Устройство для тепловой защиты трехфазного асинхронного электродвигателя

 

Устройство относится к электротехнике , а именно к устройствам защиты электродвигателей от аварийных режимов работы, в частности защиты от недопустимого нагревания. Одновременно оно может быть использовано для контроля теплового состояния трехфазных асинхронных электродвигателей. Цель изобретения - повышение надежности и расширение области применения . Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены транзисторный ключ и индикатор настройки, входы которых подключены к второму выходу блока управления , первый вход которого связан с выходом блока сравнения, а второй вход - с выходом блока контроля нагрузки , первый выход блока управления соединен с исполнительным блоком. Выход транзисторного ключа соединен с термодатчиком. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. е (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 Н 02 Н 5 04 (21) 4207653/24-07 (22) 10.03.87 (46) 07.07.88. Бюл. У 25 (71) Белорусский институт механизации сельского хозяйства (72) А.А.Гелейша и В.В.Гурин (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 600654, кл. H 02 H 5/04, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 811388, кл. Н 02 Н 5/04, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ

ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Устройство относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты электродвигателей от аварийных режимов работы, в частности защиты от недопустимого нагревания. Одновременно оно может быть использовано для контроля теплового состояния трехфазных асинхронных электродвигателей.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены транзисторный ключ и индикатор настройки, входы которых подключены к второму выходу блока управления, первый вход которого связан с выходом блока сравнения, а второй вход — с выходом блока контроля нагрузки, первый выход блока управления соединен с исполнительным блоком.

Выхсд транзисторного ключа соединен с термодатчиком. 3 s.ï. ф-лы, 1 ип.

1408490

Изобретение относится к электрооборудованию, а именно к устройствам защиты электродвигателей от аварийных режимов работы, в частности защиты от недопустимого нагревания, и может

5 быть использовано для контроля теплового состояния электродвигателя, а следовательно, и для контроля его загрузки, а также во всех отраслях народного хозяйства, где эксплуатируются трехфазные асинхронные электродвигатели.

Цель изобретения — повышение на.дежности и расширение области применения.

На чертеже изображена принципиальная . электрическая схема устройствà зBIIIHты и контроля тепловоro состояния электродвигателя. 20

Устройство включает источник 1 двухполярноro питания, исполнительный блок 2 с указательным реле 3, размыкающий контакт 4 которого включен в цепи катушки электромагнитного 25 пускателя 5. На выходе исполнительного блока 2 установлен элемент 6 незначительной задержки времени для повьппения помехоустойчивости исполнительного органа. 30

Устройство содержит также индикатор 7 настройки и транзисторный ключ

8 с резистором 9, регулирующим ток подогрева термодатчика 10, установленного внутри электродвигателя 11, блок 12 управления с первым 13 и вто35 рым 14 инверторами и логической схемой 2 И-НЕ 15. Блок 16 контроля нагрузки включает два малогабаритные трансформаторы тока 17 и 18, вторичные обмотки которых соединены на разность токов двух фаэ и нагружены на переменный резистор 19. В блок 16 входит также усилитель 20 переменного тока, выполненный на базе операцион45 ного усилителя, коэффициент усиления которого регулируется переменным резистором 21. В устройство входит также блок 22 сравнения, который включает в себя измерительный мост 23 с подстроечным резистором 24, дифферен- 50 циальный усилитель 25, инвертирующий усилитель 26 с подстроечным резистором 27, первый компаратор 28 с подстроечным резистором 29 и второй компаратор 30 с подстроечным резистором

31, диодный элемент ИЛИ 32. Блок 22 сравнения имеет измерительный выход

33, к которому подключается измерительный аналоговь|й или цифровой прибор (не показан) . В устройстве в качестве термодатчика 10 используется малогабаритный термометр сопротивления.

Устройство защиты и контроля теплового состояния электродвигателя работает следующим образом.

При ввопе устройства в эксплуатацию сначала производят настройку устройства на номинальный (или рабочий) ток защищаемого электродвигателя. Для этого переменный резистор

19 устанавливают в положение нулевого значения сопротивления, а резистор 21 — в конечное, но малое значение сопротивления. Запускают электродвигатель 11, и в рабочем режиме нагрузки с помощью резисторов 19 и 21 добиваются срабатывания индикатора 7 настройки. Таким путем для электродвигателей разных мощностей можно обеспечить одинаковое напряжение на выходе блока 16 контроля нагрузки.

