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 -уменьшение расхода электроэнергии в широком диапазоне изменения температуры и влажности окружающей среды. Защита осуществляется 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 последоватепьно соединенным обмоткам 1 и термостабильному шунту 2 подключены параллельно преобразователи напряжение-напрмжение 4 и ток-напряжение 5 через фильтры б и 7 низкой частоты и ограничители 8 и 9. Выходы преобразователей 4 и 5 подключены к блоку 10 деления, выход которого соединен с масштабным усилителем 11, на второй вход которого подключен задатчик 12 температурного коэффициента материала обмоток. 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 15 сравнения с задатчиком 16 превышения температуры обмоток и далее на блок 17 формирования управляющих воздействий, который регулирует напряжение, подаваемое на обмотки 1 через исполнительный элемент 18. 2 ил. VI сл 00 VI СЛ сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ,ОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOIV Y СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4679177/07 (22) 14.04.89 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (71) Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Н.А.Корчемный. M.T. Гирченко, Н.А.Юсупов, С.M.Ãèð÷åíêo и Л.Т,Лукашенко (56) Авторское свидетельств з СССР

ЬЬ 1045324, кл, Н 02 Н 7/08, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 1683115, кл. Н 02 Н 7/08, 1988.

Авторское свидетельство СССР (Ф 1610535, кл. H 02 Н 7/08, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ 3/-ЩИТЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВ ЛГАТЕЛЯ QT КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты обмоток электродвигателей от конденсации влаги, Цель изобретения — уменьшение расхода электроэнергии в широком диапазоне изменения температуры и влажности окружающей среды. Защита осуществляется посредством сс здания превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды и автоматического под- .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от конденсации влаги обмоток электродвигателей, работаю их со значительными ïåрерывами между включениями в местах с изменяющимися влажностью и температурой окружающей среды, Целью изобретения является уменьше-. ние расхода электроэнергии з широком ди„„5U„„1758755A1 (si>s Н 02 Н 7/08, 5/04 Н 02 К 3/44 держания этого превышения в период технологических пауз путем пропускания по обмоткам электрического тока. В устройстве к последовательно соединенным обмоткам 1 и термсстабильному шунту 2 подключены параллельно преобразователи напряжение-напряжение 4 и ток — напряжение 5 через фильтры б и 7 низкой частоты и ограничители 8 и 9. Выходы преобразователей 4 и 5 подключены к блоку 10 деления, выход которого соецинен с масштабным усилителем 11, на второй вход которого подключен зэдатчик 12 температурного коэффициента материала обмоток. Сигнал температуры обмоток. снимаемый с выхода масштабного усилителя 11, поступает на первый вход разностного усилителя 13. на второй вход которого подключен датчик 14 температуры окГужающей среды. Сигнал разности температур поступает на блок 15 сравнения с задатчиком 16 превышения температуры обмоток и далее на блок t7 формирования управляющих воздействий, который регулирует напряжение, подаваемое на обмотки 1 через исполнительный элемент 18. 2 ил. апаэоне изменения температуры и устройства в зависимости влажности окружающей среды, На фиг.1 представлена блок-схема; на фиг.2 — принципиальная электрическая схема устройства для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги, Устройство содержит (фиг.1 и 2) обмотки электродвигателя 1 и термостэбильный

1758755 10

30

40 билитрона 85 шунт 2, включенные последовательно посредством вторых контактов коммутатора 3, к которым параллельно подключены преобразователи напряжение — напряжение 4 и ток — напряжение 5 через первый и второй фильтры низкой. частоты 6 и 7, соединенные между собой последовательно, и первый и второй ограничители 8 и 9. Выходы преобразователей 4 и 5 включены к входам блока деления 10, выход которого подсоединен к первому входу масштабного усилителя 11, к второму входу которого подключен выход задатчика температурного коэффициента материала обмоток 12, а к выходу — первый вход разностного усилителя 13, на второй вход которого присоединен выход первого датчика температуры окружающей среды

14, а на выходе первый вход блока сравнения 15, на второй вход которого подключен выход задатчика превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды 16, а выход соединен с входом блока формирования управляющих воздействий

17, выход которого подключен к управляющему входу исполнительнОго элемента 18, через который посредством первых контактов коммутатора 3 источник питания 19 подключен к последовательно соединенным термостабильному шунту 2 и обмоткам 1.

