Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты обмоток электродвигателей от конденсации влаги. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем контроля температуры обмоток электродвигателя методом сопротивления. Цель достигается посредством создания превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды и автоматического поддержания этого превышения в период технологических пауз путем пропускания по обмоткам электрического тока. В устройстве к обмоткам 1 и термостабильному шунту 2, соединенным последовательно с помощью коммутатора 3, подключены параллельно преобразователи напряжение-напряжение 4 и ток-напряжение 5 через фильтры низкой частоты 6 и 7 и ограничители 8 и 9. Выходы преобразователей 4 и 5 подключены к блоку деления 10, выход которого соединен с масштабным усилителем 11. На второй его вход подключен задатчик 12 температурного коэффициента материала обмоток 12. Сигнал температуры обмоток, снимаемый с выхода масштабного усилителя 11, поступает на первый вход разностного усилителя 13, на второй вход которого подключен датчик 14 температуры окружающей среды. Сигнал разности температур поступает на блок сравнения 15 с задатчиком 16 превышения температуры обмоток и далее на блок 17 формирования управляющих воздействий. Он регилирует напряжение, подаваемое на обмотки 1 через исполнительный элемент 18. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И1

А1 (51)5 Н 02 Н 7/08, 5/04, Н 02 К 3/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4466929/24-07 (22) 02,08 ° 88 (46) 30.11.90. Бюл. У 44 (71) Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Н.А.Корчемный, Н.А.Исупов, А.Ф.Филоненко и М.Т.Гирченко (53) 6Z 1. 316. 925 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1367106, кл. Н 02 К 5/12, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 1045324, кл. Н 02 К 3/44, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБМОТОК

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ OT КОНДЕНСАЦИИ

ВЛАГИ (57) Изобретение относи гся к электротехнике и может бьггь использовано для защиты обмоток электродвигателей от конденсации влаги. Цель изобретения — расширение области применения устройства путем контроля температуры обмоток электродвигателя методом сопротивления. Цель достигается посредством создания превышения темпера. туры обмоток над температурой окружающей среды и автоматического поддер2 жания этого превышения в период технологических пауз путем пропускания по обмоткам электрического тока. В устройстве к обмоткам 1 и термостабильному шунту 2, соединенным последовательно с помощью коммутатора 3, подключены параллельно преобразователи напряжение — напряжение 4 и ток — напряжение 5 через фильтры 6 и 7 низкой частоты и ограничители 8 и 9. Вь:.оды преобразователей 4 и 5 подключены к блоку 10 деления, выход которого соединен с масштабным усилителем 11. На второй его вход подключен задатчик

12 температурного коэффициента материала обмоток, Сигнал температуры

Л обмоток, снимаемый с выхода масштабного усилителя 11, поступает на первый р вход разностного усилителя 13, на вто- рой вход которого подключен датчик 14 температуры окружающей среды. Сигнал разности температур поступает на блок 15 сравнения с задатчиком 16 пре- вышения температуры обмоток и далее на блок 17 формирования управляющих ф воздействий. Он регулирует напряжение, подаваемое на обмотки 1 через исполни- гельный элемент.18. 3 ил.

1610535

«}лзобретение or}}ac«inÿ к электротехнике и может быть использована для защиты обмоток электроцвигателей ат конденсации влаги.

Цель изобретений — расширение области. применения устройства путем контроля температуры обмоток элект родвигателя методам сопрот}лвле}пля и повышение эксплуатационной надеж- )0 ности.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 и 3 — принципиальная электрическая схема устройства для защиты обмоток электродвига- 15 теля от конденсации влаги.