Сразу же после срабатывания индикатора 7 настройки уменьшают сопротивление резистора 21 в 2-3 раза, что равносильно уменьшению измеряемых трансформаторами 17 и IS тока значений токов электродвигателя в

2-3 раза. Отключают электродвигатель от сети, а.потом снова включают.

При этом во время пуска токи электро. двигателя возрастают в 4-7 раз и индикатор 7 настройки срабатывает. Одновременно включается транзисторный ключ 8 и происходит дополнительный подогрев термодатчика 10 током, вели- чина которого регулируется резистором

9 при изготовлении устройства. Этот ток выбирается такой величины, чтобы срабатывание устройства защиты происходило только от подогрева термодатчика 10 дополнительным током за время, меньшее допустимого времени нахождения электродвигателя в режиме заторможенного ротора.

При пусковых токах электродвигателя на выходе блока 16 напряжение логической единицы появляется периодически с частотой 50 Гц. Соответственно инвертор 13 и транзисторный ключ

8 также срабатывают с этой частотой в момент положительной полуволны напряжения на выходе усилителя 20. В момент открытого состояния ключа 8 на выходе блока 22 сравнения появляется сигнал логической единицы, но

1408490 одновременно на выходе ицвертора 13 появляется сигнал логического нуля, поэтому логическая схема 2И-HF. своего положения не изменяет, и на выходе блока управления 12 присутствует сигнал логического нуля. Таким образом, логическая схема 2И-HE 16 осуществляет блокировку от срабатывания защиты в момент дополнительного по догрева термодатчика 10.

В период протекания пусковых токов при отрицательной полуволне напряжения на выходе усилителя 20 транзисторный ключ 8 закрьгг. В этот момент происходит измерение сопротивления термодатчика 10 и на выходе усилителя 26 появляется напряжение, пропорциональное температуре электролвигателя 11. При появлении на выходе усилителя 26 напряжения, превышающего напряжение порога срабатывания комларатора 28 (что соответствует возрастаниго температуры до предельно допустимой ) на выходе блока 22 сравнения появляется сигнал логической единицы, который поступает на первый вход элемента 2И-HF.. Одновременно на второй вход этого элемента поступает также сигнал логической единицы от инвертора 13 и элемент 2И-HF. 15 переключается, на выходе инвертора 14 появляется сигнал логической единицы.

Срабатывает исполнительный орган 2 и электромагнитный пускатель 5 отключает электродвигатель от сети.

В нормальном режиме работы электродвигателя 11 происходит измерение сопротивления термодатчика 10. На выходе 33 блока 22 сравнения возникает

40 напряжение, пропорциональное температуре термодатчика, а следовательно, электродвигателя. С помощью подстроечного резистора 24 при изготовлении устройства балансируется измерительный мост 23, а с помощью резистора 27 выбирается масштаб выходного напря -... жения. Резистором 29 устанавливается верхний предел контролируемого сопротивления термодатчика 10, а следова-. тельно, контролируется верхняя температура нагревания и обрыв термодатчи- ка, а резистором 31 — нижнее сопротивление термодатчика, т.е. режим его короткого замыкания.

В нормальном режиме работы на выходе блока 22 сравнения сигнал отсутствует. От блока 16 контроля нагрузки поступает напряжение, величина которого ниже порога срабатывания инвертора 13. Следовательно, на выходе инвертора 13 присутствует напряжение логической единигГьг, а на выходе блока

12 управления логический ноль.

При наругиении вентиляции, черезмерНоМ нагреве окружающей среды, постеленном увеличении механической нагрузки, снижении напряжения сети, перекосе фаз и других подобных аварийных режимах происходит медленное l10 вышение температуры электродвигателя.

В этих случаях сигнал на выходе блока

16 контроля нагрузки ниже порога срабатывания инвертора 13, и подогрев термодатчика 10 дополнительно токами не происходит. Устройство 22 сравнения осуществляет измерение сопротивле гия термодатчика, следовательно температуры обмотки электродвигателя.

