггера, который срабатывает и шунтирует обмотку исполнительного реле. Реле отключается и своими контактами разрывает цепь токоприемника. Возврат триггера в исходное состояние возможен лишь только после снятия питания с измерительного блока. Следовательно, исключается самопроизвольное включение токоприемника . при возврате величины сопротивления терморезистора в исходное состояние при остывании.

Устройство находит применение на практике для защиты погружных вибрационный насосов. Однако, функциональная надежность устройства недостаточно высо20

30

40 ода, анод которого подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которо45 ro соединен с анодом второго диода, и через

5

15 ка, т. к. реле при работе насоса непрерывно находится под током, что снижает его peсурс работы, При этом, уставки срабатывания устройства недостаточно стабильны, т, к, величина уставки зависит от величины напряжения источника питания, которое изменяется на практике в широких пределах.

Кроме того, наличие трехжильного соединительного кабеля вместе двухжильного приводит к удорожанию устройства.

Следует также отметить, что устройство осуществляет защиту только от перегрева, не обеспечивая защиту от токов короткого замыкания. Поэтому, как правило, оно снабжается токовой защитой в виде предохранителя или токового расцепителя.

Целью изобретения является повышение надежности путем упрощения конструкции.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в устройство для защиты индуктивной нагрузки, содержащее измерительный блок, терморезистор, исполнительный блок, два диода, четыре резистора, конденсатор, первый вывод которого вместе с первым выводом первого резистора соединены с клеммами для подключения, соответственно, к первой линии связи источника питания и конца первичной обмотки индуктивной нагрузки, первый и второй выводы исполнительного блока имеют клеммы для подключения в рассечку второй линии связи между источником питания и началом первичной обмотки индуктивной нагрузки, дополнительно введены тиристорный асимметр, третий диод, при этом, измерительный блок выполнен в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе, база которого соединена с первыми выводами второго и третьего резисторов и катодом первого дитерморезистор- с вторым выводом третьего резистора, катод второго диода соединен с анодом третьего диода и имеет клемму для подключения к первому выводу первичной обмотки индуктивной нагрузки, катод третьего диода соединен с вторым выводом второго резистора и через четвертый резистор — с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом первого резистора и управляющим электродом тиристорного асимметра, катод которого подключен к первому выводу пер-, вого резистора. а анод имеет клемму для подключения к второму выводу первичной обмотки индуктивной нагрузки, 1778850

20

35

55

Исполнительный блок выполнен в виде предохранителя.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: тиристорного асимметра и третьего диода, а также новым выполнением измерительного блока и новыми связями с остальными элементами схемы, как например, включением терморезистора.

На фиг. 1 дана электрическая схема устройства; на фиг. 2 — диаграмма токов I» и I» на входе транзисторного формирователя однополярных импульсов, а также тока нагрузки 1 .

Устройство для защиты индуктивной нагрузки содержит измерительный блок, выполненный в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе 1, выход которого (т, е. змиттер) подключен к входу (управляющему электроду) тиристорного асимметра 2, который зашунтирован первым резистором 3. В коллекторную цепь транзистора 1 включен четвертый резистор 4, а вход транзистора 1 (т, е. база), зашунтированный первым диодом 5, соединен с двумя встречно включенными цепями, состоящими, соответственно: одна иэ третьего диода 6 и второго резистора 7, а другая — из второго диода 8 и третьего резистора 9. Второй выход третьего резистора 9 соединен с терморезистором 10.

Конец первичной обмотки индуктивной нагрузки 11 подключен к первому выводу конденсатора 12, второй вывод которого соединен с вторым выводом терморезистора 10, Одна часть (!) обмотки индуктивной нагрузки 11 первым выводом 1 подключена к клемме соединения между катодом второго диода 8 и анодом третьего диода 6. Другая часть (11) обмотки индуктивной нагрузки

11 вторым выводом подключена к выходу тиристорного асимметра 2, который шунтирует обе эти обмотки. Третья часть (!!!) обмотки индуктивной нагрузки 11, которая не шунтируется тиристором 2,подключена к исполнительному блоку 13. с двумя выводами, снабженными клеммами для подключения в рассечку второй линии связи 14 между источником питания (на фиг. 1 не показан) и началом первичной обмотки индуктивной нагрузки 11. Конец первичной обмотки индуктивной нагрузки 11 подключен первичной линией связи 15 к источнику питания. В качестве исполнительного блока 13 используется предохранитель.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы индуктивной нагрузки 11 транзистор 1 измерительного блока закрыт током I„(контролируемое значение тока), протекающим по цепи: "плюс" конденсатора 12, первый диод 5, третий резистор 9, термореэистор 10, "минус" конденсатора 12. Этот ток пропорционален амплитудному значению одной полуволны напряжения (на фиг. 2 показан пунктиром) на обмотке индуктивной нагрузки 11 и превышает ток I><, пропорциональный мгновенным значениям другой полуволны этого же напряжения.

