Устройство для тепловой защиты трехфазного асинхронного электродвигателя

(19) (111 4 Н 02 Н 5 04 сполнительным бло ме сое н ого ключа соедин3 з.п. ф-лы, 1 ип Выхсд транзист с термодатчико(71) Белорусский институт механизации сельского хозяйства(56) Авторское свидетельство СССР В 600654, кл. Н 02 Н 5/04, 1975.Авторское свидетельство СССР У 811388, кл. Н 02 Н 5/04, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ(57) Устройство относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты электродвигателей от аварийных режимов работы, в частности защиты от недопустимого нагревания. Одновременно оно может быть использовано дляконтроля теплового состояния трехфазных асинхронных электродвигателей.Цель изобретения - повышение надежности и расширение области применения. Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство дополнительновведены транзисторный ключ и индикатор настройки, входы которых подключены к второму выходу блока управления, первый вход которого связан свыходом блока сравнения, а второйвход - с выходом блока контроля нагрузки, первый выход блока управле1408490Изобретение относится к электрооборудованию, а именно к устройствамзащиты электродвигателей от аварийныхрежимов работы, в частности защиты отнедопустимого нагревания, и может5быть использовано для контроля теплового состояния электродвигателя, аследовательно, и для контроля его загрузки, а также во всех отраслях народного хозяйства, где эксплуатируются трехфазные асинхронные электродвигатели.Цель изобретения - повышение на.дежности и расширение области применения.На чертеже изображена принципиальная . электрическая схема устройства защиты и контроля теплового состояния электродвигателя. 20Устройство включает источник 1 двухполярного питания, исполнительный блок 2 с указательным реле 3, размыкающий контакт 4 которого включен в цепи катушки электромагнитного 25 пускателя 5. На выходе исполнительного блока 2 установлен элемент 6 незначительной задержки времени для повьппения помехоустойчивости исполнительного органа, 30Устройство содержит также индикатор 7 настройки и транзисторный ключ 8 с резистором 9, регулирующим ток подогрева термодатчика 10, установленного внутри электродвигателя 11, блок 12 управления с первым 13 и вто 35 рым 14 инверторами и логической схемой 2 И-НЕ 15. Блок 16 контроля нагрузки включает два малогабаритные трансформаторы тока 17 и 18, вторичные обмотки которых соединены на разность токов двух фаэ и нагружены на переменный резистор 19. В блок 16 входит также усилитель 20 переменноготока, выполненный на базе операцион 45 ного усилителя, коэффициент усиления которого регулируется переменным резистором 21. В устройство входит также блок 22 сравнения, который включает в себя измерительный мост 23 с подстроечным резистором 24, дифферен циальный усилитель 25, инвертирующий усилитель 26 с подстроечным резистором 27, первый компаратор 28 с подстроечным резистором 29 и второй компаратор 30 с подстроечным резистором 31, диодный элемент ИЛИ 32. Блок 22 сравнения имеет измерительный выход 33, к которому подключается измерительный аналоговый или цифровой прибор (не показан). В устройстве в качестве термодатчика 10 используется малогабаритный термометр сопротивления.Устройство защиты и контроля теплового состояния электродвигателя работает следующим образом.При вводе устройства в эксплуатацию сначала производят настройку устройства на номинальный (или рабочий) ток защищаемого электродвигателя. Для этого переменный резистор 19 устанавливают в положение нулевого значения сопротивления, а резистор 21 - в конечное, но малое значение сопротивления. Запускают электродвигатель 11, и в рабочем режиме нагрузки с помощью резисторов 19 и 21 добиваются срабатывания индикатора 7 настройки. Таким путем для электродвигателей разных мощностей можно обеспечить одинаковое напряжение на выходе блока 16 контроля нагрузки. Сразу же после срабатывания индикатора 7 настройки уменьшают сопротивление резистора 21 в 2-3 раза, что равносильно уменьшению измеряемых трансформаторами 17 и 18 тока значений токов электродвигателя в 2-3 раза. Отключают электродвигатель от сети, а потом снова включают. При этом во время пуска токи электро двигателя возрастают в 4-7 раз и индикатор 7 настройки срабатывает. Одновременно включается транзисторный ключ 8 и происходит дополнительный подогрев термодатчика 10 током, вели- чина которого регулируется резистором 9 при изготовлении устройства. Этот ток выбирается такой величины, чтобы срабатывание устройства защиты происходило только от подогрева термодатчика 10 дополнительным током за время, меньшее допустимого времени нахождения электродвигателя в режиме заторможенного ротора.