Вход первого блока питания 20 через первые контакты коммутатора 3 подключен к источнику питания 19. Первый выход первого блока питания 20 подключен к преобразователям напряжение — напряжение 4 и ток — напряжение 5, блоку деления 10, блоку формирования управляющих воздействий

17, а второй выход — к масштабному усилителю 1 i, задатчику температурного коэффициента материала обмоток 12, разностному усилителю 13, первому датчику температуры окружающей среды 14, блоку сравнения

1", задатчику превышения температуры обмоток 16, На первый вход первого компаратора 12 подключен задатчик температуры окружающей среды 22, на второй вход— выход второго датчика температуры окружающей среды 23, на выход — вход первого транзисторного ключа 24, выход которого присоединен к входу задатчика относительной влажности окружающей среды 25, выход последнего соединен с первым входом второго компаратора 26,на второй вход ко-. торого подключен выход датчика относительной влажности окружающей среды 27.

Выход второго компаратора 26 подключен к входу второго транзисторного ключа 28.

Второй блок питания 29 своим входом подключен к третьему выходу коммутатора 3, первым выходом — к первому компаратору

21, задатчику температуры окружающей среды 22, второму датчику температуры окружающей среды 23, первому транзисторному ключу 24, задатчику относительной влажности окружающей среды 25, второму компаратору 26, датчику относительной влажности окружающей среды 27, вторым выходом — к второму транзисторному ключу

28.

Коммутатор 3 состоит из коммутационного устройства 30, вторых контактов 31, первых контактов 32, коммутационного устройства 33, третьих контактов 34, блок-контактов 35, кнопок "Пуск" 36, * Стоп 37, четвертых 38, пятых 39 и шестых 40 контактов.

Преобразователи напряжение — напряжение 4 и ток — напряжение 5 состоят из операционных усилителей 41 и 42 с резисторами 43 и 44, Первый 6 и второй 7 фильтры низкой частоты представляют собой резистивноемкостные контуры 45, 46 и 47,48

Пе;.вый 8 и второй 9 ограничители состоят из диодов 49, 50 и 51, 52 и резисторов

53-56 и 57-60.

Блок деления 10 состоит из аналогового перемножителя 61 и операционного усилителя 62 и резистора 63-68, Масштабный усилитель 11 выполнен на операционном усилителе 69 и резисторах

70, 71.

Задатчик температурного коэффициента материала обмоток 12 выполнен в вкде делителя напряжения из резисторов 72-74.

Разностный усилитель 13 выполнен на операционном усилителе 75 с резисторами 7679, Первый датчик -=-мператуоы окружающей среды 14 представляет собой терморезистор 80, включенный в цепь делителя напряжения из резисторов 31 — 84 и стаБлок сравнения 15 выполнен на базе разностного усилителя на операционном усилителе 86 и резисторах 87 — 90, Задатчик превышения температуры обмоток 16 выполнен в виде делителя напряжения из резисторов 91, 92, Блок формирования управляющих воздействий

17 состоит из транзисторов 93, 94 диода 95, конденсатора 96 и резисторов 97-104. Паоаметры зарядной цепочки, а также величина напряжения, поступающего в цепь зарядного конденсатора 96, определяют угол открытия тиристора 18 и соответственно, величину напряжения, подаваемого на обмотки электродвигателя 1. Причем параметры блока подобраны таким образом, что при отсутствии сигнала на выходе блока деления 10 на тиристоре 18 устанавливается минимальный угол открытия.

1758755

Первый блок питания 20 выполнен из трансформатора 105 с двумя вторичными обмотками, которые питают выпрямительные мосты на диодах 106 — 109 и 110-113. В цепи фильтрации и стабилизации напряжения стоят транзистор 114, стабилитроны

115 — 117, конденсаторы 118 — 123, резисторы

124 — 126.

Первый компаратор 21 представляет собой специализированный операционный усилитель 127 с резисторами 128, 129.

Задатчик температуры окружающей среды 22 представлен делителем напряжения из резисторов 130, 131, Второй датчик температуры окружающей среды 23 состоит из делителя напряжения из резисторов 132, 133 и терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом 134, включенного параллельно резистору 133.