Устройство содержит обмотки 1 электродвигателя и термостабильный шунт 2, включенные последсвательно посредством вторых контактов коммута- ?0 тора 3, к которым параллельно подключены преобразователи напряжение — напряжение 4 и ток — напряжение 5 че- рез первый и второй д}и}}ьтры 6 и 7 низкой частоты, соединенные между собой последовательно, и первьй 8 и второй 9 ограничители. Выходы преобразователей 4 и 5 включены к входам блока 10 деления, выход .которого подсоединен к первому входу масштабнога 30 усилителя 11, к второму входу которо-го подключен эадатчик 12 температурного коэффициента материала обмоток, а к выходу — первый вход разностного усилителя 13, на второй вход которого присоединен датчик 14 температуры окружа}ощей среды, а на выход — перBbIH вхсд блока 15 сравнения,, на второй вход которого подключен задатчик

16 превышения температуры обмоток над }0 температурой окружающей среды, а выход соединен с входом блока 17 формирования управляющих воздействий„. выход которого подключен к управляющему входу испалнительнога элемента 18, через } который посредством первых контактов каммутàropa 3 источник 19 питания под,— ключен к паследовятелыа соединен}}bIII термостабильному }}}у}}ту 2 и обмоткам

Вход блока 20 питания -.. рез первые 5 } контакты коммутатора 3 подключен к источнику 19 питания. Первый выход бпака 20 питания г}о,"}ключен к преобразователям напряжение — напряжение 4 и ток — напряжение 5, блоку деления 10, блоку 17 формирования управляющих HQ3действий„ а второй выход подключен к масштабному усилителю l1, задатчику 12 температурного коэффициента материала обмоток, разностному усилителю 13, датчику 14 температуры окружающей среды, блоку 15 сравнения и эадатчику 16 превышения температуры обмоток,, Коммутатор 3 состоит из коммутационного устройства 21, вторых контактов 22, первых контактов 23, коммутационного устройства 24, третьих контактов 25, блок-контактов 26, кнопок

"Пуск" 27 и "Стоп" 28, четвертых контактов 29. Преобразователи напряжение — напряжение 4 и ток — напряжение 5 состоят из операционных усилителей 30 и 31 с резисторами 32 и 33.

Первый б и второй 7 фильтры низкой частоты представляют собой резистивно-емкостные контуры 34,35 и 36,37, Первый 8 и второй 9 ограничители состоят из диодов 38,39 и 40,41 и резисторов 42 — 45 и 46 — 49, Блок 10 деления состоит из аналогового перемножителя 50 и операционного усилителя 51 с резисторами 52 — 57. Масштабный усилитель 11 выполнен на операционном усилителе 58.и резисторах 59 и 60.

Задатчик 12 температурного коэффициента материала обмоток выполнен в виде делителя напряжения из резисторов

61 — 63. Разностнь}й усилитель 13 выполнен на операционном усилителе 64 с резисторами 65 — 68.

Датчик 14 температуры окружающей среды представляет собой терморезистор 69, включенный в цепь делителя напряжения из резисторов 70 — 73 и стабилитрона 74. Блок 15 сравнения выполнен на базе разнастнага усилителя на специальном усилителе 75 и резисторах 76 — 79. Задатчик 16 превышения температуры обмоток выполнен

B виде делитcJ :я напряжения из резисторов 80 и 81. Блок 17 формирования управляющих вс здействий состоит иэ транзисторов Я" и 83, диода 84, конденсатора 85 и резисторов 86 — 93.

Параметры =",àðÿäíîé цепочки, а также величина напряжения, поступающего в цепь зарядного конденсатора 85 определяют угол открытия тиристора 18 соответстве}}на„ величину напряжения, подаваемого }}а обмотки 1 электродвигателя. Причем параметры блока подобраны так, то при отсутствии сигнала на выходе блока 10 деления на тиристаре }8 устанавл}.вается минимальный угол открытия.

Блок 20 питания .выполнен из трансформатора 94 с дву}}я вторичными абмот1610535 ками, которые питают выпрямительные мосты на диодах 95 — 98 и 99 — 102.

В цепи фильтрации и стабилизации напряжения стоят транзистор 103, стабилитроны 104 — 106, конденсаторы 107112, резисторы 1 13 — 115.

Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги работает следующим образом.

При остановке электродвигателя, осуществляемой с помощью кнопки 28, коммутационное устройство 24 отключается. Через контакты 25 подается питание на коммутационное устройство 21, которое, срабатывая, своими койтактами 22 и 23 осуществляет подключение обмоток 1 электродвигателя к устройству защиты и запитывает это устройство.

