Устройство для защиты электропотребителя

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик /

Х г г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.11.80(21) 2999657/24-07 {$$) М Кд з с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Н 02 Н 7/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

)$3) УДК 621.316. .925(088.8) Опубликовано 1 1182. Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 15,11.82

И. Г. Кропачев, N.A. Брусова и Г. Е. Кострс)мин j . 4 е Д:-::. ь

) ) < " .СОт()3др д а

Р.4 7 г ц що

I 1 ;.Л)) )fan. Сg(,» (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ

Изобретение относится к электроехнике и предназначено для защиты электродвигателей и других электропотребителей от анормальных режимов работы.

Известно устройство, содержащее измерительный мост с термодатчиком в одном плече и стабилизирующим элементом в другом, транзисторный ключ в диагонали моста, выход которого соединен с разрядной и времязадающей цепочками, и пороговый элемент, вход которого соединен с выходом времязадающих цепочек, а выход — с входом исполнительного элемента (1J.

Недостатками устройства являются его сложное конструктивное исполнение в результате использования измерительного моста и низкая надежность работы вследствие включения термодатчика в одно из плеч измерительного моста. Такое включение приводит к тому, что при превышении предельно допустимой температуры обмоток электродвигателя последний отключается только после определенной выдержки времени ° Это недопустимо при значительной скорости нарастания температуры обмоток, так как за вре. мя заряда времязадающего конденсатора до напряжения включения второго порогового элемента температура обмоток может превысить максимально

5 допустимое значение и двигатель выходит из строя, т.е. само устройство в силу своего испслнения способствует выходу электропотребителя из строя.

Кроме того, использование в диагонали моста транзистора приводит к тому, что в определенный момент перегрузки электропотребителя транзистор работает в усилительном режиме, что не позволяет конденсатору времязадающей цепочки зарядиться до напряжения переключения порогового элемента, это приводит к тому, что в результате работы транзистора в усилительном режиме нарушается (снижается) стабильность работы устройства.

Наиболее близким,к изобретению по достигаемому результату является устройство, содержащее измерительный мост с термодатчиком и стабилизирующими.элементами в плечах„ транзистор и диагонали мост-, выход котсрого соединен с входом времязадающих цепочек и входом исполнительного элемента (21.

974490

Включение порогового элемента к входу исполнительного элемента упрощает устройство, повышает надежность и быстродействИе, но не устраняет другие приведенные недостатки известных устройств. Кроме того, 5 включение термодатчика в верхнее плечо измерительного мсста и отсутствие его связи с нулевым проводом питающей сети приводит к тому, что при монтаже устройства на электро- 10 потребителе приходится прокладывать два монтажных провода, это экономически ые оправдано. Связь термодатчика с нулевь м провоцом питающей сети позволяет использовать один монтаж- 15 ный провод и обеспечить контроль за состоянием заземления электропотребителя. Одновременно с приведенными недостатками устройство не обеспечивает самоконтроль устрой- со- 20 стоянием цепи термодатчика. Так, например, при коротком замыкании цепи термодатчика устройство становится неработоспссобным.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение надежности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем подключенный к источнику питания делитель напряжения с исполнительным элементом в одном плече, времяэадающие цепочки, входы которых соединены с выходом первого пороговго элемента, а выходь1 — c входом второго порогового элемента, подключенного параллельно одному из входом исполнительного элемента, и стабили=-ирующий элемент, последний подключен параллельно исполнительному элементу, а первый по- 40 роговый элемент выполнен на динисторе и соединен с выходом упомянутого делителя напряжения, при этом параллельно первому пороговому элементу включен дополнительно введенный кон- 4g денсатор.

Кроме того, при осуществлении KOM плексной защиты электропотребителя дополнительно используется второй делитель напряжения с термодатчиком в одном плече и второй конденсатор, включенный параллельно выходу второго делителя напряжения и через второй диод — параллельно входу второго или первого пороговых элементов, при этом вход второго делителя напря. жения подключен параллельно исполнительному элементу или к выходу источника питания.

Причем при выполнении исполнительного элемента на симисторе, ти- 60 ристоре или оптроне их управляющие переходы через дополнительный потенциометр подключены к стабилизирующему элементу, а через дополнительный диод — к общей точке потенциометра и термодатчика второго делителя напряжения.

При выполнении исполнительного элемента на реле в него дополнительно вводятся диоды (или резистор), включенные последовательно с обмоткой реле, и транзистор, база которого соединена с диодами (резистором), эмиттер — с общей точкой термодатчика и потенциометра второго делителя напряжения, а коллектор с общей точкой соединения обмотки реле и дополнительного резистора.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — раскрытие узла времязадающих цепочек . (количество цепочек может быть неограничено, например четыре); на 3раскрытие исполнения исполнительного элемента.

