Устройство для температурной защиты электродвигателя

/ц ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТС 1 РСНОМ металлур о пер- при а тр единенного рел но сое мый рез диода -плюсовым выводпитания, минус второго источника вод котор тий резис ого подсоединен чтор к коллектору ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Коммунарский горногический институт. 54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее три последовательновключенных термодатчика, установленных на обмотках электродвигателя, первый и второй источники питания, исполнительное реле, первыйи второй резисторы, первый и второй регулируемые резисторы, первый и второй диоды, катоды которыхобъединены и подключены к первомувыводу термодатчиков, первые усилитель и ключ на транзисторе, первый и второй датчики тока, установленные в фазных проводах сети, свыходом на постоянном токе, каждый из которых содержит трансформатор тока, с подключенным параллельно к вторичной обмотке регулируемым резистором и полупроводниковым выпрямителем, к выходу которого присоединена ИС -цепочка, положительные выводы конденсаторов10 -цепочек первого и второго датчков тока соединены соответствен,ос анодами первого и второго диодов,ЯО 1203625 а минусовые выводы конденсаторовКС-цепочек этих датчиков подключены через первый регулируемыйрезистор к базовому выводу первогоусилителя на транзисторе, эмиттерный вывод которого подключен к первому выводу термодатчиков, а коллекторный вывод первого усилчтеляна транзисторе - к минусу первогоисточника питания, первый источникпитания входами подключен к двум фазам сети, а второй - к двум другимфазам сети, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности срабатывания защиты при большихскоростях нарастания температуры ипри обрыве провода в фазных обмотках, оно снабжечо вторыми ключем иусилителем на транзисторах, третьим - шестым диодами, стабилитроном,третьим резистором, первым и вторымимпульсными трансформаторамивым и вторым конденсаторами,этом эмиттер первого ключа соединенс эмиттером первого усилителя,второй вывод термодатчиков соединен с первым выводом исполнительного реле, а через катод-анодпятого диода с положительным полюсом первого источника питания ичерез анод-катод стабилитрона сбазовым выводом второго уСилителя сторе эмиттер которого совторым выводом исполнительи через последовательненные второй регулируетор, катод-анод шестого1203625 30 усилителя на транзисторе, первичная обмотка первого импульсноготрансформатора подключена параллельно регулируемому сопротивлениюпервого датчика тока, а вторичнаяобмотка - первым выводом соединена через анод-катод третьего диода с эмиттером первого ключа на транзисторе и плюсовым выводом первогоконденсатора, вторым выводом - сминусовым выводом первого конденсатора и через первый резистор сбазовым выводом первого ключа натранзисторе, первичная обмотка втоИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамдля температурной защиты обмотокэлектродвигателей переменного тока,Цель изобретения - повышение точности срабатывания защиты при больших скоростях нарастания температуры и при обрыве провода в фазныхобмотках.На фиг.1 и 2 дана принципиальная 10схема устройства,На схеме обозначены первый усилитель 1 на транзисторе, второйусилитель 2 на транзисторе, первыйф 3 и второй 4 источники питания с выходом на постоянном токе. Между эмиттером усилителя 1 на транзисторе иположительным полюсом первого источника 3 питания включены цепь термодатчиков (позисторов) 5-7, установленных на каждой обмотке электродвигателя, и пятый диод 8. Для получения сигнала, пропорционального току двигателя,в фазахи 0 установлены датчики тока с выходом на постоянном токе, состоящие из трансформаторов 9 и 10 тока с подключенными параллельно их обмоткам регулируемыми резисторами 11 и 12 и полупроводниковыми выпрямителями 13 и 14, к выводу кажжого из которых подключены РС-цепочки 15,1 б и 17,18.Положительный вывод конденсатора РС-цепочки 1 б первого датчика тока соединен с анодом первого рого импульсного трансформатораподключена параллельно регулируемомусопротивлению второго датчика тока,а вторичная обмотка - первым выводомчерез анод-катод четвертого диодас плюсовым выводом второго конденсатора, коллектором первого ключа натранзисторе и эмиттером второго ключа на транзисторе, вторым выводом -с минусовым выводом второго конденсатора и через второй резистор сбазовым выводом второго ключа натранзисторе, коллектор которогоподключен к минусу второгоисточника питания 2диода 19, а положительный вывод конденсатора РС-цепочки 18 второго датчика тока - с анодом второго диода 20, катоды первого 19 и второго 2 О диодов соединены с эмиттером первого усилителяна транзисторе.