Устройство для защиты электропотребителя

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 03.11.80(21) 2999657/24-07 (Я 1 М Кд,з с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Н 02 Н 7/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,925(088.8) Опубликовано 11132. Бюллетень йо 42 Дата опубликования описания 15,11.82 И.Г. Кропачев, М.А. Брусова и Г.Е, Кострс)мин 34 1 д.:,ь(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электродвигателей и других электро- потребителей от анормальных режимов работы.Известно устройство, содержащее измерительный мост с термодатчиком в одном плече и стабилизирующим элементом в другом, транзисторный ключ в диагонали моста, выход которого соединен с разрядной и времязадающей цепочками, и пороговый элемент, вход которого соединен с выходом времязадающих цепочек, а выход - с входом исполнительного элемента 1).Недостатками устройства являются его сложное конструктивное исполнение в результате использования измерительного моста и низкая надежность работы вследствие включения термодатчика в одно из плеч измерительного моста. Такое включение приводит к тому, что при превышении предельно допустимой температуры обмоток электродвигателя последний отключается только после определенной выдержки времениЭто недопустимо при значительной скорости нарастания температуры обмоток, так как эа вре мя заряда времязадающего конденсатора до напряжения включения второго порогового элемента температураобмоток может превысить максимально5допустимое значение и двигатель выходит из строя, т.е, само устройствов силу своего испслнения способствует выходу электропотребителя иэ строя.Кроме того, использование в диагонали моста транзистора приводит ктому, что в определенный момент перегрузки электропотребителя транзистор работает в усилительном режиме,что не позволяет конденсатору времяэадающей цепочки зарядиться до на 15 пряжения переключения пороговогоэлемента, это приводит к тому, чтов результате работы транзистора вусилительном режиме нарушается (снижается) стабильность работы устройства,Наиболее близким,к изобретению по достигаемому результату является устройство, содержащее измерительный мост с термодатчиком и стабилизирующими.элементами в плечах транзистор и диагонали моста, выход которого соединен с в)содом времязадающих цепочек и входом исполнительного элемента 21.Включение порогового элемента к входу исполнительного элемента упрощает устройство, повышает надежность и быстродействИе, но не устраняет другие приведенные недостатки известных устройств, Кроме того, 5 включение термодатчика в верхнее плечо измерительного мсста и отсутствие его связи с нулевым проводом питающей сети приводит к тому, что при монтаже устройства на электро потребителе приходится прокладывать два монтажных провода, это экономически ые оправдано. Связь термодатчика с нулевьм провоцом питающей сети позволяет использовать один монтаж ный провод и обеспечить контроль за состоянием заземления электропотребителя. Одновременно с приведенными недостатками устройство не обеспечивает самоконтроль устройства за со стоянием цепи термодатчика. Так, например, при коротком замыкании цепи термодатчика устройство становится неработоспссобным.25Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности егоработы,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве, содержащем подключенный к источнику питания делительнапряжения с исполнительным элементом в одном плече, времяэадающие цепочки, входы которых соединены с выходом первогопоГоговго элемента, авыходы - с входом второго порогового З 5элемента, подключенного параллельноодному из входом исполнительного элемента, и стабилизирующий элемент,последний подключен параллельно исполнительному элементу, а первый пороговый элемент выполнен на динисторе и соединен с выходом упомянутогоделителя напряжения, при этом параллельно первому пороговому элементувключен дополнительно введенный конденсатор.Кроме того, при осуществлении комплексной защиты электропотребителядополнительно используется второйделитель напряжения с термодатчиком водном плече и второй конденсатор,включенный параллельно выходу второго делителя напряжения и через второй диод - параллельно входу второго или первого пороговых элементов,при этом вход второго делителя напря 55жения подключен параллельно исполнительному элементу или к выходу источника питания.Причем при выполнении исполнительного элемента на симисторе, тиристоре или оптроне их управляющиепереходы через дополнительный потенциометр подключены к стабилизирующемуэлементу, а через дополнительный диод - к общей точке потенциометра и термодатчика второго делителя напряжения,При выполнении исполнительногоэлемента на реле в него дополнительно вводятся диоды (или резистор),включенные последовательно с обмоткой реле, и транзистор, база которого соединена с диодами (резистором), эмиттер - с общей точкой термодатчика и потенциометра второгоделителя напряжения, а коллекторс общей точкой соединения обмоткиреле и дополнительного резистора.