Устройство для защиты электропотребителя содержит источник питания 1, делитель напряжения на потенциометре 2 и исполнительном элементе 3, времязадающие цепочки 4, пороговые элементы 5 и б, конденсаторы 7 и 8, стабилитрон 9, диоды 10, 11 и 12 и делитель напряжения на потенциометре

13 и термодатчике 14. В качестве термодатчика используются позисторы, которые соединяются между собой последовательно и устанавливаются на обмотках или других элементах электропотребителя, при этом один зажим термодатчика соединен с корпусом электропотребителя, а последний соединен с нулевой шиной источника питания. На зажимы а и б устройства могут быть поданы управляющие сигналы с других датчиков, например, контроля напряжения питающей сети, контроля за напряжением нулевой точки обмотки двигателя по отношению к нулевому проводу питающей сети, времязадающих цепочек и т.д. Зажим б устройства может быть соединен с зажимом е или подключен к другой шине источника питания, при этом выход с делителя напряжения с термодатчиком в одном плече подключается к входу порогового элемента с или а. Первоначальный сигнал запуска устройства осуществляется подачей его на зижим е.

Реле используется при отсутствии температурной защиты устройством электропотребителя, в этом случае зажим 6 устройства по схеме фиг. 1 соединяется с зажимом е . Другой вариант с реле при отсчтствии термодатчика в устройстве приведен с использованием балластного резистора, в этом случае второй пороговый элемент

6 включается параллельно обмотке реле. Два других варианта исполнитель ного элемента приведены при использовании в устройстве термодатчика и осуществлении комплексной защиты с

974490 электропотребителя, пои этом возможно использование реле или полупро- водниковых приборов, например оптрона, в силовую цепь которого включается обмотка магнитного пускателя, управляющего электропотребителем. 5

При использовании в качестве исполнительного элемента оптрона и осуществлении комплексной защиты электропотребителя, например электродвигателя, с использованием термодатчи- 10 ка потенциометр 13 и термодатчик 14 включаются параллельно стабилизирующему элементу 9.

Устройство работает следующим образом. 35

В исходном состоянии напряжение на выходе источника питания 1, выполненного на трансформаторах тока, равно нулю..Динисторы 5 и 6 закрыты.

Конденсаторы 7 и 8 и времязадающих 2О цепочек разряжены. Исполнительный элемент 3 (оптрон) закрыт, поэтому магнитный пускатель отключен, электродвигатель отключен от питающей сети.

При подаче первоначального управляющего сигнала на зажим е устройства по управляющему переходу оптрона

3 протекает ток управления. Оптрон 3 открывается и подключает обмотку магнитного пускателя к питающей сети.

55

Электродвигатель включается в работу.

С выхода трансформатора тока 1 на устройство поступает питающее напряжение, которое удерживает оптрон в открытом состоянии и соответственно электродвигатель в работе. Времязадающие цепочки 4 обеспечивают отстройку устройства от переходных и пусковых токов электродвигателя, поэтому по окончании переходных режимов последний работает в номинальном режиме.

При возникновении перегрузки электродвигателя, например до 1,5 номинальной, напРяжение на выходе потенциометра 2 недостаточно для открыва ния динистора 5, поэтому напряжение на конденсаторах времязадающих цепочек 4 равно нулю, второй пороговый элемент — динистор 6 закрыт, а исполнительный элемент остается в работе.

Одновременно с этим перегрузка электродвигателя приводит к перегреву его обмоток. Когда температура обмоток превышает предельно допустимое значение для данного класса изоляции, сопротивление позисторов 14 релейно возрастает. Напряжение на выходе потенциометра 13 становится выше напряжения переключения динистора 6 в открытое состояние. Динистор 6 открывается и шунтирует своим переходом вход оптрона 3. Оптрон 3 закрывается и отключает обмотку магнитного пускателя от питающей сети,. Электродвигатель обесточивается. Конденсатор 8 обеспечивает надежное переключение динистора 6 в открытое состояние.

Повторное включение электродвигателя в работу возможно после охлаждения обмотки до допустимой температуры.

В том случае, если требуется отключение электродвигателя от питаю щей сети произвести с определенной выдержкой времени, зажим Б устройства подключается к источнику питания, а выход потенциометра 13 — к зажиму а. В данном случае при возникновении перегрузки электродвигателя открывается динистор 5. По окончании заряда конденсатора времязадающей цепочки

4 до напряжения переключения динистора 6 последний открывается и электродвигатель отключается от питающей сети.