Рассмотрим возможные случаи при эксплуатации устройства °

При включении устройства температура обмоток равна температуре окружающей среды, Поскольку при отсутствии сигнала на выходе блока 10 деления тиристор 18 пропускает минимальный ток, равный порогу чувствительности преобразователей 4 и 5 напряжение — напряжение и ток — напряжение, на обмотке 1 и термостабильном шунте 2 появляются и:",ения пульсирующего напряжения, Иежду обмоткой 1 и шунтом 2 и преобразователями 4 и 5 установлены первый и второй фильтры низкой частоты 34, 35 и 36,37, осуществляющие отделение постоянной составляющей из пульсирующего напряжения,и первый и второй ограничители амплитуды сигналов на диодах 38,39 и 40,41, На вьгсоде преобразователя

4 напряжение — напряжение выделяется сигнал, пропорциональный падению постоянного напряжения на обмотках 1, а на выходе преобразова;-еля 5 ток напряжение выделяется сигнал, пропорциональный току обмоток 1. Блок 10 деления производит деление этих сигналов и выдает на выходе сигнал, пропорциона -.ьный активному сопротивлению обмоток i.,"tàëåå этот сигнал поступает на масштабный усилитель 11, где он преобразуется ь сигнал, пропорциональный температуре обмоток электродвигателя 1, при этом на один из вхо- дов масштабного усилителя 11 подается напряжение, пропорциональное температурному коэффициенту материала обмоток 1 от задатчика 12 температурного коэффициен га.

Действительно, на выходе преобра5 зователя 5 ток — напряжение выделяется сигнал, пропорциональный току обмоток 1: где U — падение постоянного напряже5 ния, равное сигналу на выходе преобразователя 5;

К вЂ” масштабный коэффициент преоб( разователя 5;

R — сопротивление термостабиль1 ного шунта 2.

При этом произведение 11 К» равно падению постоянного напряжения на

20 шунте 2. Так как обмотки 1 и шунт 2 соединены последовательно, то этот ток общий для них. Падение постоянного напряжения на обмотках 1 равно

< 4 2

25 где U4 — падение постоянного напряжения, равное сигналу на выходе преобразователя 4;

К вЂ” масштабный коэффициент преобразователя 4.

Блок 10 деления делит напряжение

U4 на напРЯжение Из:

04 1Л»/Kz 13» K Kz

--=------К = — -----K =R К

11 ГР /K a r R, ь оь где K — масштаб ный коэффициент бло35 ка 10 деления;

К вЂ” сбщий масштабный коэ<Яициент, К=К K2K3/R, так как R „ величина тоже постоянная, Следовательно, изменение активного

40 сопротивления обмоток 1 регистрируется блоком 10 деления.

Если за сопротивление обмоток 1 в холодном состоянии принять его значение, приведенное к 15 С, то температуо

45 ра горячих обмоток равна

Rz Rsr 250

Ч =?50--- — -+15=- — R -235, 2 - )г, Р, 2. где Rz, R — сопротивление обмоток в горячем состоянии и о

50 при температуре 15 С.

Как видно из формулы, для получения сигнала температуры обмоток 1 необходимо из сигнала на выходе блока 10 деления вычесть сигнал, иропор55 циональный постоянному коэффициенту 235. Эту функцию выполняет масштабный усилитель 11 совместно с задатчиком 12 температурного коэффициента.

1610535

С выхода масштабного. усилителя 11 сигнал, пропорциональный температуре обмоток 1, поступает на первый вход разностного усилителя 13, на

5 второй вход которого поступает сигнал пропорциональный температуре окружающей среды от датчика 14.Так как температура обмоток равна температуре окружающей среды, на выходе разностного усилителя 13 сигнал равен нулю, равен нулю также сигнал на первом входе блока 15 сравнения. Но на втором входе этого блока существует опорное напряжение задатчика 16 превышения температуры обмоток, которое передается на вход блока 17 формирования управляющих воздействий, открывающего тиристор 18. При прохождении тока обмотки 1 нагреваются. Активное сопротивление обмоток повышается, что приводит к повышению сигнала на выходе масштабного усилителя 11. На вы- . ходе разностного усилителя 13 появляется сигнал разности температур обмо- 25 моток и окружающей. среды. Следова— тельно, на выходе блока 15 сравнения сигнал уменьшается, так как происходит вьгчитание иэ опорного напряжения сигнала разности температур. Уменьша- >р ется также сигнал на входе блока 17 формирования управляющих воздействий, уменьшающий угол открытия тиристора 18.

