Устройство для защиты асинхронного двигателя от анормального режима

3 СОВЕТСКИХссссссвссюепес СПУБЛИН Н 02 Н 7 РЕТЕНТВУ нуль-оргк выхЬдутельный Бюлис и ГОС 1 ЩАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОУНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ Д 1) 3346113/24-0722) 12.10.81(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 762083, кл. Н 02 Н 7/08, 1980.2. Авторское свидетельство СССР У 347854, кл. Н 02 Ц 7/08, 1969. (54) 57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРИАЛЬНОГО РЕЖИМА содержащее соединенные функционально последовательно датчик тока, вход которого включен в цепь фазы двигателя, преобразователь тока и .задатчик уставки тока с регулируемым резистором, источник опорного напряжения, к которому подсоединен ан, выполненный на усилителе,которого подключен исполниорган, а также содержащее задатчик времени пуска и индикатор настройки, о т .л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности путем упрощения регулировки уставки тока и повьааения стабильности работы, Э него дополнительно введен элемент задержки срабатываний в виде конденсатора, один полюс которого подсоединен к регулируемому резистору задатчика тока и времени пуска, а другой полюс - к выходной цепи усилителя, при этом.между выходной точкой усилителя и его входоме включена отрицательная обратная Я связь, выполненная в виде цепочки из последовательно соединенных индика-о тора настройки и резистора, эашунтированной стабилитроном.Изобретение относится к технике релейной защиты и предназначено для защиты асинхронных электродвигателей в частности маломощных, от анормальных режимсз работы.Известны устройства для защиты асинхронных электродвигателей от анормальных режимов работы, содержащие датчики тока и исполнительные механизмы 113Однако эти устройства не обеспечивают широкого диапазона токов ус;,. тавки и индикации приближения тока "нагрузки к уставке тока.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты асинхронного двигателя от перегрузки, содержащее Функционально последовательно соединенные датчик тока, вход которого включен в цепь Фазы двигате ля, преобразователь тока и задатчик уставки тока с регулируемым резистором, источник опорного напряжения, к которому подсоединен нуль-орган,выполненный на усилителе, к выходу которага подключен исполнительный орган, а также содержащее задатчик времени пуска и индикатор настройки 2 Я.Однако указанное устройство обладает сложным регулированием, так как оно имеет две отдельные регулировки: времени пуска и величины уставки тока, что обусловливает сложность схемы, которая при этом не обеспечивает .достаточной четкости индикации приближения тока нагрузки к уставке тока, поскольку индикация основана на слабом свечении неоновой лампы при протекании тока через имеющее большой разброс сопротивление утечки полупроводниковых элементов, соединенных с лампой последовательно. Кроме того, время задержки срабатывания в прототипе не зависит от величины тока нагрузки и времени (продолжительности) его приближения к уставке тока и в зависимости от исполнения либо равно нулю, либо равно времени пуска (уставка времени пуска). Цель изобретения - повышение чувствительности путем упрощения регулировки уставки тока и повышения стабильности работы устройства.Укаэанная цель достигается тем, что в устройства, содержащее функцио нально последовательно соединенные датчик тока, вход которого включен в цепь Фазы двигателя, преобразователь тока и эадатчик уставки тока с регулируемым резистором, источник опорного напряжения, к которому подсоединен нуль-орган, выполненный на усилителе, к выходу которого подключен исполнительный орган, а также содержащее эадатчик времени пуска и индикатор настройки, дополнительновведен элемент задержки срабатыванияв виде конденсатора, один полюс которого подсоединен к регулируемомурезистору задатчика тока и временипуска, а другой полюс - к выходнойцепи усилителя, при этом между выходной точкой усилителя и его входомвключена отрицательная обратнаясвязь, выполненная в виде цепочки из10 последовательно соединенных индикатора настройки и резистора, эашунтированной стабилитроном.