Первый транзисторный ключ 24 представлен транзистором типа п-р — n, Задатчик относительной влажности окружающей среды 25 представляет собой делитель напряжения из резисторов 135 — 137. Второй компаратор 26 состоит из специализированного операционного усилителя 138 с резистором 139 в цепи обратной связи. Датчик относительной влажности окружающей среды 27 представляет собой делитель напряжения из резисторов 140, 141 с влагочувствительным элементом 142, включеннымым параллельно резистору 141.

Второй транзисторный ключ 28 включает в себя резистор 143, соединенный в базой транзистора 144, в коллекторной цепи которого включено реле 145, зашунтированное диодом 146. Второй блок питания 29 выполнен из трансформатора 147 с двумя вторичными обмотками, питающими выпрямительные мосты на диодах 148 — 151 и 152—

155, В цепи фильтрации и стабилизации напряжения включены конденсаторы 156—

160, резисторы 161, 162 и стабилитроны

163, 164.

Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги (фиг.1 и

2) работает следующим образом, При остановке электродвигателя, осуществляемой с помощью кнопки "Стоп 37, коммутационное устройство 33 отключается. При этом размыкаются контакты 35 и 40, замыкаются контакты 34 в цепи питания коммутационного устройства 30 и контакты

38 в цепи питания второго блока питания 29.

Коммутационное устройство 30 не получает питания, так как в цепи питания имеется разомкнутый контакт 39 реле 145. Второй блок питания 29 подает питание к первому

21 и второму 26 компараторам, задатчику

55 температуры 22 и задатчику относительной влажности 25 окружающей среды, датчику относительной влажности 27 и второму датчику температуры 23 окружающей среды. первому 24 и второму 28 транзисторным ключам, Известно, что увлажнение обмоток электродвигателей происходит при определенном соотношении температуры t и относительной влажности р окружающей среды. Так увлажнение обмоток происходит, если:

1. т < 12 С, à p > 757,;

2, t )12 С, а р> 60/,.

Поэтому задатчик температуры 22 подобран таким образом, что при 120 С на выходе первого компаратора 21 появляется сигнал, открывающий транзисторный ключ

24, который, шунтируя резистор 137 в цепи задатчика относительной влажности 25. меняет заданное значение влажности 75 на

60 ь. При t < 12 С на выходе первого компаратора 21 сигнал равен нулю и задатчик относительной влажности 25 задает влажность 75%.

Если t < 12 C и (р > 75 или t 12ОC и

p > 607 на выходе второго компаратора

26 сигнал равен нулю и транзистор 144 открь|вается, запитывая реле 145, которое замыкает свой контакт 39 и запитывает коммута ц ион н ое устройство 30. П ри этом замыкаются контакты 31 и 32, то есть устройство включается в работу, При снижении t и р ниже заданных значений второй коммпаратор 26 переключится, закроется транзистор 144, обесточится реле 145, разомкнется контакт 39, что приведет к обесточиванию коммутационного устройства 30 и выключению устройства из работы, Рассмотрим возможные случаи при эксплуатации устройства, При включении устройства температура обмоток равна температуре окружающей среды, Поскольку при отсутствии сигнала на выходе блока деления .тиристор 18 пропускает минимальный ток, равный порогу чувствительности преобразователей 4 и 5 напряжение — напряжение и ток — напряжение, на обмотках 1 и термостабильном шунте 2 появляются падения пульсирующего напряжения, Между обмотками 1 и шунтом

2 и преобразователями 4 и 5 установлены первый и второй фильтры низкой частоты 6 и 7,осуществляющие отделение постоянной составляющей из пульсирующего напряжения, и первый и второй ограничители амплитуды сигналов 8 и 9, На выходе преобразователя напряжение — напряже1758755 ние 4 выделяется сигнал, пропорциональный падению постоянного напряжения на обмотках 1, а на выходе преобразователя ток — напряжение 5 выделяется сигнал, пропорциональный току обмоток 1. Блок деле- 5 ния 10 производит деление этих сигналов и выдает на выходе сигнал, пропорциональный активному сопротивлению обмоток 1.

Далее этот сигнал поступает на масштабный усилитель 11, где он преобразуется в 10 сигнал, пропорциональный температуре обмоток электродвигателя 1,при этом на один из входов масштабного усилителя 11 подается напряжение, пропорциональное температурному коэффициенту материала 15 обмоток 1 от задатчика температурного коэффициента 12.