На фиг, 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - раскрытие узла времязадающих цепочек(количество цепочек может быть неограничено, например четыре); на фиг.3 раскрытие исполнения исполнительногоэлемента,Устройство для защиты электропотребителя содержит источник питания 1, делитель напряжения на потенциометре 2 и исполнительном элементе 3, времязадающие цепочки 4, пороговые элементы 5 и б, конденсаторы 7 и 8, стабилитрон 9, диоды 10, 11 и 12 и делитель напряжения на потенциометре 13 и термодатчике 14, В качестве термодатчика используются позисторы, которые соединяются между собой последовательно и устанавливаются на обмотках или других элементах электропотребителя, при этом один зажим термодатчика соединен с корпусом электро- потребителя, а последний соединен с нулевой шиной источника питания. На зажимы а и б устройства могут быть поданы управляющие сигналы с других датчиков, например, контроля напряжения питающей сети, контроля за напряжением нулевой точки обмотки двигателя по отношению к нулевому проводу питающей сети, времязадающих цепочек и т.д. Зажим б устройства может быть соединен с зажимом е или подключен к другой шине источника питания, при этом выход с делителя напряжения с термодатчиком в одном плече подключается к входу порогового элемента с или а. Первоначальный сигнал запуска устройства осуществляется подачей его на зижим е, Реле используется при отсутствии температурной защиты устройством электропотребителя, в этом случае зажим 8 устройства по схеме фиг. 1 соединяется с зажимом е, Другой вариант с реле при отсчтствии термодатчика в устройстве приведен с использованием балластного резистора, в этом случае второй пороговый элемент б включается параллельно обмотке реле. Два других варианта исполнитель ного элемента приведены при использовании в устройстве термодатчика и осуществлении комплексной защиты сэлектропотребителя, при этом возможно использование реле или полупро-водниковых приборов, например оптро.на, в силовую цепь которого включается обмотка магнитного пускателя,управляющего электропотребителем. 5При использовании в качестве исполнительного элемента оптрона и осуществлении комплексной защиты электропотребителя, например электродвигателя, с использованием термодатчика потенциометр 13 и термодатчик 14включаются параллельно стабилизирующему элементу 9,Устройство работает следующим образом. 15В исходном состоянии напряжениена выходе источника питания 1, выполненного на трансформаторах тока,равно нулюДинисторы 5 и б закрыты.Конденсаторы 7 и 8 и времязадающих 20цепочек разряжены. Исполнительныйэлемент 3 (оптрон) закрыт, поэтомумагнитный пускатель отключен, электродвигатель отключен от питающейсети.25При подаче первоначального управляющего сигнала на зажим е устройства по управляющему переходу оптрона3 протекает ток управления. Оптрон 3открывается и подключает обмотку магнитного пускателя к питающей сети. обеспечивает надежное переключениединистора б в открытое состояние.Повторное включение электродвигателяв работу возможно после охлажденияобмотки до допустимой температуры.В том случае, если требуется отключение электродвигателя от питающей сети произвести с определеннойвыдержкой времени, зажим Б устройства подключается к источнику питания,а выход потенциометра 13 - к зажимуа, В данном случае при возникновенииперегрузки электродвигателя открывается динистор 5. По окончании зарядаконденсатора времязадающей цепочки4 до напряжения переключения динистора 6 последний открывается и электродвигатель отключается от питающейсети.В случае возникновения перегрузкиэлектродвигателя свыше 1,5 номинальной, напряжение на выходе потенциометра 2 и соответственно на конденсаторе 7 становится выше напряженияпереключения динистора 5Последнийоткрывается и подключает времязадающие цепочки 4 к выходу потенциометра2. В зависимости от тока перегрузкинапряжение на каком-либо конденсаторе времязадающих цепочек 4 превышает за более короткое время напряжение переключения динистора 6Последний открывается, а электродвигатель отключается от питающей сети.Повторное включение электродвигателя в работу возможно после повторного включения исполнительного элемента 3 в работу. При необходимости может подаваться сигнализация о возникновении анормального режима работы,В этом случае между катодом динистора 5 и минусовой обкладкой конденса-тора 7 включается через балластныйэлемент сигнализационный элемент,В этом случае напряжение на выходеисточника питания 1 не сглаживается,а параллельно стабилизирующему элементу 8 может быть включен сглаживающий конденсатор.При использовании устройства длятоковой или температурной защиты вкачестве источника питания могутбыть использованы трансформаторы тока или источник питания в виде питающей сети, при этом обеспечивают отсутствие в схеме делителя напряженияс термодатчиком в одном плече илишунтируют потенциометрами выходы времязадающих цепочек.При использовании устройства длякомплексной защиты и обрыве цепи тер.модатчика 14 конденсатор 8 на выходе потенциометра 13 заряжается донапряжения переключения пилястра 6,в результате чего динистор б открывается и шунтирует вход оптрона 3.