Параллельно регулируемым резисторам 11 и 12 подключены соответственно первичные обмотки первого 21 и второго 22 импульсных трансформаторов, Эмиттер первого ключа 23 на транзисторе соединен с эмиттером первого усилителя 1 на транзисторе, а коллектор - с эмиттером второго ключа 24 на транзисторе, коллектор которого соединен с отрицательным полюсом второго источника 4 питания, К катоду пятого диода 8 подключены первый вывод катушки реле 25 и анод стабилитрона 2 б, катод которого соединен с базовым выводом второго усилителя 2 на транзисторе, его коллектор соединен через резистор 27 с отрицательным полюсом второго источника 4 питания, а его эмиттер - с вторым выводом реле 25, общая точка которых подключена через последовательно соединенные второй регулируемый резистор 28 и шестой диод 29 к положительному полюсу второго источника 4 питания. Первый вывод вторичной обмотки первого импульсного трансформатора 21 подсоединен через третий диод ЗС к эмиттеру первого ключа 23на транзисторе и положительномувыводу первого конденсатора 31, авторой вывод подсоединен к минусовому выводу первого конденсатора 31 ичерез первый резистор 32 к базовому выводу первого ключа 23 на транзисторе.Первый вывод вторичной обмоткивторого импульсного трансформатора 22 подсоединен через четвертыйдиод 33 к эмиттеру второго ключа24 на транзисторе и положительномувыводу второго конденсатора 34, авторой вывод подсоединен к минусовому выводу второго конденсатора34 и через второй резистор 35 к базовому выводу второго ключа 24 натранзисторе, Первый источник 3 питания входами подключен к двум фазамсети, а второй - к двум другим фазамсети.Отрицательные выводы конденсаторов16 и 18 объединены в общую точку ичерез первый регулируемый резистор36 соединены с базовым выводом усилителя 1 на транзисторе,Устройство работает следующимобразом.Если ток двигателя равен нулю,тонапряжение, подаваемое на базовыйвывод усилителя 1 на транзисторе свыхода полупроводниковых выпрямителей 13 и 14 через конденсаторы 16и 18 КС-цепочек 15,16 первого датчика тока и КС-цепочки 17,18 второго датчика тока, тоже равно нулю. Приэтом первый 23 и второй 24 ключина транзисторах закрыты, так как навходе первого 21 и второго 22 импульсных трансформаторов напряжениеравно нулю, ток реле 25 равен тоженулю. После включения электродвигателя с помощью магнитного пускателя на базовый вывод усилителя 1 натранзисторе от датчиков тока подается управляющий сигнал, пропорциональный сумме токов фаз А и С, одновременно подается напряжение напервичные обмотки первого 21 и второго 22 импульсных трансформаторов.При этом появляется управляющеенапряжение на первом 23 и втором 24транзисторных ключах. В результатеэтого образуется замкнутая цепьдля срабатывания от второго источника питания исполнительного реле 25,контакты которого образуют последовательно с замкнутым нормально открытым блок-контактом магнитного пус 5 1 О 15 го 25 30 35 40 45 50 55 кателя цепочку, включенную параллельно кнопке Пуск". При минимальномтоке и небольших перегрузках (например до 21 Н ), когда скорость нарастания температуры мала, по цепи позисторов 5-7 протекает ток, не вызывающий их саморазогрев. Этот токсостоит из двух составляющих: первой, не зависящей от скорости нарастания температуры, определяемойтоком срабатывания исполнительногореле 25 от второго источника 4 питания и второй, зависящей пропорционально от суммы токов фаз А и Сопределяемой током коллекторноговывода усилителя 1 на транзисторе,от первого источника 3 питания.При больших перегрузках, например больше 21 Н, когда скоростьнарастания температуры обмотокзаметно увеличивается и динамическая погрешность позисторов такжеувеличивается, вторая составляющая тока позисторов 5-7 возрастает пропорционально сумме токовфаз А и С двигателя, за счет этого происходит дополнительный нагрев позисторов, что обеспечиваетих ускоренное срабатывание и компенсацию динамической погрешности,Изменение величины подогревного тока (времени срабатывания позистора) осуществляется с помощьюпервого регулируемого резистора 36.