При возрастании напряжения на выходе усилителя 26 выше порога срабатывания компаратора 28 на первом входе логической схемы 2И-НЕ 15 появляется сигнал логической единицы. На втором входе этого элемента также присутствует сигнал логической единицы, следовательно, на выходе его — логический ноль, а на выходе инвертора 14 логическая единица. Исполнительный орган 2 при этом срабатывает и произойдет отключение электродвигателя от сети.

Таким образом, снабжение устройства транзисторным ключом позволяет обеспечить дополнительный подогрев термодатчика только в период пуска и режима заторможенного ротора, что упрощает функциональные связи между отдельными блоками устройства, повышает надежность защиты.

- Кроме этого, снабжение устройства транзисторным ключом, блоком управления с двумя инверторами и логической схемой 2И-НЕ, связанной с выходом блока сравнения, позволяет организовать поочередной контроль сопротивления термодатчиков и их подогрев, что также повышает надежность защиты.

Снабжение устройства индикатором настройки, а блока контроля нагрузки . усилителем переменного тока с регулируемым коэффициентом усиления позволяет использовать одно и то же устройство для защиты и контроля тепло вого состояния многих электродвигателей в широком диапазоне их номинальных мощностей. 1 ZI08490

Использование двух фа э ных трансформаторов тока, вторичная обмотка которых вклк чена на разность тока двух фаэ и присоединена к входу усилителя переменного тока, позволяет надежно улавливать неполнофазные режимь1 при заторможенном роторе, что повышает надежность защи-.ы.

Применение двух компараторов на ныходе инвертирующе го усилителя блока сравнения и диодного элемента ИЛИ позволяет обеспечить. срабатывание защиты при обрыве или коротком замыкании цепи термодатчика, что также повышает надежность защиты.

Предлагаемое устройство проще и !, надежнее известного и обеспечивает

1 экономический эффект н связи с мень1 ,шими капитальными затратамн и экс1 плуатационными расходами. Формула изобретения

1. Устройство для тепловой защиты

; трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее блок питания, вход которого содержит клеммы для подключения к питаю1цей сети, термодатчик,,устанавливаемый внутри электродвига теля и соединенный с входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока управления, пер"вый выход которого соединен с входом исполнительного блока, блок контроля нагрузки, входы которого имеют клеммы для подключения к датчикам тока соот ветствующих фаэ питающей сети, о т л и ч а ю щ е е с .я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, в него дополнительно введены транзисторный ключ и индикатор настройки, при этом вход транзисторного ключа соединен с входом индикатора настройки и вторым Выходом блока управления, выход тран3 исто рпо 1 О клH)ча (. Оед1 11ен с Одн11м из выводов термодятчнка, Выход h:Iîêà ко11трОля нягp ýки соединен с Вторым

Входом блока управления.

2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления Выполнен на пос.педовательно соединенш 1х первом инверторЕ, логической схеме 2И вЂ” HF., втором иннерторе, при этом первый Вход логической схемы 2И-HF, является первым входом блока управления, Второй вход — вторым выходом блока, вход первого иннертора является вторым входом блока управления, а выход второго инвертора

РТ0 ПЕРВЫМ ВЫХОДОМ.

3. Устройство по п.1, о т л и

2р ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля нагрузки выполнен на двух трансформаторах тока, являющихся входами блока контроля нагрузки, вторичные обмотки которых соединень1 на разность токов и подключены к входу усилителя переменного тока с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого является выходом блока контроля нагрузки.

gg 4. Устройство ПО и.1, О т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок сравнения содержит резистивный измерительный мост, одно пт1ечо которого со ставляет термодатчик, являющийся входом бпока сравнения, к выходу реэистивного измерительного моста подключены последовательно соединенные дифференциальный и иннертирующий усилители, к ныходу последнего подключе4 ны неиннертирующим входом первый компаратор и иннертирующим входом — второй компаратор, выходы обоих компараторов подключены к соответствующим входам диодного элемента ИЛИ, выход

45 которого является выходом блока сравнения .

1408490 л вса

Составитель P.Àïîêèíà

Редактор С.Патрушева Техред А.Кравчук Ко екто Л.Патай, рр р

Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3357/54

П оизводственно-полиграфическое предприятие, г. У р д, у

Ужго о л. Проектная, 4