Устройство для температурной защиты электродвигателя

 

Изобретение относится к схемам защиты электрических машин, реагирующих на отклонения от нормальной температуры, а также реагирующих на чрезмерное повышение температуры, вызванное токовыми перегрузками и другими возмущающими воздействиями. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения возможности прогнозирования перегрева изоляции до недопустимого значения. Цель достигается размещением двух параллельных цепей из тиристореа одновременно на лобовых частях оЬмотки двух соседних фаз. Это дает возможность получать информацию о тепловом состояние всех обмоток электродвигателя. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 H 02 Н 5/04, 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666211/07 (22) 24.03.89 (46) 07,05.91. Бюл. N 17 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) Н.Я.Портной, В.Г. Стройников, А.Н.Коваленко, И.К.Зюзин, В, Ô.Kðàâ÷åHêo, И.С.Мельник и A.M.×åðíîóñîa (53) 621.316.925(088.8) (56) Богаенко И. Н. и др. Температурная защита асинхронных электродвигателей. — Киев: Техника, 1987 с. 94.

Авторское свидетельство CCCP¹ 1415316, кл. Н 02 Н 5/04, 1987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ

ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к схемам защиты электрических машин, реагирующих на отклонения от нормальной температуры, а также реагирующих на черезмерное повышение температуры, вызванное токовыми перегрузками и другими возмущающими воздействиями.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения возможности прогнозирования перегрева изоляции обмоток до недопустимого значения.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-5 диаграммы работы устройства; на фиг. 6 — схема термодатчика; на фиг. 7 — графики температур срабатывания.

Устройство состоит из термодатчика 1, выполненного из двух последовательно включенных цепей, содержащих параллельно включенные позисторы 1а и 1б соответ;,,5UÄÄ 1647741 А1 (57) Изобретение относится к схемам защиты электрических машин, реагирующих на отклонения а- нормальной температуры, а также реагирую цих на черезмерное повышение температуры, вызванное токовыми перегрузками и другими возмущающими воздействиями. Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения возможности прогнозирования перегрева изоляции до недопустимого значения. Цель достигается размещением двух параллельных цепей из тиристорсв одновременно на лобовых частях обмотки двух соседних фаз.

Это дает возможность получать информацию о тепловом состоянии всех обмоток электродвигателя.? ил. ственно на меньшую и большую температуры срабатывания, каждая последовательная часть цепи теомодатчика устанавливается одновременно на лобовых О частях обмотки двух соседних фаз.

Благодаря такому размещению двух па- 4 раллепьных цепей удается в полном объеме 3 получать информацию о тепловом состоянии всех обмоток электродвигателя. В двух фь фазах обмоток электродвигателя имеются а клеммы для подключения соответственно первичных обмоток двух трансформаторов р

2 и 3 тока, вторичные обмотки которых соединены соответственно с входами первого

4 и второго 5 фильтров, выходы фильтров соединены с входами сумматора 6. Импульсный генератор 7. соединен с первым входом регулятора 8 скважности, второй вход которого соединен с выходом сумматора 6.

Выходы регулятора 8 скважности подключены к позисторам 1. причем первый из них

1647741

Uun имп э — —, т

Rn+ Rg Т

55 подключен через первый резистор 9, а второй — непосредственно. Параллельно выводам термодатчика из поэисторое 1 подключены последовательно соединенные между собой диод 10 и конденсатор 11, Параллельно конденсатору 11 подключен вход усилителя 12, к выходу которого подсоединены последовательно соединенные второй

13 и третий 14 резисторы. Второй ключ 15 подсоединен входами к входу второго резистора 15, первый ключ 16 — к выходу усилителя 12. Выход первого ключа 16 связан с первым исполнительным органом 17 и коммутационным а1, аратом 18, а выход второго ключа 15 связан с вторым исполнительным органом 19, Устройство работает следующим образом.

Исполнительный генератор 7 вырабатывает импульсы прямоугольной формы положительной полярности, стабильной частоты и длительности (фиг. 2). Импульсы напряжения подаются с выхода генератора

7 на первый вход регулятора 8 скважности, при этом в термочувствительной цепи, состоящей из термодатчика (позисторое) 1 и первого резистора 9, подключенных к выходам регулятора 8 скеажности, протекает импульсный ток (фиг. 3), который создает соответственно падение напряжения на термодатчике из позисторов 1 и первом резисторе 9.