В режиме нормальных частных пусков за счет второй составляющейтока позистора может произойти опережающее срабатывание защиты, хотятемпература обмоток электродвигателя не превышает допустимой для данного класса изоляции. В этом случае в схеме первого и второго датчиков тока фаз А н С предусмотрены ВС-цепочки 15, 16 и )7,18 соответственно, подключенные к полупроводниковым выпрямителям 13 и14, которые обеспечивают нарастание управляющего сигнала на базовом входе усилителя 1 на транзисторе в зависимости от времени действия пускового тока.Если незначительная и длительная перегрузка такая, что происходит нагрев двигателя выше допустимой для данного класса изоляции(классификационной температуры позисторов), то это приводит к резкому возрастанию сопротивления5позисторов 5-7 и отпусканию исполнительного реле 25,При целостности фазных обмоток4.и С двигателя напряжения, подаваемые на базовые выводы первого 23 и второго 24 электронныхключей, не равны нулю и достаточны для их полного открывания,При обрыве фазных обмоток двигателя Д или С транзисторныйключ (соответственно первый иливторой) закрывается, так как напряжение на входе первого или второго импульсных трансформаторов 21или 22, подаваемое с регулируемых резисторов 11 или 12, соответственно равно нулю, О жению на входе второго усилителя2 стабилитрон 26 включен как диод,а по отношению к катушке исполнительного реле 25 стабилитрон 26 используется по прямому назначению,Предложенное устройство по сравнению с известным имеет более высокую точность срабатывания, так какисключено влияние на управляющий 1203625исполнительного реле 25, который протекает по позисторам 5-7, стается практически пеизменным.При достижении температуры срабатывания позисторов исполнительное реле 25 отключает двигатель, как при обычном аварийном режиме.По отношению к подпирающему напряпитания подключены к их полокительным полюсам соответственно пятый 8 и шестой 29 диоды.При протекании тока подогрева позисторов 5-7 на них возникает падение напряжения, действующее встречно с напряжением второго источникапитания,Это может привести к уменьшению тока, протекающего через катушку испо.пнительного реле 25, до величины тока отпускания.Дпя исключения этого влияния параллельно катушке реле 25 включены последовательно соединенные переход эмиттер-база второго усилителя 2 на транзисторе и стабилитрон 26.При появлении значительного падения напряжения на позисторах 5-7 появляется подпирающее напряжение в базовой цепи второго усилителя 2 на транзисторе, что вызывает частичное запирание указанного транзистора и перераспределение токов в цепи реле 25 и перехода эмиттер-коллектор транзистора 2. Б результате ток 30.О Так как электронные ключи 23 и 24 образуют последовательную цепь с 20 позисторами 5-7 и катушкой исполнительного реле 25, то катушка реле обесточивается и это приводит"к отключению магнитного пускателя.При обрыве фазы В устройство реагирует как на обычную перегрузку.Дпя исключения взаимного влияния первого 3 и второго 4 источников ток первого усилителя на транзисторе со стороны тока реле и тока коллектора, определяемого током подогрева позисторов, благодаря тому, что цепь подогрева позисторов не связана с входной цепью первого усигителя на транзисторе и падение напряжения, создаваемое токами реле и коллектора, не уменьшает входной сигнал на базе первого усилителя на транзисторе; срабатывание защиты происх одит не только при аорыве Фазы А или С, но и при вьгходе из строя любого из транзисторов первого и второго ключей за счет их последовательного соединения с катушкой реле;исключается влияние разброса параметров датчиков тока Фаз Р или С а также несимметрии фазных токов за счет использования насыщающихся импульсных трансформаторов.При этом уровень сигнала насыщения их .выбирается малым, при токах намного меньших номинального тока двигателя, а выходной сигнал импульсных трансформаторов остается неизменным до пусковых токов двигателя.Экономическая целесообразность применения изобретения определяется увеличением срока службы электродвигателя между капитальными ремонтами, уменьшением общего числа отказов электрооборудования засчет сохранения целостности изоляции обмоток двигателя при перегрузках1203625 Составитель О.Муратоведактор О.Головач Техред М.Пароцай орректор И.Мус П аказ сно д. 45 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 26/57 Ти ИИПИ Государственногопо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Р аж 619омитета СССи открытийушская наб.