При нарушении режима работы индуктивной нагрузки 11 происходит разогрев ее обмотки. В результате сопротивление терморезистора 10 увеличивается, вследствие чего значение тока !» уменьшается и при достижении амплитудным значением тока

l», задаваемого порога мгновенного значения тока 1зт, транзистор 1 формирует однополярные импульсы. Порог лгновенного значения тока 4т задается резистором 7.

Однполярные импульсы, поступая на вход тиристорного асимметра 2, открывают его в каждый полупериод их формирования. В результате этого, тиристорный асимметр 2 в каждый иэ указанных полупериодов шунтирует часть обмотки индуктивной нагрузки

11. Как следствие этого, соедний ток нагрузки 1 достигает значения, превышающего величину тока срабатывания предохранителя 13, который отключает нагрузку 11 от источника питания.

Предложенное выполнение транзисторного формирователя однополярных импульсов 1 позволяет получить уставки срабатывания, которые не зависят от колебаний напряжения источника питания, Это обусловлено тем, что разностный ток между

1эт и 1» определяется лишь соотношением между сопротивлениями резисторов 7, 10 и

9 в их цепях.

Поскольку сравниваются токи, пропорциональные амплитудным значениям одной полуволны напряжения с мгновенным значением другой полуволны напряжения одного и того же источника, каким является часть обмотки индуктивной нагрузки 11.

Вследствие того, что обмотки индуктивной нагрузки 11 непосредственно являются источником питания измерительного блока, выполненного на транзисторе 1., и балластным сопротивлением для ассиметра 2, удается существенно упростить устройство защиты, расположив его на стороне обмотки индуктивной нагрузки 11. При этом, реакцию его на изменение температурного режима передать на исполнительный блок по -ем же самым проводам, по которым осуществляется подача на индуктивную нагрузку 11, т, е. используя двухпроводную линию

1778850 связи. Кроме того, т, к. исполнительным блоком 13 служит предохранитель, устройство осуществляет защиту и от токов короткого замыкания. При этом, обеспечивается невозможность самовключения индуктивной 5 нагрузки 11 при нормализации температуры ее обмотки.

Следовательно, включение индуктивной нагрузки 11 возможнотолько после подготовки исполнительного блока 13 (т. е, 10 предохранителя) к работе и подачи команды на включение (подключение к источнику питания).

Формула изобретения

1. Устройство для защиты индуктивной 15 нагрузки, содержащее измерительный блок, терморезистор, исполнительный блок, два диода, четыре резистора, конденсатор, первый вывод которого вместе с первым выводом первого резистора соединены с 20 клеммами для подключения соответственно к первой линии связи источника питания и конца первичной обмотки индуктивной.нагрузки, первый и второй выводы исполнительного блока имеют клеммы для 25 подключения в рассечку второй линии связи между источником питания и началом первичной обмотки индуктивной нагрузки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения конструкции, дополнительно введены тиристорный асимметр, третий диод, при этом измерительный блок выполнен в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе, база которого соединена с первыми выводами второго и третьего резисторов и катодом первого диода, анод которого подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которого соединен с анодом второго диода и через терморезистор — с вторым выводом третьего резистора, катод второго диода соединен с анодом третьего диода и имеет клемму для подключения к первому выводу первичной обмотки индуктивной нагрузки, катод третьего диода соединен с вторым выводом второго резистора и через четвертый резистор — с коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом первого резистора и управляющим электродом тиристорного асимметра, катод которого подключен к первому выводу первого резистора, а анод имеет клемму для подключения к второму выводу первичной обмотки индуктивной нагрузки.

2,Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что исполнительный блок выполнен в виде предохранителя.

1778850

Фиг 2

Составитель В,Прудников

Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор В.Коляда

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, уЛ.Гагарина, 101

Заказ 4198 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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