На чертеже показана принципиальная электросхема устройства.На схеме вывод 1 датчика тока соединен через цепочку из последовательно соединенных диода 2, опорного стабилитрана 3 и балластныхэлементов, представленных стабилитроном 4, конденсатором 5,катушкой б магнитного пускателя смеханическим приводом пуска и резистором 7, с Фазой, поданной черезкнопку 8 "Стоп". Элементы 4-6 и 8могутбыть не установлены и эакорочены, как показано пунктирными линиями. Резистор 7 в этом случае соединен непосредственно с Фазой. Контакты 9 принадлежат магнитному пускателю с катушкой б или магнитномупускателю с катушкой 10.Второй вывод 11 датчика тока подключен через вторуюцепочку иэ последовательно соединенных диодов 12и 13, подстроечного резистора 14 положейия шкалы регулируемого резис,тора 15, конденсатора 16 датчикавремени пуска, шунтированного под,строечным резистором 17 масштаба,шкалы регулируемого резистора 15,40 к общей точке соединения опорногостабилитрона 3 и балластных элементов. Шкала регулируемого резистора15 градуируется вамперах.Параллельно опорному стабилитро 45 ну 3 подсоединена цепочка из последовательно соединенных диода 18,резистора 19, стабилитрона 20 и шунтированного резистором 21 конденсатора 22. Напряжение на конденсаторе50 22 является эталонным для сравниваемого с ним напряжения на конденсаторе 16 датчика времени пуска. Одноименные полюса конденсаторов 22 и16 соединены между собой входной цепью 23, 24 усилителя на транзисторах,25-27,В выходную цепь этого усилителявключено иагруэочное сопротивление 28, во втором исполнении это нагру "эочное сопротивление представляетсобой катушку 29 реяе, раэмыкающиеся контакты 30 которого включены в цепь магнитного пускателя с катушкой 10. Выходная цепь усилителя со стороны коллектора составного транзистока конденсаторах 22 и 16), а тем самым и минимальную выдержку времени пуска, необходимую для защиты двигателя минимальной мощности из диапазона мощностей, дпя которых предназначено данное защитное устройство. Задатчик времени пуска составлен резкстивно-емкотным делителем из элементов 14-17. Подстроеч- З 5 ный резистор 14 и регулируемый резистор 15 одновременно входят и взадатчик времени задержки срабатывания, который образуют с конденсатором 34 и резистором 35,Последние два элемента (34 и 35) определяют параметрыотрицательной обратной связи в схеме, Сопротивление резистора 19 и элементов 2, 18 и 20 определяет, в основном, величину 45 положительной обратной связи. Между величиной обоих видов связи должно существовать определенное соотношение, обеспечивающие предшествующий срабатыванию уравновешенный режим работы, а затем четкое срабатывание. Стабилитрон 31 определяет напряжение отсечки отрицательной обратной связи. Светодиод 33 служит для индикации приближения тока нагрузки сети двигателем к уставке тока, причем по силе свечения можно определять величину приближения, максимальная величина свечения достигается при срабатывании, когда ток нагрузки сети становится равным уставке,тока, свечения 60 усиливается по мере выборки времени задержки срабатывания.Блок 38 датчика тока содержит трансформатор с выводами1 и 11, Блок 39 преобразователя сигнала со- . 65 ра 26, 27 соединена стабклитроном 31, который шунтнрован цепочкой из резистора 32 и светодиода 33, с полюсом 23 вхо;.а усилителя. Так же .точка выходной:цепи усилителя соединена с погюсом 24 входа усилителя, конденсатором 34 задаткика времени задержки и отрицательной обратной связи, шунтированным резистором 35 отрицательной обратной связи и диодом 36.Стабилитрон 37 предказначен для ограничения максимального напряжения на входе схемы. Диод .13 служит для исключения разряда конденсатора 34 через сопротивление стабилитрона 37,элементов 18-.20, 33 и 32 во:времяотруцательных полупернодов напряжения сети. Диод 18 аналогичным образом исключает разряд конденсатора 22 через элементы 20, 19, 18 и 3, а конденсатора .16 - через элементы 35, 31 20 19 р 18 и Э . Диод 36 исключа ет заряд электролитического конденсатора 34 противоположной полярностью.