Устройство для управления и защиты асинхронного электродвигателя

(511 Н 02 Р 28; Н 02 Н 7/085 Р Ггн 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 256844, клб 01 1 27/00, 1968,2, Авторское свидетельство СССР Р 347854, кл. Н 02 Н 7/085, 1970. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯИ ЗАЩИТЫАСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ содержащее коммутатор тока, измерительный блок, вход которого предназначен. для подключения к одной из Фаз электро-: двигателя, а минусовой выход соединен с одним входным зажимом защиты, составленной из ключа и включенных в управляющую цепь указанного ключа накопительного конденсатора и порогового элемента, исполнительный орган, включавший выходное реле, контакты которого введены в цепи управления коммута" тором тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функцио" нальных возможностей за счет обеспечения управления электроприводом инерционных механизмов, требующих предварительной прокрутки, например электроцриводом вакуумного механического на" соса,в него введены разделительный трансформатор, источник опорного на-. пряжения, схема рабочего режима,подключенная к входу параллельно схе.ме защиты, и пороговый элемент, а исполнительный орган снабжен элементом задержки, подключенным параллельно катушке выходного реле,и выполнен в виде магнитного усилителя с четырьмя обмотками управления, двумя рабочими обмотками и четырьмя диодами, соединенными с рабочими обмотками по мостовой схеме, начало первой обмотки управления магнитного усилителя соединено с положительным выходом мостовой схемы, а конец через катушку выходного реле - с отрицательным выхо;, дом мостовой схемы, первичная обмотка разделительного трансформатора подключена к входу коммутатора тоха, щ а вторичная - к входам мостовой схемы магнитного усилителя и источника опорного напряжения, плюсовой выход которого соединен с анодам ключа сне- С, мы защиты и началом второй обмотки управления магнитного усилителя, конец которой связан с минусовым выходом источника опорного напряжения и началом третьей обмотки управления магнитного усилителя, конец которой связан с катодом ключа схемы защиты, .а другой входной зажим схемы защиты .подключен к плюсовому выходу измерительного блока через дополнительно введеньый пороговый элемент, начало четвертой обмотки управления связано с минусовым выходом измерительного блока, а ее конец - с выходом схемы рабочего режима.автоматизированной откачки на вакуум. 10 цепь питания, переключатель с диодом,магнитный пускатель, блок ручногоуправления пускателем, реле блокировки запуска с непрокрученным насосом и приспособление для ручной прокрутки насоса перед запуском их вработу, так как у этих насосов за"пуск осложняется затеканием вакуумного масла в рабочий объем. Загустев шее (особенно при низких температурах в помещении, где установлен насос) масло препятствует включению насоса в работу (масляный замок) и требуется прокрутка насоса с целью удаления его из рабочего объема насоса для ликвидации масляного эамкафф СЦ . 30 35 Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устрой 40 защиты, составленной из ключа и вклю ченных в управляющую цепь указанного ключа накопительного конденсатора и порогового элемента, и исполнитель 50 Наиболее существенным недостатком указанного устройства является то, что устройство не решает вопросауправления запуском электропри вода с инерционной механической нагрузкой, например электропривода вакуумных механических насосов, требунщих предварительной прокрутки Изобретение относится к электро= технике н может быть использовано в пусковых устройствах с временной обратной связью для управления электроприводом с инерционной механической нагрузкой, например в качестве устройства управления и защиты вакуумных механических насосов в. схемах Известно устройство для управления электродвигателем вакуумных механических насосов, содержащее Недостаток этого устройства заключается в том, что оно требует ручной прокрутки насоса перед включением в работу, дополнительной про изводственной площади для размещения человека и не обеспечивает дистанционное управление электроприводом. ство для управления и защиты асин- с хронного электродвигателя, содержащее коммутатор тока, измерительный блок, вход которого предназначен дляподключения к одной из фаз электродвигателя, а минусовый выход соединен с одним из входных зажимов схемы ный орган, включающий выходное реле,контакты которого находятся в цепиуправления коммутатором тока (2,насоса (несколько цикловвключение - отключениеэлектродвигателя)для удаления загустевшего вакуумного масла (для ликвидациимасляного замка ф) из рабочей полости на,соса. 60 65 Цель изобретения " расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения управления электроприводом инерционных механизмов, требующих предварительной прокрутки, например электроприводом вакуумного механического насоса. Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащеекоммутатор тока, измерительный блок,вход которого предназначен для подключения к одной из фаз электродвигателя, а минусовый выход соединен содним из входных зажимов схемы защиты, составленной из ключа и включенных в управляющую цепь указанногоключа накопительного конденсатора ипорогового элемента, исполнительныйорган, включающий выходное реле,кон"такты которого включены в цепи управления коммутатором тока, в него- ведены разделительный трансформатор,источник опорного напряжения, схемарабочего режима, подключенная к входу параллельно схеме защиты, и пороговой элемент,а исполнительный органснабжен элементом задержки, подключенным параллельно катушке. выходногореле, и выполнен в виде магнитногоусилителя с четырьмя обмотками управ.ления, двумя рабочими обмотками ичетырьмя диодами, соединенными с рабочими обмотками по мостовой схеме,начало первой обмотки управления магнитного. усилителя соединено с положительным выходом мостовой схемы, аконец через катушку выходного релеС отрицательным выходом мостовойсхемы, первичная обмотка разделительного трансформатора предназначенадля подключения к входу коммутаторатока, а вторичная - к входам мостовой схемы магнитного усилителя иисточника. опорного напряжения, плюсовой выход которого соединен с анодом ключа схемы защиты и началомвторой обмотки управления магнитного усилителя, конец которой связанс минусовым выходом источника опор"ного напряжения и началом третьейобмотки управления магнитного усилителя, конец которой связан с катодомключа, схемы защиты, а другой входной зажимсхемы защиты подключен кполюсовому выходу. измерительногоблока через дополнительно введенныйпороговый элемент, начало четвертойобмотки управления связано с мину"совым выходом измерительного блока,а ее конец - с выходом схемы рабочего режима,На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для управления и защиты асинхронного электродвигателя 1 нафиг. 2 - диаграмма, поясняющаярабо1058019 а ее конец - с выходом схемы 4, рабочего режима.Устройство работает следующим образом.Пуск в работу осуществляется подачей напряжения на входы коммутатора тока 1 и разделительного трансформатора 27, с вторичной обмотки которого получают питание магнитный усилитель исполнительного органа 13, настроенный в релейный режим за счет первой обмотки 14 управления, и источник 28 опорного напряженйя, на выходе которого обтекается стабилизированным по величине током вторая обмотка 15 управления магнитного усилителя. За счет самонасыщения через рабочие обмотки и дополнительное подмагничивание сердечника магнитного усилителя через вторую обмотку 15 управления (положительное смещение)магнитный усилитель открывается (уменьшает полное сопротивление своих рабочих обмоток), выходное реле 24 с емкостной задержкой включает герметизированные контакты 25, замыкающие цепи управляющих электродов тиристоров коммутатора тока 1. Коммутатор тока 1 открывается и пропускает питания через измерительный блок 2 на электродвигатель 3 вакуумного механического насоса, во внутренней полости которого находится загустевшее масло, препятствующее полному . разворачиванию электродвигателя 3. Рабочие обмотки электродвигателя обтекаются пусковым током, создают вращающий момент на валу вакуумного механического насоса и проворачивают его на определенный угол, зависящий от температуры помещения, где уста-, новлен насос и вязкости масла, находящегося в рабочей полости насоса. ту устройства при исправных насосеи злектроприводе;на фиг. 3 - диаграмма, пояснякщая работу устройствапри неисправном насосе (например,насосзаклинило),Устройство содержит коммутаторток 1, измерительный блок 2, выходкоторого предназначен для включенияв одну иэ фаэ 3 асинхронного электродвигателя, схему 4 рабочего режима и схема 5 защиты. Схема 4 .рабочего режима содержит накопительный конденсатор б и пороговый элемент 7, включенные в управляющуюцепь ключа 8.Схема защиты содержитнакопительный конденсатор 9 и пороговый элемент 10, включенные вцепь управления ключа 11.