Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки

А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 СЮН 0 ОБРЕТЕЛЬСТВУ А. ПроцероЛитвинсследовав и инстру 06, 190.тво СССР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ПИСАНИЕ ИЗ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕ(56) 1. Авторское свидетельство ССС М 286024/07, кл. Н 02 Р 5/2. Авторское свидетельсМ 655012/07, "кл. Н 02 Н 7/08, 1979.(,4)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ Со держащее последовательно .соединенные датчик модуля якорного тока, функциональный преобразователь,.интегратор и .пороговый элемент, дру , гой вход которого через стабилитрон подключен к выходу датчика якорного тока, источник питания и исполнительный элемент, о т л и ч а ю щ е ес ятем, что, с целью повышениянадежности защиты путем исключенияповорота. вала двигателяпри включе-нии питания, интегратор выполненв виде последовательно соединенныхоперационного усилителя .и элементас переменным сопротивлением, выполненного на транзисторе, коллекторкоторого соединен через резистор систочником питания и через конденсатор с прямым входом операционного усилителя, йнверсный вход которого соединен со средней точкойрезистивного делителя, подключенного к источнику питания, прямой входоперационного усилителя через вновьвведенную параллельную цепь из задающего резистора, зашунтированного последовательной цепью.из диодаи резистора, подключен к выходу функционального преобразователя.операционного усилителя 7 через цепь 10 смещения соединен с источником11 питания, к которому также подключен элемент с переменным сопротивлением 6, Второй, вход порогового элемента 5 через стабилитрон 12 соединен с. выходом датчика модуля тока.Элемент,с переменным сопротивлением 6 может быть выполнен на транзисторе 13, база которого через 10 резистор 14 соединена с выходом операционндго усилителя 7 и через резистор 15 с эмиттером и с общей шиной питания. Коллектор транзистора13 соединен через резистор .16 систочником 11 питания, конденсатором 4 и входом порогового элемен 15 ние (например, положительное) источника 11 через резистор 16., конденса тор 4 поступает на прямой входоперационного усилителя 7, на выходе которого появляется положитель- .ное напряжение. Выходное напряжение операционного усилителя 7 посту-пает на. базу транзистора 13 черезделитель, образованный резисторами:14 и 15. Транзистор .13 открывается, .:.рсопротивление коллектор-эмиттер резко уменьшается, Потенциал на выхо-де элемента с переменный сопротивлением 6 (на коллекторе транзисто-,ра 13) практически определяетсясоотношением резистора 16 и сопротивлением коллекторно-эмиттерногоперехода. Сопротивление коллектор-но-эмиттерного перехода транзистора 13 выбирается таким с помощьюрезисторов 14 и 15), чтобы потенцйал в момент включенйя питания на . выходе элемента с переменным сопро". тивлением бып меньше порога срабаты"вания порогового устройства 5. Навыходе порогового элемента 5 в мо-65 та,5.Цепь 10 смещения может быть выполнена на резисторе 17, включенном между общей шиной питания и инверсным входом операционного усилителя 7, которыи через резистор 18 соединен с источником 11 питания. Выход порогового элемента 5 пбдклю- .чается к наполнительному элементу, например,к цепи управления ключа . 19, который включен между формирователем 20 импульсов управления и цепью управления .силового ключа 21. Силовой ключ 21 соединен с двигателем 22, в якорную цепь которого включен шунт 23, соединенный с входом датчика 1 модуля .якорного.тока. Двигатель 22 через ключ 21 под- ключен к силовому источник пита-. "З . ния.Устройство для защиты электродвигателя работает следующим образом.При включении питания напряже мент появляется сигнал, разный нулю и ключ 19 отключает выход формирователя 20 импульсов от управляющеи цепи силового ключа 21, Двигатель 22 отключен от силового источника питания. Проворот вала исключен.Конденсатор 4, который в момент включения питания .представлял собой короткозамкнутый участок цепи, на-:чинает заряжаться по цепи: источник 11 питания, резистор 16, резистор 8, диод 9,выходное сопротивление функционального преобразователя 1, общая шина питания. Потенциална прямом входе операционного усилителя 7 начинает уменьшаться, транзистор 13 закрывается и сопротивление между, коллектором и эмитте. - ром возрастает, Конденсатор 4 продолжает заряжаться до напряжения, определяемого резистором 16 и новым значением сопротивления коллекторно-эмиттерного перехода транзистора 13. Потенциал на прямом входе операционного усилителя 7 продолжает. уменьшаться, транзистор 13 продолжает закрываться. Процесс заряда конденсатора 4 происходит до тех пор, пока транзистор 13 полнос-. тью не закроется. Удержание транзистора 13 в закрытом состоянии осуществляетсяотрицательным напряжением операционного усилителя 7, на инверсный вход кдторого .через цепь 10 смещения, образованную делителем;на резисторах 17 и 18, поступаетположительный потенЦиал.Когда транзистор 13 "закроется, напряжение на выходе элемента с переменным сопротивлением 6 достигнет порога .срабатывания порогового элемента 5 и последний всздействует на ключ 19. Ключ,19 подсоединяет выход формирователя 20 .импульсов к цепи управления силовым ключом, 21. Электропривод подготовлен к рабо. те.