Устройство для температурной защиты электродвигателя

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических республик(51)М. Кл. Н 02 Н 5/04 Н 02 Н 7/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования опйсания 250779(72) Авторы Стройников н Шакул иэ н 1) Заявите ий институ Коммунарский гор аллург(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАЩИТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ2 приходится более тказов. Поэтому во двигателей от недо ва не потерял своеОбычно ПТС вклюкую схему, позволизменения физичесводника от темперкий сигнал. чаются в электричес ющую преобразоватьих свойств полупротуры в электричесгателлавр Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для температурной защиты обмоток электродвигателей, применяемых в шахтах.Причинами, вызывающими аварию электродвиГатейей, могут быть перегрузка, однофазная нагрузка, несимметрия напряжения, механические повреждения, 1 О нарушения в системе вентиляции, Потери в обмотке, являющиеся основной причиной ее перегрева, растут значительно быстрее полных потерь.,Если для 30 перегрузки полные потери: возрастают на 39, то нагрев обмотки увеличивается при этом на 70 выше нагрева при номинальной нагрузке,При опрокидывании или заторможенномроторе электродвигателя по его обмоткам протекает пусковой ток Ти, вызывающийО очень быстрый нагрев изоляции, Температура изоляции за короткий промежуток времени может достигать больших значений, что резко сокращает срок службы изоляции.Анализ причин аварийности асинхронных электродвигателей показывает, что в большинстве случаев электродвй"ивыходят иэ строя вследствиееждения обмоток статора, на долю которых 60 всех видов о прос защитыэлектро пустимо гоперегре й актуальнос.ти.В последние годы при теПловых исследованиях и особенно прн эксплуатационном контроле температуры электрических машин наряду с проволочныьв применяются полупроводниковые термометры сопротивления (ПТС) - термисторы и позисторы.Небольшие по размерам, этн элементы закладываются в лобовые части обмотки статора перед ее пропиткой и капсулированием (покрытием обмотки специальным защитным слоем), и осуществляют "контрйть теплового состояния обмотки.Характеристики изменения сопротивления показывают, что с ростом температуры сопротивление термисторов резко падает, а у позисторов оно, наоборот, увеличивается,3 675Известно устройство, в котором позисторы, вмонтированные в три обмоткиэлектродвигателя, являются частью схемы триггерного усилителя постбянногбтока, выполненного на двух транзисторах и резисторах 1, При нормальнойработе двигателя сопротивление поэисторов мало, один иэ транзисторов закрыт, а другой открыт. Выходное рблеобтекается током, контакты его замкнуты и магнитный пускатель двигателявключен. При аварии сопротивление позисторов резко возрастает, второйтранзистор открывается, а первый тран-.эистбр закрывается. Реле размыкаетсвои контакты, и двигатель отключается. 15Известны и другие устройства температурной защиты электродвигателя сприменением поэисторов 2 .Известно такжеустройство тепловойзащиты электродвигателей переменноготока, связанное с магнитным пускате"лем 3 ." " В данном устройстве цепь термосо-противленияпитаетсяот дополнительной обмотки, индуктивно связанной собмоткой контактора и установленнойна магнитопроводе контактора. Последовательно с термосопротивлением включается промежуточное реле, размыкающие контакты которого включены в цепьвтягивающей катушки контактора, а 30эаьикающие - параллельно термосопротивлению.Известно также устройство для температурной защиты электродвигателя,содержащее источник питания, термодат чики, установленные на обмотках электродвигателя, блок управления, выполненный в виде токового ключа, исполнительный орган - тиристор, отключающийаппарат 4 . 40Токовый ключ, состоящий иэ двухтранзисторов, работает по принципусравнения управляющего напряжения, получаемого с делителя, выполненногона резисторе и термодатчиках, с напря жением с другого делителя, выполненного на резисторе и потенциометре.Если управляющее напряжение меньшеопорного, то один иэ транзисторов открыт, и на управляющей цепи тиристора 50имеется сигнал, открывающий его. Обмотка отключающего аппарата обтекается током, и он включает электродвигатель. При повышении температуры допороговой резко увеличивается сопро-,тивление термодатчиков (одного иливсех) В результате другой транзистороткрывается, а тйристор запирается,обесточивая обмотку отключающего аппа"рата.