В случае возникновения перегрузки. электродвигателя свыше 1,5 номинальной, напряжение на выходе потенциометра 2 и соответственно на конденсаторе 7 становится выше напряжения переключения динистора 5 ° Последний открывается и подключает времязадающие цепочки 4 к выходу потенциометра

2. В зависимости от тока перегрузки напряжение на каком-либо конденсаторе времязадающих цепочек 4 превышает за более короткое время напряжение переключения динистора 6. Последний открывается, а электродвигатель отключается от питающей сети °

Повторное включение электродвигателя в работу .возможно после повторного включения исполнительного элемента 3 в работу. При необходимости может подаваться сигнализация о возникновении анормального режима работы.

В этом случае между катодом динистора 5 и минусовой обкладкой конденса- тора 7 включается через балластный элемент сигнализационный элемент, В этом случае напряжение на выходе источника питания 1 не сглаживается, а параллельно стабилизирующему элементу 8 может быть включен сглаживающий конденсатор.

При использовании устройства для токовой или температурной защиты в качестве источника питания могут быть использованы трансформаторы тока или источник питания в виде питающей сети, при этом обеспечивают отсутствие в схеме делителя напряжения с термодатчиком в одном плече или шунтируют потенциометрами выходы времязадающих цепочек.

При использовании устройства для комплексной защиты и обрыве цепи термодатчика 14 конденсатор 8 на выходе потенциометра 13 заряжается до напряжения переключения динистра 6, в результате чего динистор 6 открывается и шунтирует вход оптрона 3.

Электродвигатель отключается от питающей сети.

974490

llpH коротком замыкании цепи термодатчика 14 вход оптрона 3 (см. фнг. 3) шунтируется через диод 12, поэтому оптрон остаеТся в закрытом или переходит в закрытое состояние и отключает магнитный пуска. сель и соответственно электродвигатель от питающей сети. Аналогичные процессы в схеме происходят при использовании в качестве исполнительного элемента реле и дополнительного транзистора. Вместо транзистора может быть использован тиристор.

Предлагаемое устройство в отличие ,зт известных характеризуется более простым исполнением и повышенной надежностью в работе, обеспечивает самоконтроль за состоянием цепи термодатчика, и по сравнению с серийно вы. пускаемыми устройствами типа УБТЗ наряду с указанными преимуществами позволяют вместо двух монтажных проводов от термодатчика к устройству использовать один монтажный провод при питании электродвигателя от сети с глухозаземленной нейтралью, а также осуществить контроль за состоянием заземления корпуса электропотребителя. Кроме того, в случае возможности по технологическим условиям устройство может обеспечивать перед отключением злектропотребителя подачу предварительного сигнала на предупреждение обслуживающего персонала об отключении электродвигателя от питающей сети; Причем устройство в отличие от серийно выпускаемых устройств типа ФУЗ-У и ФУЗ-М позволяет осуществить более гибкую защиту электропотребителя от обрыва фазы питающей сети без учета нагрузки и температуры обмоток, а также ряда других факторов, например постоянного нахождения управляющего перехода тиристора под напряжением, разбросом характеристик устройства в зависимости от значения управляющего тока тиристора, отсутствия самоконтроля за цепью.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты электропотребителя, содержащее подключенный к источнику питания делитель напряжения с исполнительным элементом в одном плече, времязадающие цепочки, входы которых соединены с выходом

4 ервого порогового элемента, а выходы — с входом второго порогового элемента„ подключенного параллельно одному из входов исполнительного элемента, и стабилизирующий элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повы5 шения надежности его работы, стабилизирующий элемент подключен параллельно исполнительному элементу, а первый пороговый элемент выполнен на динисторе и соединен с выходом упомянуто1О го делителя напряжения, при этом параллельно первому пороговому элементу включен дополнительно введенный конденсатор.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при осуществлении комплексной защиты электропотребителя дополнительно используется второй делитель напряжения с термодатчиком в одном плече и второй конденсатор, включенный параллельно выходу второго делителя напряжения и через диод — параллельно . входу второго или первого пороговых элементов, при этом вход второго делителя напряжения подключен параллельно исполнительному элементу или к выходу источника питания.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при выполнении исполнительного элемента на симисторе, тиристоре или оптроне их управляющие переходы через дополнительный потенциометр подключены к ста. билизирующему элементу, а через дополнительный диод — к общей точке потенциометра и термодатчика второго де. лителя напряжения.

4. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при выполнении исполнительного элемента на

40 реле в него дополнительно введены диоды (или резистор) включенные последовательно с обмоткой реле, и транзистор, база которого соединена с диодами (резистором), эмиттер — с об45 щей точкой термодатчика и потенциометра второго делителя напряжения, а коллектор — с общей точкой соединения обмстки реле и дополнительного резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2793831/24-07, кл. Н 02 Н 7/08, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2852721/24-07, кл. Н 02 Н 7/08, 1980.

974490

Составитель С. Курангалиева

Техред И.Гайду Корректор Г. Решетник едактор М. Бандура аказ 8727/73 Тираж бб9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам иэобретений и открытий

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

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