При пусковых токах электродвигателя на выходе блока 16 напряжение логической единицы появляется периодически с частотой 50 Гц. Соответственно инвертор 13 и транзисторный ключ 8 также срабатывают с этой частотой в момент положительной полуволны напряжения на выходе усилителя 20. В момент открытого состояния ключа 8 на выходе блока 22 сравнения появляется сигнал логической единицы, ноодновременно на выходе инвертора 13 появляется сигнал логического нуля, поэтому логическая схема 2 И-НЕ своего положения не изменяет, и на выходе блока управления 12 присутствует сигнал логического нуля. Таким образом, логическая схема 2 И-НЕ 16 осуществляет блокировку от срабатывания защиты в момент дополнительного по догрева термодатчика 10.В период протекания пусковых токов при отрицательной полуволне напряжения на выходе усилителя 20 транзисторный ключ 8 закрыт. В этот момент происходит измерение сопротивления термодатчика 1 О и на выходе усилителя 26 появляется напряжение, пропорциональное температуре электропвигателя 11. При появлении на выходе усилителя 26 напряжения, превышающего напряжение порога срабатывания компаратора 28 что соответствует возрастанию температуры до предельно допустимой ) на выходе блока 22 сравнения появляется сигнал логической единицы, который поступает на первый вход элемента 2 И-НЕ. Одновременно на второй вход этого элемента поступает также сигнал логической единицы от инвертора 13 и элемент 2 И-НЕ 15 переключается, на выходе инвертора 14 появляется сигнал логической единицы. Срабатывает исполнительный орган 2 и электромагнитный пускатель 5 отключает электродвигатель от сети.В нормальном режиме работы электродвигателя 11 происходит измерение сопротивления термодатчика 1 О. На выходе 33 блока 22 сравнения возникает40 напряжение, пропорциональное температуре термодатчика, а следовательно, электродвигателя. С помощью подстроечного резистора 24 при изготовлении устройства балансируется измерительный мост 23, а с помощью резистора 27 выбирается масштаб выходного напря-. жения, Резистором 29 устанавливается верхний предел контролируемого сопротивления термодатчика 10, а следова-. тельно, контролируется верхняя температура нагревания и обрыв термодатчи- ка, а резистором 31 - нижнее сопротивление термодатчика, те. режим его короткого замыкания.В нормальном режиме работы на выходе блока 22 сравнения сигнал отсутствует. От блока 16 контроля нагрузки поступает напряжение, величина которого ниже порога срабатывания инвертора 13. Следовательно, на выходе инвертора 13 присутствует напряжение логической единиць 1, а на выходе блока 12 управления логический ноль.При нарушении вентиляции, чрезмерном нагреве окружающей среды, постепенном увеличении механической нагрузки, снижении напряжения сети, перекосе фаз и других подобных аварийных режимах происходит медленное повышение температуры электродвигателя. В этих случаях сигнал на выходе блока 16 контроля нагрузки ниже порога срабатывания инвертора 13, и подогрев термодатчика 10 дополнительно токами не происходит. Устройство 22 сравнения осуществляет измерение сопротивления термодатчика, следовательно, температуры обмотки электродвигателя. При возрастании напряжения на выходе усилителя 26 выше порога срабатывания компаратора 28 на первом входе логической схемы 2 И-НЕ 15 появляется сигнал логической единицы. На втором входе этого элемента также присутгтвует сигнал логической едициць 1, следовательно, на выходе его - логический ноль, а на выходе инвертора 14 логическая единица. Исполнительный орган 2 при этом срабатывает и произойдет отключение электродвигателя от сети.