Действительно, на выходе преобразователя ток — напряжение 5 выделяется сигнал, пропорциональный току обмоток 1: 20

I = — К1

1- 5

R1 где U5 — падение постоянного напряжения, равное сигналу на выходе преобразователя 5;

K1 — масштабный коэф >ициент преоб- 25 разователя 5;

R1 — сопротивление термостабильного шунта 2.

При этом произведение U5K1 равно падениюпостоянногэ напряжения на шунте 2. 30

Так как обмотки и шунт 2 соединены последовательно, то ток этот для них общий.

Падение постоянного напряжения на обмотках 1 равно:

U1 = 04 K2 )5 где U4 — падение постоянного напряжения, равное сигналу на выходе преобразователя 4;

К2 — масштабный коэффициент преобразователя 4, Блок деления 10 делит напряжение О4 40 на напряжение U5:

U4 U1/K2

U1 К1 К2 Кз=йабм К

I R1 где Кз — масштабный коэффициент блока деления 10;

К вЂ” общий масштабный коэффициент, К = К1К2Кз/R2, так как Rl — величина тоже постоянная.

Следовательно, изменение активного сопротивления обмоток 1 регистрируется блоком деления 10.

Если за сопротивление обмоток 1 s холодном состоянии принять его значение, приведенное к 15 С, то температура горячих обмоток равна:

V2 =250 -+15 =

R2 R15

R15

250 Р 235

R15 где R2, R15 — сопротивления обмоток в горячем состоянии и при температуре 15 С, Как видно из формулы, для получения сигнала температуры обмоток 1 необходимо из сигнала на выходе блока деления 10 вычесть сигнал, пропорциональный постоянному коэффициенту 235. Эту функцию выполняет масштабный усилитель 11 совместно с задатчиком температурного коэффициента 12, С выхода масштабного усилителя 11 сигнал, пропорциональный температуре обмоток 1, поступает на первый вход разностного усилителя 13, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный температуре окружающей среды от датчика 14.

Так как температура обмоток равна температуре окружающей среды, на выходе разностно: о усилителя 13 сигнал равен нулю, равен s.óëþ и сигнал на первом входе блока сравнения 15. Но на втором входе этого блока существует опорное напряжение задатчика превышения температуры обмоток

16, которое передается на вход блока формирования управляющих воздействий 17, открывающего тиристор 18. При прохождении тока обмотки 1 нагреваются. Активное сопротивление обмоток повышается, что приводит к повышению сигнала на выходе масштабного усилителя 11. На выходе pas-ностного усилителя 13 появляется сигнал разности температур обмоток и окружаю åÀ среды. Следовательно. на выходе блока сравнения 15 сигнал уменьшается, так как происходит вычитание из опорного напряжения сигнала разности температур. Уменьшается сигнал и на входе блока формирования управляющих воздействий

17, уменьшающий угол открытия тиристора

18. В результате уменьшается приложенное к обмоткам электро,вигателя 1 напряжение, уменьшается ток и интенсивность нагрева обмоток 1. При достижении заданного поевышения температуры обмоток 1 над температурой окружающей среды, равного

5-8 С, сигнал с разностного усилителя 13 полностью компенсируется сигналом задатчика превышения температуры обмоток 16 и на входе блока формирования управляющих воздействий 17 сигнал равен нулю, Сопротивление в цепи зарядной емкости 92 при наладке подбирается таким образом, что угол открытия тиристора 18 и соответственно величина тока через тиристор к обмоткам 1 обеспечивает в последнем а

1758755

5

15

55 выделение тепла, равного по количеству теплопотерям электродвигателя в окружающую среду при заданном повышении температуры обмоток над температурой окружающей среды.

Рассмотрим принцип работы устройства в момент отключения электродвигателя, когда температура его обмоток 1 достигает. . величины . значительно превышающей заданное значение превышения, равное 5—

8 С.При этом сигнал на выходе блока сравнения 15 меняет свою полярность и блок формирования управляющих воздействий

17 запирает тиристор 18 до минимума, В процессе остывания электродвигателя.разность температур обмоток 1 и окружающей среды уменьшается. При достижении превышения температуры заданного значения тиристор 18 открывается и по обмоткам электродвигателя 1 протекает ток, равный компенсации теплопотерь.