Падение напряжения, пропорциональное электрическому сопротивлению позисторов 1, подается на конденсатор 11 через диод 10. Одновременно на второй вход регулятора 8 скеажности подается напряжение с сумматора б, поступающее с вторичных обмоток первого трансформатора 2 тока и второго трансформатора тока 3 соответственно через первый 4 и второй 5 фильтры, пропорциональное сумме токов в фазных обмотках .защищаемого электродвигателя, что позволяет более точно формировать управляющий сигнал на втором входе регулятора 8 скважности.

Напряжение, поступающее с сумматора 6 на второй вход регулятора 8 скважности, является для него управляющим и влияет на длительность импульсов тока, протекающего в термочуестеительной цепи, состоящей из позисторов 1 и первого резистора 9. С увеличением нагрузки электродвигателя потребляемый им ток увеличивается и одновременно увеличиваются управляющее напряжение и длительность импульсов тока, протекающего в термочувствительной цепи (фиг. 4.и 5).

При минимальном токе в обмотках электродвигателя и небольших перегрузках (например, до 2 4), когда скорость нарастания температуры обмоток электродвигателя мала, по термочувствительной цепи — поэисторам . 1 и первому резистору 9 протекает импульсный ток, не вызывающий саморазогрев позисторов 1.

Динамическая погрешность позисторов в этом случае практически отсутствует и их тепловое состояние, а соответственно, и электрическое сопротивление on ределяются тепловым состояниям обмоток электродвигателя.

При больших перегрузках, например, больше 2 н, когда скорость нарастания температуры обмоток заметно увеличивается и динамическая погрешность позисторов 1 также увеличивается, длительность импульсов тока, протекающего в термочувствительной цепи. возрастает пропорционально токовой нагрузке электродвигателя и зэ счет этого происходит дополнительный нагрев позисторов 1, что обеспечивает их ускоренное срабатывание и компенсацию динамической погрешности (инерционности позисторов). Величина эквивалентного тока, протекающего в термочувствительной цепи. определяется выражением где U< — напряжение источника питания;

2 R1a Rlb

К n = — суммарное сопроВ>a + В Ь тивление позисторое (фиг, 6);

R>a, R)b — параллельно включенные позисторы одной из цепей соответственно на меньшую и большую температуры срабатывания;

Rg — сопротивление первого резистора

9;

tvvrt — длительность импульса тока, протекающего в термочувствительной цепи;

Т вЂ” период импульса тока.

Таким образом, нагрев позисторов R>a и

Ви до температуры срабатывания может происходить вследствие их нагрева от обмоток электродвигателя (при небольших перегрузках электродвигателя до 24) или их комбинированного нагрева обмоток электродвигателя и за счет тока, протекающего по позисторам R< и R>e (при больших перегрузках электродвигателя и токах больше 2

1,). Так как позисторы R)a и 816 имеют разные классификационные температуры срабатывания — меньшую и большую (фиг. 7), то и срабатывание их при нагреве происходит постепенно: вначале позисторы R1a, вызывая подачу световой или звуковой сигнали1б47741 п " ип

R,«ï + R9 зации, а затем позисторы R>e, обеспечивая аварийное отключение перегретого электродвигателя.

Для качественной и стабильной работы термочувствительной цепи величины сопротивлений R)a и Rm термодатчика должны подбираться примерно одинаковым в исходном холодном состоянии, При достижении температуры срабатывания позисторов Р1 электрическое сопротивление их резко возрастает, что приводит к увеличению суммарного сопротивления R падения напряжения на нем и напряжения на конденсаторе 11 согласно выражения

Если учесть, что в исходном "холодном" состоянии сопротивления позисторов й)д и

R>o примерно равны, то при срабатывании позисторов R 1a суммарное сопротивление

R ..и позисторов 1 увеличивается почти вдвое и определяется суммарной величиной сопротивления позисторов Rio, которые еще не достигли температуры срабатывания и имеют небольшое сопротивление. Падение напряжений на суммарном сопротивлении R n позисторов 1 s рассматриваемом случае подается через диод 10 на конденсатор 11 и далее через усилитель 12 на последовательно соединенные второй 13 и третий 14 резисторы, образую:дие делитель напряжения. Если падение напряжения на втором резисторе 13 достигает порога срабатывани второго ключа 15, то срабатывает второй исполнительный орган