Таким образом, снабжение устройства транзисторным ключом позволяет обеспечить дополнительный подогрев термодатчика только в период пуска и режима заторможенного ротора, что упрощает функциональные связи между отдельными блоками устройства, повышает надежность защиты,Кроме этого, снабжение устройства транзисторным ключом, блоком управления с двумя инверторами и логической схемой 2 И-НЕ, связанной с выходом блока сравнения, позволяет организовать поочередной контроль сопротивления термодатчиков и их подогрев, что также повышает надежность защиты.Снабжение устройства индикатором настроики, а блока контроля нагрузки усилителем переменного тока с регулируемым коэффициентом усиления позволяет использовать одно и то же устройство для защиты и контроля тепло вого состояния многих электродвигателей в широком диапазоне их номинальных мощностей.Использование двух Фазис трансФорматоров тока, вторичная обмотка которых включена ца разность тока двух Фаэ и присоединена к входу усилителя переменного тока, позволяет надежно улавливать неполцофазные режимы при заторможенном роторе, что повышает надежность эащи-.ы.Применение двух компараторов цаныходе инвертирующе го усилителя блока сравнения и диодцого элемента ИЛИпозволяет обеспечить, срабатывание защиты при обрыве или коротком замыкании цепи термодатчика, что также повышает надежность защиты.Предлагаемое устройство проще и , надежнее известного и обеспечивает 11 экономический эффект н связи с мень,шими капитальными затратамц и эксплуатациоццыми расходами.Формула изобретения1. Устройство для тепловой защиты , трехфазцого асинхронного электродвигателя, содержащее блок питания, вход которого содержит клеммы для подключения к питающей сети, термодатчик, ,устанавливаемый внутри электродвигателя и соединенный с входом блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока управления, пер"вый выход которого соединен с входом исполнительного блока, блок контроля нагрузки, входы которого имеют клеммы для подключения к датчикам тока соответствующих Фаэ питающей сети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, в него дополнительно введены транзисторный ключ и индикатор настройки, при этом вход транзисторного ключа соединен с входом индикатора настройки и вторым выходом блока управления, выход транзисторцого ключа . оед 1 цен с одцимиэ выводов термодятчцка, выход б:1 окаконтроля нагрузки соединен с вторымвходом блока управления.5 2, Устройство но и, 1, о т л ич а ю щ е е г, я тем, что блок управления выполнен ца пос.педовательно соединенных первом ицверторЕ, логической схеме 2 И - НЕ, втором ицверторе, при этом первый вход логической схемы 2 И-НЕ является первым входом блокауправления, второй вход - вторым выходом блока, вход первого инвертораявляется вторым входом блока управления, а выход второго ицверторапервым3. Устройство по и.1, о т л и 2 О ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля нагрузки выполнен на двух трансФорматорах тока, являющихся входамиблока контроля нагрузки, вторичныеобмотки которых соединены на разностьтоков и подключены к входу усилителяпеременцого тока с регулируемым коэффициентом усиления, выход которогоявляется выходом блока контроля нагрузки.4. Устройство по и.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок сравнения содержит резистивный измерительный мост, одно плечо которогосоставляет термодатчик, являющийсявходом б.пока сравнения, к выходу резистивцого измерительного моста подключены последовательно соединенныедифференциальный и иннертирующий усилители, к ныходу последнего подключе цы неицнертирующим входом первый компаратор и ицнертирующим входом - второй компаратор, выходы обоих компараторон подключены к соответствующимвходам диодного элемента ИЛИ, выход 45которого является выходом блока сравнения.1408490 д вса Составитель Р.Апокинедактор С.Патрушева Техред А.Кравчук орректор Л.Патай Подписиитета СССР 57 5 аказ рытии аб., д,енно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. рл П оектная ои Тираж о 5 ВНИИПИ Государст по делам изоб 13035, Москва, Женного ком етений и о Раушская