Электродвигатель отключается от питающей сети,Электродвигатель включается в работу. С выхода трансформатора тока 1 наустройство поступает питающее напряжение, которое удерживает оптронв открытом состоянии и соответственно электродвигатель в работе. Времязадающие цепочки 4 обеспечивают отстройку устройства от переходных ипусковых токов электродвигателя, поэтому по окончании переходных режимов последний работает в номинальном тродвигателя приводит к перегреву его обмоток, Когда температура обмотокпревышает предельно допустимое значение для данного класса изоляции,сопротивление позисторов 14 релейновозрастает. Напряжение на выходепотенциометра 13 становится выше напряжения переключения динистора б воткрытое состояние. Динистор б от 55 крывается и шунтирует своим переходом вход оптрона 3. Оптрон 3 закрываетсяи отключает обмотку магнитного пускателя от питающей сети,. Электродвигатель обесточивается. Конденсатор 8 режиме.При возникновении перегрузки электродвигателя, например до 1,5 номинальной, напряжение на выходе потея циометра 2 недостаточно для открывания динистора 5, поэтому напряжение на конденсаторах времязадающих цепс" чек 4 равно нулю, второй пороговый элемент - динистор б закрыт, а исполнительный элемент остается в работе, Одновременно с этим перегрузка элек 974490При коротком замыкании ципи тирмодатчика 14 вход оптрона 3 (см.фнг, 3) шунтируется через диод 12, поэтому оптрон остаеТся в закрытом или переходит в закрытое состояние и отключает магнитный пуска. сель и соответственно электродвигатель от питающей сети, Аналогичные процессы в схеме происходят при использовании в качестве исполнительного элемента реле и дополнительного транзистора. Вместо транзистора может быть использован тиристор.Предлагаемое устройство в отличие ,зт известных характеризуется более простым исполнением и повыщенной надежностью в работе, обеспечивает самоконтроль за состоянием цепи термо" датчика, и по сравнению с серийно вы. пускаемыми устройствами типа УБТЗ наряду с указанными преимуществами позволяют вместо двух монтажных проводов от термодатчика к устройству использовать один монтажный провод при питании электродвигателя от сети с глухозаземленной нейтралью, а также осуществить контроль за состоянием заземления корпуса электропотребитиля. Кроме того, в случае возможности по технологическим условиям устройство может обеспечивать перед отключением электропотребителя подачу предварительного сигнала на предупреждение обслуживающего персонала об отключении электродвигателя от питающей сети; Причем устройство в отличие от серийно выпускаемых устройств типа ФУЗ-У и ФУЗ-М позволяет осуществить более гибкую защиту электропотребителя от обрыва фазы питающей сети без учета нагрузки и температуры обмоток, а также ряда других факторов, например постоянного нахождения управляющего перехода тиристора под напряжением, разбросом характеристик устройства в зависимости от значения управляющего тока тиристора, отсутствия самоконтроля за цепью. Формула изобретения1. Устройство для защиты электро- потребителя, содержащее подключенный к источнику питания делитель напряжения с исполнительным элементом в одном плече, времязадающие цепочки, входы которых соединены с выходом ервого порогового элемента, а выходы - с входом второго порогового элемента подключенного параллельноодному из входов исполнительного элемента, и стабилизирующий элемент,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью упрощения устройства и повы 5 щения надежности его работы, стабилизирующий элемент подключен параллельно исполнительному элементу, а первыйпороговый элемент выполнен на динисторе и соединен с выходом упомянутоО го делителя напряжения, при этом параллельно первому пороговому элементу включен дополнительно введенныйконденсатор,2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что при осуществлении комплексной защиты электропотребителя дополнительно используется второй делитель напряжения стермодатчиком в одном плече и второй конденсатор, включенный параллельно выходу второго делителя напряжения и через диод - параллельновходу второго или первого пороговыхэлементов, при этом вход второго делителя напряжения подключен параллельно исполнительному элементу или к выходу источника питания.3, Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что при выполнении исполнительного элемента насимисторе, тиристоре или оптроне ихуправляющие переходы через дополнительный потенциометр подключены к стабилизирующему элементу, а через дополнительный диод - к общей точке потенциометра и термодатчика второго делителя напряжения,4. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что при выполнении исполнительного элемента на40 реле в него дополнительно введены диоды (или резистор) включенные последовательно с обмоткой реле, и транзистор, база которого соединена с диодами (резистором), эмиттер - с об 4 щей точкой термодатчика и потенциометра второго делителя напряжения,а коллектор - с общей точкой соединения обмстки реле и дополнительногорезистора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2793831/24-07,кл, Н 02 Н 7/08, 1980,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2852721/24-07,кл. Н 02 Н 7/08, 1980.974490 К Составитель Техред И.Гай лиеваКорректор Г. Решет дактор М. Банд аказ 6727/7 Тираж бб 9 ПодписяНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 13 илиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4