Время блокировки силового ключа 21 при включении питания опре- деляется временем переходных процессов в формирователе 20 импульсов и задается резистором 8, Величина резистора 16 выбирается такой, чтобы в момент включения питания "всплеск" напряжения на выходе элемента спеременным сопротивлением 6 был меньше порога срабаты- вания порогового элемента 5 (фиг. 3).Накопление заряда конденсатора 4 в момент включения привода и разряд конденсатора 4 при длительном превышении током якоря допустимой величины осуществляется по линейному закону, а именно, пропорцио" нально величинам сопротивлений резисторов 8 и 3, соответственно.10 При наличии импульсов с выходаФормирователя 20 двигатель 22 подключается к силовому источнику питания. Среднее напряжение на якоре двигателя. 22 зависит от частоты скважности импульсов управле.ния (при постоянной частоте следования импульсов), При нагрузке навалу двигателя 22 появляется якорный,ток, который создает падение,напряжения на шунте 23. На выходедатчика 1 модуля тока появляетсянапряжение (например, положительной полярности), соответствующеевеличине якорного тока. На выходефункционального преобразователя 2 15появляется напряжение, соответствующее квадрату якорного тока. Выходное напряжение (например, положительное) функционального преобразователя 2 через резистор 3 постУпает на прямой вход операционногоусилителя 7. Выходное напряжениеоперационного усилителя 7 черезделитель, выполненный на резисторах 14 и 15, поступает на базу транзистора 13, открывая его. Конденсатор 4 начинает разряжаться по це-пи: конденсатор коллекторно-эмиттерныи переход транзистора 13,общая шина питания, выходное сопротивление функционального преобразователя, резистор 3. На прямом .входе операционного усилителя7 возрастает разностьнапряженияфункционального преобразователя 2и напряжения на обкладке конденса- З 5тора, На выходе операционного усилителя 7 сигнал возрастает и транзистор. 13 еще больше открывается.Если ток якоря двигателя меньше либо равен номинальному, напря.жение на выходе элемента с переменным сопротивлением не достигнетпорога срабатывания порогового эле-,мента 5 за счет напряжения с выхода цепи 10 смещения. Если же ток 45якоря превысит номинальный, то время, через которое пороговый эле-.мент 5 срабатывает, зависит от тепловой постоянной времени двигателяи задается резистором 3. Величинарезистора 3 на порядок превышаетвеличину резистора 8. Датчик 1 модуля якорного тока, функциональныйпреобразователь 2, резистор 3, емкость 4, операционный усилитель 7,элемент с переменным сопротивлением бобразуют тепловую модель двигателя 22.Следовательно, при длительномпревышении током якоря номинальнойвеличины устройство для защиты элект.р родвигателя срабатывает, предотвращая 40недопустимый перегрев двигателя 22.На фиг. 3 интервал времени 0-1- соответствует времени блокировкипри включении питания, .Интервал времени 1- й соответствует режиму ра боты привода, когда ток якоря непревышает номинальный. Интервалвремени 1-й соответствует режиму3когда ток двигателя длительно превышает номинальную величину. Прикратковременной перегрузке по токуво время переходных процессов режим отсечки осуществляется по цепи:шунт 23,датчик модуля якорного тока,стабилитрон 12, вход (например,инверсный) порогового элемента 5,управляющая цепь ключа 19, силовойключ 21. При достижении выходньмнапряжением датчика 1 модуля якорного тока порога стабилитрона 12(что соответствует режиму отсечки)на выходе порогового элемента 5 появляется ноль и ключ 19 отключаетформирователь 20 от цепи управления силового ключа 21. Ключ 21 отключает двигатель 22 от силовогоисточника питания. Ток якоря уменьшаетсяи пороговый элемент 5 возвращается в исходное состояние, подключая Формирователь 20 импульсов черезключ 19 к управляющей цепи силовогоключа 21, который подключает двигатель 22 к. силовому источнику питания. Ток якоря возрастает и процессповторяется до тех пор, пока скорость двигателя 22 не достигнет установившейся величины.Таким образом поддерживаетсяток отсечки во время переходных про- .цессов. Продолжительность переходных процессов в двигателе 22 напорядок меньше времени, за котороенапряжение на выходе элемента спеременным сопротивлением б достигнет порога срабатывания пороговогоэлемента 5 при токе на входе датчи-ка 1 модуля якорногО тока, соответствующем току отсечки.Устройство для защиты электродвигателя надежно предотвращает проворот вала двигателя 22 в моментвключения питания, исключает перегрев двигателя 22 при длительныхи кратковременных перегрузках. Раз-.дельная настройка элементов в цепи заряда и разряда конденсаторапозволяет при заданной линеиностивыходного напряжения элемента с переменным сопротивлением регулировать время блокировки при включении питания и при длительной перегрузке.по току.По сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечиваетповышение надежности защиты путемисключения проворота вала в моментвключения литания, и путем исключения перегрева двигателя при длительных и кратковременных перегрузкахи; тем самым, способствует качественной обработке на станке, повышению безопасности и продлениюсрока службы двигателя,э 7352/58 тираж 617ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк 113035, 14 осквар Ж 35 Раушская ное ытнцаб., д. 4/5веваееююеюавеевю ктная, 4 л ППП фПатентф, г. Ужгород,: ул