Основные недостатки данного устрой О 0стза следует разделить на несколькокатегорий.Терморезисторы обеспечивают доста-точно высокую точность слежения занагревом, обмоток электродвигателя в 65 518 4нормальных режимах, однако, большинство шахтных электродвигателей (например, комбайновые) работают в условияхчастых пусков или даже в режиме заторможенного ротора.В таких режимах термодатчики обладают значительной динамической погрешностью (инерционностью),Применение теплопроводящих компаундоЬ-для заполнения воздушных промежутков между обмоткой и термодатчиком незначительно улучшает действиесредств температурной защиты, позволяя стабилизировать величину динамической погрешности.Применение известного устройствав.шахтных условиях затруднительно сточки зрения обеспечения необходимогоуровня безопасности. Так как термочувствительная цепь датчика имееттепловой контакт с фазными обмоткамистатора, то для уменьшения опасностиперехода напряжения сети на напряжение цепи управления необходимо применять дополнительную изоляцию термодатчика от обмотки, что приводит к увеличению его инерционности,Устройство температурной защитыпри обрыве провода в фаэной обмоткеработает малоэффективно, В этом режиме, практически не ограниченном вовремени по сравнению с симметричнойтрехфаэной перегрузкой, электродвигатель может еще некоторое время работать, однако фактическая перегрузкатребует быстрого отключения его отсети.Обычно электропривод горнодобывающих машин работает от источниковэлектроснабжения соизмеримой мощности, что приводит к значительным колебаниям напряжения в шахтных сетях.Для обеспечения стабильности параметров срабатывания защитное устройствонеобходимо питать от источника стабилизированного напряжения, а это приводит к усложнению схемы.Цель изобретения - повысить надежность работы и обеспечить ускоренноеерабатывание защиты при обрыве провода в фаэной обмотке электродвигателя,Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник,три термодатчика, установленные наобмотках электродвигателя и включенйые на вход блока управления с токовым ключом на транзисторах, выход которого подключен к исполнительномуоргану " тиристору, источник питанияустройства" выполнен в виде трех дополнительных обмоток, индуктивно связанных с фазными обмотками статора исоединенных последовательно с тремятермодатчиками, образующими три раздельные термочувствительные цепочкис обмотками статора, а блок управления его выполнен на трех насыщающихся трансформаторах с тороидальными .магнитопроводами, входы которых подключены к трем раздельным термочувстФормула изобретения 5 675вительным цепочкам, а выходы подклю чены к однополупериодным полупроводниковым выпрямителям со сглаживающимиконденсаторами, включенными параллельно переходам эмиттер-база транзисторов, причем эмиттеры-коллекторы транзисторов соединены между собой послецовательно, и соединяют анод с управляющим электродом тиристора.На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит термочувстви- Отельные цепочки 1, состоящие из термодатчиков 2, 3 и 4 с положительнымтемпературным коэффициентом и доюолнительных обмоток 5, б и 7, индуктивно связанных с фазными обмотками статора, насыцающиеся трансформаторы 8,9 и 10 с тороидальными магнитопроводами полупроводниковые диоды 11, 12и 13, сглаживающие конденсаторы 14,15 и 16, транзисторы 17, 18 и 19 токового ключау исполнительный орган. тиристор 20; отключающий аппарат 21;обмотку 22 отключающего аппарата; кон"денсатор 23, диод 24; демпфирующийдиод 25; контакты 26 и 27 отключающегоаппарата; кнопки фПускф 28 иСтоп 29.Устройство температурной эащитыэлектродвигателя работает следующимобразоМ,При нажатии кнопки Пуск 28 обмотка 22 отключающего аппарата обтекается Форсированным током, позволяюцим надежно притянуть якорь, замкнутьконтакты 2 б, шунтирующие кнопкуПуск, и разомкнуть контакты 27.С момечта разьыкания контактов 27 вводится в действие конденсатор 23,обеспечивающий еце некоторое времяФорсированный режим работы отключающего аппарата 21, в течение которого 40производится запуск электродвигателя.Индуктивный в дополнительных обмотках 5, б, 7 ток, через термодатчи-.