19, воздействуюший на световую или звуковую сигнализацию, что свидетельствует о приближении к недопустимому перегреву изоляции обмоток электродвигателя. Если дежурный оператор, получив упреждающий сигнал. не может изменить режим работы

Электродвигателя или временно вывести его из работы, перейдя на работу с другим механизмом, процесс нагрева обмоток электродвигателя продолжается до срабатывания позисторов Рм, рассчитанных на большую температуру срабатывания. 8 этом случае падение напряжения на суммарном сопротивлении R:и позистором 1 еще больше увеличивается. что приводит к увеличению напряжения на делителе напряжения, выполненном из последовательно соединенных второго 13 и третьего 14 резисторов, Если напряжение на делителе 13 (14) напряжения достигает порога срабатывания первого ключа 1б. то срабатывает первый исполнительный орган

17, воздействующий на коммутационный

50 аппарат 18, и перегретый электродвигатель отключается от источника питания. При этом напряжение срабатывания ключей 15 и 16 определяется только суммарным сопротивлением R -, позисторов 1 и не зависит от величины тока в термочувствительной цепи.

В режиме нормальных частых пусков (что характерно для многих электроприводов), когда электродвигатель уже достаточно нагрет, зэ счет теплового действия эквивалентного тока1э, протекающего в термочувствительной цепи, может произойти опережающее срабатывание позисторов 1, хотя температура обмоток электродвигателя че превышает допустимой для данного класса негревостойкости изоляции. Для устранения опережающего срабатывания позисторов 1 фильтры 4 и 5 обеспечивают нарастание управляющего сигнала на втором входе рег улятора 8 скважности, поступающее с сумматора 6 в зависимости от времени действия пускового тока.

8 предлагаемом устройстве достигается относительно высокая точность срабатывания защиты электродвигателя благодаря протекэни1о по позисторам, встроенным в обмотку электродвигателя, импульсною тока, пропорционального величине тока в фазных обмотках, за счет чего обеспечивается компенсация динами каской погрешности позисторов при любых скоростях нарастания температуры обмотки, зависящей от нагрузки электродвигателя, и по сравнению с прототипом обеспечивается функция прогнозирования возможности перегрева путем введения сигнализации о приближении температуры нагрева изоляции обмоток к недопустимому значению при любых режимах работы электродвигателя.

Экономическая эффективность изобретения определяется увеличением срока службы электродвигателя между капитальными ремонтами, уменьшением общего числа отказов электрооборудования за счет сохранения целостности изоляции обмоток электродвигателя при перегрузках и повышением непрерывности технологических процессов за счет большей информативности о тепловом режиме электродвигателей, Предлагаемое устройство может быть использовано для защиты от перегрева электродвигателей как общепромышленного, так и специального назначения.

Формула изобретения

Устройство для температурной защиты электродвигателя. содержащее термодатчик, выполненный в виде позисторов. предназначенных для установки в лобовых частях обмоток электродвигателя, параллельно выводам термодатчика подключены последовательно соединенные диод и конденсатор, два трансформатора тока, предназначенные для включения в соответствующие фазы питания электродвигателя, импульсный генератор, соединенный с первым входом регулятора скважности, первый выход которого через резистор. а второй — непосредственно подключены к выводам термодатчика, к вторичным обмоткам трансформаторов тока подключены соответственно первый и второй фильтры, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого соединен с вторым входом регулятора скважности, первый ключ, выход. которого соединен с входом исполнительного органа, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения возможности прогнозирования перегрева изоляции обмоток до недопустимого значения, в него дополнительно вв дены усилитель, второй N третий резисторы, образующие делитель напряжения, второй ключ, второй исполни5 тельный орган, при этом вход усилителя подключен параллельно конденсатору, выход — к последовательно соединенным второму и третьему резисторам, второй ключ подсоединен входами к второму резистору.

10 первый ключ входами — к выходу усилителя, выход второго ключа соединен с входом втораго исполнительного органа, а термодат-. чик выполнен состоящим из двух последовательно включенных цепей, содер35 жащих каждая параллельно соединенные позисторы соответственно на меньшую и большую температуры срабатывания, при этом каждая параллельная цепь предназначена для установки на лобовых частях об20 мотки двух соседних фаз, 1547741, 04 . 449 ва фиг. 7

Составитель К.Шилан

Техред М.Моргентал Корректор О.Ципле

Редактор О.Головач

Заказ 1408 Тираж 398 Подписное и отк ытиям при ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Уж р д, у . р .У ro о л.Гага ина, 101