В результате уменьшается приложенное к обмоткам 1 электродвигателя напряжение, уменьшаются ток и интенсивность нагрева обмоток 1.

При достижении заданного превышения температуры обмоток 1 над темпера турой окружающей среды, равного 5 — 4О

8 С, сигнал с разностного усилителя о

13 полностью компенсируется сигналом задатчика 16 превышения температуры обмоток и на входе блока 17 формирова— ния управляющих воздеиствий сигнал 45 равен нулю. Сопротивление в цепи зарядной емкости 85 при наладке подбирается таким образом, что угол открытия тиристора 18 и, соответственно, величина тока через тиристор к обмоткам 1 обеспечивают в последнем выделе— ние тепла, равного по количеству теплопотерям электродвигателя в окружающую среду при заданном превышении тем..ературы обмоток над температурой окружающей среды.

Рассмотрим принцип работы устройства в момент отключения электродвигателя, когда температура обмоток 1 достигает величины, значительно превышающей заданное значение превышео ния, равное 5 — 8 С. При этом сигнал на выходе блока 15 сравнения меняет свою полярность, и блок 17 формирования управляющих воздействий запирает тиристор 18 до минимума. В процессе остывания электродвигателя разность температур обмоток и окружающей среды уменьшается. При достижении превышения температуры заданного значения тиристор 18 открывается и по обмоткам 1 электродвигателя протекает ток, равный компенсации теплопотерь.

При включении электродвигателя в любой момент времени устройство защиты мгновенно отключается.

Таким образом, предлагаемое устройство для защиты обмоток электродвигателей от конденсации влаги по сравнению с известным позволяет использовать его с электродвигателями без вмешательства в его обмотку, что позволяет повысить эксплуатационную надежность электродвигателей и снизить трудовые затраты по техническому обслуживанию.

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги, содержащее коммутатор, первый вход которого имеет клеммы для подключения к питающей сети, первый выход его подключен к силовому входу исполнительного элемента, а второй выход имеет клеммы для подключения к обмоткам электродвигателя, датчик температуры окружающей среды, ограничитель, задатчик превышения температуры обмоток, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, повышения эксплуа— тационной надежности, в него дополнительно введены термостабильный шунт, выход которого через вновь введенный фильтр низкой частоты и ограничитель подключен к входу вновь введенного преобразователя ток — напряжение, выход которого соединен с входом вновь введенного блока деления, преобразователь напряжение — напряжение. вход которого через вновь введенные вторые ограничитель и фильтр низкой частоты подключен к клеммам для подсоединения обмоток электродвигателя, другой вход преобразователя напряжение

1610535

l0 напряжение соединен с вторым входом преобразователя ток - напряжение, вторым входом блока деления, входами вновь введенных блока питания и блока формирования управляющих воздействий, 5 выход преобразователя напряжение — напряжение соединен с третьи г: входом блока деления, выход которого через вновь введенный масштабный усилитель соединен с входом вновь введенного. раэностного усилителя, вход датчика температуры окружающей среды соединен с выходом блока питания, вторым входом разностного усилителя, входами вновь введенного блока сравнения, эадатчика превышения температуры обмоток и вторым входом масштабного усилителя, третий вход которого через вновь введенный эадатчик температур- 20 ного коэффициента соединен с входом

I датчика температуры окружающей среды, выход которого соединен с третьим входом разностного усилителя, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом эадатчика превышения температуры, выход блока сравнения подключен к второму входу блока формирования управляющих воздействий, выход которого через последовательно соединенные исполнительный орган и термостабильный шунт подключен к второму входу коммутатора, первый выход коммутатора подключен к другому входу блока питания, а второй выход первого фильтра ниэкой частоты соед,анен с вторым входом второго фильтра низкой частоты.

1610535

Составитель К.1Фшан

Техред Л.Сердюкова

Редактор M.Ïåòpîâà

КоРРектоР О.Кравцова

Заказ 3742 Тираж 477 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Уж.-ород, ул. Гагарина, 101