ки 2, 3 и 4, имеющие тепловой койтактс Фазными обмотками статора, подается на, вход насьпаающихся трансформаторов 8, 9 и 10 с тороидальными магнитопроводами из феррита, выполняющихФункцию ограничителейи отделяющихгальванически термочувствительнуюцепь от цепи управления, Выходы трансФорматоров 8, 9 и 10 подключены коднополупериодным полупроводниковымвыпрямителям 11, 12 и 13 со сглажива"ющими конденсаторами 14, 15 и 16. Под заряженные конденсаторы 14, 15 и 16осуществляют управление транзисторами 17, 18 и 19, образующих при последсвательном соединении эмиттеров-коллекторов токовый ключ, соединяющийанод с управляющим электродом тиристора 20. При нормальных условиях пускатоковый ключ из транзисторов 17, 18и 19 осуществляет управление исйолнительным органом-тириотором 20, коммутирующим конденсатор 23. Конденсатор 518 623 разряжается. Благодаря этому обмотка 22 отключающего аппарата обтекается током, достаточным для удержания якоря, и осуществляется работа электродвигателя.При повышении температуры до поро)говой резко увеличивается сопротивление термодатчиков 2, 3 и 4 (одного или всех), ток в термочувствительных цепочках (одной или всех) резко уменьшается.За счет этого сигнал на.выходе насыщающихся трансформаторов 8,9 и 10 (одного или всех) практически отсутствует.Транзисторы 17,18 и 19 закрываются (один или все),тиристор 20 теряет управление и запирается.Конденсатор 23 быстро заряжается, обесточивад обмотку 22 отключающего аппарата. Контакты 26 размыкаются,замюкаются контакты 27,шунтирующие конденсатор 23, и отключающий аппарат подготавливается к дальнейшей работе.Предлагаемое устройство обеспечивает ускоренное отключение электродвигателя, работаюцего в неполнофазном режиме: с оборванной Фазой или обрывом провода в фазной обмотке - для электродвигателей с соединением фазных обмоток статора в звезду; с обрывом провода в фазной обмотке - для электродвигателей с соединением фаэных обмоток статора в треугольник.Предлагаемое устройство имеет большую точность слежения эа температурой изоляции статора электродвигателя в особо опасных режимах благодаря уменьшению динамической погрешности; устраняется опасность перехода напряжения сети на напряжение цепи и управления.благодаря применению насыщающихся трансформаторов 1 ускоряется отключение электродвигателя тгри обрыве провода в Фазной обмотке статора; зависимость параметров срабатывания от колебаний напряжения незначительна.Экономическая целесообразность применения изобретения определяется увеличением срока службы электродвигателя между капитальными ремонтами, уменьшением общего числа отказов электрооборудования.Предлагаемое устройство температур. йой. защиты может применяться для защиты от перегрева мощных электродвигателей как общепромышленного, так и специального исполнения, а также для ,тепловой защиты шахтных трансформаторов с одновременной защитой их от неполнофазных режимов работы. Устройство для температурной защиты электродвигателя, содержащее источник питания, три термодатчика, установленные на обмотках электродвигателя и включенные на вход блока управления с токовык ключом на транзисто675518 8 рах, к выходу которого подключен ис- проводниковым выпрямителям со сглажиполнительный орган - тиристор, о т - вающими конденсаторами, включенными л и ч а ю щ е е с я тем, что, с параллельно переходам эмиттер-баз а целью повышения надежности работы и транзисторов, причем эмиттеры-коллекповышения быстродействия защиты при торы транзисторов соединены последообрыве провода в фазной обмотке, ис- вательно и включены между анодом иточник питания его"выполненв виде 5 управляющим электродом тиристора. трех дополнительных обмоток, индуктив- Источники информации, принятые во - но связанных с фаэными обмоткамй ста- внимание при экспертизе тора и соединенных последовательно с 1. Авторское свидетельство СССРтремя термодатчиками в три раздельные ,:Р 432631, Н 02 Н 7/085 р 1972.термочувствительные цепочки, а блок 1 О 2. Авторское свидетельство СССРуправления его выполнен.на трех насы- Р 433586, Н 02 Н 7/08, 1972.щающихся трансформаторах с тороидаль. Нечаев Г,К. Термосопротивленияными магнитопроводами, входы которых в температурном контроле, Киев,подключены к трем раэдельнйй -термо- Гостехиздат УССР, 1959, с. 180. в .чувствительным цепочкам, а выходы 5 4, Авторское свидетельство СССРподключены к однополупериодным полу- в 357644, Н 02 Н 7/08, 1971. ькова Составитель Стенина ТеО.АндРе ак орректор 0 Билак к Эак 323/45 Тираж 856ЦНИИПИ Государственногпо делам иэобретени113035 Москва ЖПодписноекомитета СССРи открытийская наб 4 5 фил ППП Патентф, г. Ужго Проектная, 4