При включении электродвигателя в рабочий режим в любой момент времени нажатием кнопки Пуск 36 коммутационное устройство 33 получает питание, его контакт

40 и блок-контакт 35 замыкаются, Одновременно размыкаются его контакты 34 и 38, обесточивая тем самым коммутационное устройство 30 и второй блок питания 29. При этом устройство полностью отключается.

Таким образом, заявляемое устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги по сравнению с прототипом позволяет использовать его со всеми электродвигателями без вмешательства в их обмотки, включать и отключать устройство по мере необходимости, что позволит повысить эксплуатационную надежность электродвигателей, снизить трудовые затраты по техническому обслуживанию и уменьшить расход электроэнергии.

Формула изобретения

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 и входу первого блока питания, второй выход имеет клеммы для подключения к обмоткам электродвигателя, термоста бил ь н ый шунт, выход которого через последовательно соединенные первые фильтр низкой частоты и органичитель подключен к первому входу преобразователя ток — напряжения, выход которого соединен с первым входом блока деления, преобразователь напряжение— напряжение, первый вход которого через последовательно соединенные вторые огра20

45 ничитель и фильтр низкой частоты подключен к клеммам для подсоединения обмоток электродвигателя, второй вход преобразователя напряжение — напряжение соединен с вторыми входами преобразователя ток— напряжение, блока деления, первым выходом первого блока питания и первым входом блока формирования управляющих воздействий, выход преобразователя напряжение- напряжение соединен с третьим. входом блока деления, выход которого подключен к первому входу масштабного усили. теля, выход последнего соединен с первым входом разностного усилителя, вход первого датчика температуры окружающей среды соединен с вторым входом первого блока питания, вторым входом разностного усилителя, первым входом блока сравнения, входом задатчика превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды и вторым входом масштабного усилителя, третий вход которого через задатчик температурного коэффициента материала обмоток соединен с входом первого 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 задатчика превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды, выход блока сравнения подключен к второму входу блока формирования управляющих воздействий, выход которого через последовательно соединенные исполнительный элемент и термостабильный шунт подключен к второму входу коммутатора, второй выход первого фильтра низкой частоты соединен с вторым входом второго фильтра низкой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чю, с целью уменьшения расхода электроэнергии в широком диапазоне изменения температуры и влажности окружающей среды, в него дополнительно введены первый компаратор, первый вход которого соединен с выходом вновь введенного задатчика температуры окружающей среды, второй вход подключен к выходу вновь введенного второго датчика температуры окружающей среды, а третий вход соединен с входами задатчика температуры окружающей среды, второго датчика температуры окружающей среды, первыми входами вновь введенных первого транзисторного ключа, задатчика относительной влажности окружающей среды, второго компаратора, датчика относительной влажности окружающей среды и с первым выходом вновь введенного второго блока питания, выход первого компаратора подключеM к второму

1758755

12 входу первого транзисторного ключа, выход которого соединен с вторым входом задатчика относительной влажности окружающей среды, выход которого подключен к второму входу второго компаратора, к третьему входу- которого подключен выход датчика относительной влажности окружающей среды, второй транзисторный ключ, первый вход которого соединен с выходом второго компаратора, второй вход подключен к второму выходу второго блока пита5 ния, а выход соединен с третьим входом коммутатора, на третий выход которого подключен вход второго блока питания.

Т91 вс иа

Составитель К. Ш ила н

Редактор M. Циткина Техред M.Ìoðãåíòàë Ко р ре кто р А. Моты л ь

Заказ 3006 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электромашиностроению , а именно к асинхронным машинам с экранированным статором

Изобретение относится к электротехнике , в частности к водозаполненным электродвигателям для погружных насосов

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты обмоток электродвигателей от конденсации влаги

Изобретение относится к средствам защиты изоляции обмоток электродвигателей от сырости и влаги

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для защиты и контроля мощности активной нагрузки в процессе ее эксплуатации

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрических аппаратов, в т.ч

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например , для контроля, сигнализации и защиты компрессора от перегрева Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей устройства и повышение эксплуатационной надежности установки

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к датчикам тока для организации обратных связей потоку в электроустановках

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрической машины от коротких замыканий

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для защиты и контроля мощности активной нагрузки в процессе ее эксплуатации

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрических аппаратов, в т.ч
Наверх