Стабилитрон 20 определяет исходнъю разность сравниваемых напряжений 5 16 15 20 25 держит диоды 2, 12 н стабилитрон 37Блок 40 источника опорного напряжения включает стабнлитроны 3 и 20,дкод 18, резисторы 19 и 21 и конден.сатор 22. Блок 41 совмещенных эадатчиков уставки тока, времени пускаи времени задержки включает резисторы 14, 15, 17, 32 и 35, конденсаторы 16 и 34, диоды 13 и 36 и стабилитрон 31. Блок 42 нуль-органа, выполненного на усилителе, включаеттранзисторы 25-27. Блок 43 индикатора настройки представлен светодиодом.33. В блок 44 исполнительного органавходят катушка 29 реле или магнитный пускатель. с катушкой б, атакже балластные элементы,Схема работает следующим образом.При нажатии кнопки фПускф магнитной системы пускателя контакты 9 засажаются к элементы,8, 7, 6, 5, 4, 3к 2 обтекаются током. Из них кнопка8, резистор 7, стабилитрои 3 и диод2 обтекаются током в течение каждоговторого полупериода, а катушка 6 оказйвается под постоянным напряжением,равнаи напряжению стабилизации стабилитрона 4 с отфильтрованными конденсатором 5 пульсациями. Поэтому приотпускании кнопки магнитная система.пускателя не отпадает и контакты 9остаются замкнутыми.Ввиду того, что сопротивление резистора 19 невелико, напряжение наконденсаторе 22 достигает установившегося значения за один-два полупериода и во все время пуска остаетсябольшим, чем напряжение на конденсаторе 16, который заряжается черезбольшое сопротивление резисторов 14и 15. Поэтому на цепь база-эмиттервходного транэистора 25 усилителя подано обратное запирающее напряженке,действующее все время пуска. Напряжение на конденсаторе 16 будет меньше, чем напряжение на конденсаторе.22 и в том случае, если ток сети,потребляемый двигателем, мал по сравнению с уставкой тока, .производимойрегулировочным резистором 15, ориен:тируясь на его шкалу.Если в результате увеличения нагрузки или уменьшения вставки регулировочньак резистором 15 ток нагрузки сети двигателем приближается куставке тока на величину меньшую,например, 10 уставки тока, напряаение на конденсаторе 16 сравняется снапряженнем на конденсаторе 22 илистанет даже несколько больше его.Бо входной цепи 23, 24 усилителяв этом случае будет протекать ток,что вызовет протекание большего со,.ответственно коэффициенту усиленияусилителя тода в выходной цепи усилителя. Протекание тока во входнойцепи 23, 24 усилителя означает, чтоток резисторов 14 и 15 подэаряаает не1020911 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 только конденсатор 16, но и конденсатор 22. Последний может рассматри;ваться как источник напряжения длявыходной цепи усилителя, соединяющейположительный полюс конденсатора 22,светодиод 33, резистор 32, коллекторно-эмиттерную цепь транзистора26, 27, нагрузочное сопротивление 2829), элементы 4-6 отрицательный полюс конденсатора 22. В результатепротекания, тока в выходной цепи усилителя увеличится также подзарядконденсатора 22 через элементы 2,18, 19 и 20 и падение напряжения наэтих элементах. В цепи разряда конденсатора 22 появится также падение напряжения на резисторе 32 и светодиоде 33, которое определит напряжение на стабилитроне 31. Для того, чтобы входная цепь 23, 24 усилителя оставалась открытой, на конденсата,е 34 отрицательной обратной связи должно иметься напряжение большее и противоположно направленно напряжению на стабилитроне 31. Этот конденсатор 34 заряжает ся через резисторы 14 и 15 от приближения тока нагрузки сети двигателем к уставке тока. По резистору 35 отрицательной обратной связи эта доля утекает в выходную цепь усилителя.Если не будет дальнейшего увеличения тока нагрузки сети и приближения его к уставке тока, то в пределах упоминавшейся МОЪ-ной зоны, бла гдаря шунтированию входной цепи усилителя описанным образом его выходной цепью всегда достигается меньше тока через стабилитрон 4, который протекал бы при отсутствии тО- ка в выходной цепи усилителя, благодаря чему направление тока в стабилитрон 4 при этом не меняется, а потому не меняется напряжение на ка" тушке 6 магнитного пускателя, В случае применения реле ток через его ка тушку 29 много меньше тока срабатывания реле.Тем не менее тока выходной цепи в этом режиме ( в 10-ной зоне до уставки тока).достаточно для свечения светодиода 33. Чем ближе ток иагруэ" ки сети двигателем к уставке тока, тем больше напряжение иа выходе 1, 11 датчика тока и больше дополнитель. ный ток по резисторам 14 и 15, больше падение напряжения на резисторе 35 и уравновешивающее его и вызывающее свечение светодиода напряжение на стабилитроне 31.Когда ток нагрузки сети двигателем становится равен уставке тока, напряжение на стабилитроне 31 становится равным напряжению стабилизации, дальнейщьй рост напряжения на резисторе 17 не уравновешивается соответ= ствующим ростом напряжения на :табилитроне 31. Однако, если этогодальнейшего роста нет, то послезарядки конденсатора 34 до напряжения стабилизации стабилитрона 31плюс напряжение на входе 23, 24 схема может в этом режиме (фт.е. когдаток нагрузки сети двигателем равенуставке тока) работать неопределеннодолгое время. При этом светодиод 33будет излучать своей номинальной светимостью, а двигатель будет находиться на границе своего номинальноготемпературного режима. Достаточно какугодно малого превышения тока нагрузки сети над уставкой тока, чтобынемедленчо начался лавинообразный процесс срабатывания схемы. Когда из-за повышения тока в цепи 23, 24 входа усилителя усиливается ток на выходе, это, в свою очередь, вызывает уменьшение напгйжения на конденсаторе 22, ведущее к ускорению разряда конденсатора 16 на конденсатор 22 через входцую цепь 23, 24 усилителя 4, новому увеличению тока во входной цепи, что опять приводит к увеличению тока на выходе и т.д.Если превышение тока и нагрузки сети уставки тока произошло скачком, до того как напряжение на конденсаторе 34 датчика времени задержки,срабатывания и отрицательной обратной связи достигло напряжения стабилизации стабилитрона 31, то процесс увеличения тока выходной цепи усилителя примет лавинообразный характер только после выборки времени задержки срабатывания необходимого для заряда конденсатора 34 выше упомянутого напряжения стабилитрона 31,.Эта .выборка произойдет тем быстрее, чем больше превышение тока нагрузки сети над уставкой тока и чем исходный перед скачком уровень тока нагрузки сети был ближе к уставке тока.Па окончании лавинообразного процесса нарастаний тока в выходной цепи усилителя составной транзистор переходит в состояние насыщения,ток в стабилитроне 4 меняет свое напряженое, напряжение на катушке 6 падает практически до нуля, магнитная система пускателя отпадает и размыкаются контакты 9. При использовании ( во втором исполнении ) реле его катушка 29 обтекается током разряда конденсатора 22 через насыщенный составной транзистор 26, 27, этот ток разряда по величине и длительности достаточен для срабатывания реле, размыкания контактов 30 и размыкания магнитным пускателем с катушкой 10 своих контактов 9.В случае пропадания одной иэ фазили В в фазе С возникает перегрузка и схема действует аналогично.1020911 В случае, если амплитуда напряжения в фазе С падает ниже напряжений стабилизации стабилитрона З,конденсатор 16 разряжается на конденсатор 22 . и действие схемы аналогично описанному.Положительный эффект изобретения заключается в том, что его испольэоСоставитель Л.КорнееваПекарь Техред А.Ач Корректор А. Тяско дакт Подписноенного комитета СССРений и открытий35, Раушская наб., д,4/ иал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная,Заказ 3910/46 Тираж 617 ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Жванне увеличивает стабильностьработы электрвприводов, сокращаетрасходы на защиту электроприводов.целесообразно защищать от перегрузоки обрыва Фазы.