Схема рабочего режима по входувключена параллельно схеме защиты,один из входных зажимов которой подОключен к минусовому выходу измерительного блока 2. Другой входнойзажим схемы защиты через дополнительно введенный пороговый элемент 12соединен с плюсовым выходе измерительного блока 2,Устройство снабжено исполнительным органом 13, выполненным на магнитном усилителе с четырьмя обмотками 14-17 управления, двумя рабочимиобмотками,18 и 19 и четырьмя диодами20 - 23. Указанные диоды соединеныс рабочими обмотками по мостовойсхеме,Исполнительный орган содержитвыходное реле 24, контакты 25 которого включены в управляющие цепикоммутатора тока 1, и снабжено элементом 26 задержки, подключейнымпараллельно катушке выходного реле24. В устройство введены разделитель ный трансформатор 27 и источник 28опорного напряжения. Первичная обмотка разделительного трансформатораподключена к входу коммутатора тока,. а вторичная обмотка - к входам мосто,вой схемы магнитного усилителя и источника опорного напряжения.Начало первой обмотки 14 управления соединено с положительным выходом мостовой схемы магнитного усилителя, а ее конец через катушку выходного реле - с минусовым выходоммостовой схемы магнитного усилйтеля.Плюсовой выход источника 28 опорного напряжения соединен с анодомключа 11 схемы защиты и началом55второй обмотки 15 управления магнитногоусилителя, конец которой связанс минусовым выходом источника 28опорного напряжения и началом треть, ей обмотки 16 управления магнитногоусилителя, конец которой связан скатодом ключа 11 схемы защиты; начало четвертой обмотки 17 управлениямагнитного усилителя связано с минусовым выходом измерительного блока, 65 Измерительный блок 2 эа счет трансФорматора напряжения ( с малым числомвитков первичной обмотки) преобразовывает пусковой ток электродвигателя3 в постоянное напряжение, пропорциональное этому току. Под воздействиемэтого постоянного напряжения открывается пороговый элемент 12, на котором определяется величина отношенияпускового тока электродвигателя кноминальному, и постоянный ток начинает зарядку накопительных конденсаторов б и 9 схемы 4 рабочего режимаи схемы 5 защиты, причем накоплениезаряда на конденсаторе 9 схемы эащиты происходит во столько раз медленее,во сколько раэ ( "включение-отключениефэлектродвигател рассчитано циклов пре. -дварительной прокрутки вакуумного механического насосадля.удаления загустев-шего (от низкой температуры) масла изего рабочей полости. В данном случа 1количество циклов равно трем. Придостижении в накопительном конденсаторе б за время первого включения 1;, 1058019уровня напряжения(фиг, 2, точка29) пороговый элемент 7 пропускаетсигнал на управляющий электрод ключа8, который открывается, и от измерительного блока 2 (пороговый элемент12 открыт) идет ток на четвертую обмотку 17 управления, размагничиваясердечник магнитного усилителя. Магнитный усилитель закрывается (увеличивает полное сопротивление своихрабочих ьбмоток),выходное реле 24 10отключается, размыкая свои герметизи-рованные контакты 25 в цепи управляющих электродов тиристоров коммутаторатока 1. Коммутатор тока 1 закрывается, отключая электродвигатель 3 от 15цепи питания,Заряд, накопленный в конденсатореб и конденсаторе измерительного блока2, стекает через ключ 8 и его управляющий электрод на катод этого ключа,20поддерживая в течение времени (1 токчерез четвертую обмотку 17 управлениямагнитного усилителя, удерживая его(в закрытом состоянии. В точке ( напряжение на конденсаторе б становитсяравным нулю (конденсатор б разрядился), четвертая обмотка 17 управленияуже не обтекается размагничивающимтоком и ключ 8 закрывается, Магнитный усилитель за счет самонасыщениячерез рабочие обмотки и положительное смещение (подмагничивание сердечника) от второй обмотки 15 управления, обтекаемой стабилизированным током источника 28 опорного напряжения,.вновь открывается, включая выходноереле 24, которое замыкает свои герме-.тизированные контакты 25 в цепиуправляющих электродов тиристоров,открывая вновь коммутатор тока 1.40Вновь рабочие обмотки электродвигателя 3 обтекаются пусковым током исоздают вращающийся пусковой моментна валу вакуумного механического насоса, удаляя очередную часть загустевщего масла из рабочей полости насоса.Цикл повторяется. Временами - 1 д подбираются элементами схемы. Для данногоустройства 11,:3, На фиг.видно,что второй цикл прокрутки насосахарактеризуется точками 30 и(,4, третий - точками 31 и( . В точке 32 (начетвертом цикле прокрутки) насос запускается в работу, причем накопление заряда в конденсаторе 9 схемызащиты характеризуется кривой 33, Вточке 32 накопление заряда на конденсаторе 9 прекращается при напряжении,меньшем О (напряжение отключения насоса) с блокировкой его в отключенном,состоянии, т.е. защита при исправном .60насосе и электроприводе не срабатывает. В связи с тем, что в каждым.новым циклом пусковой ток электродвигателя 3 неколько меньше (угол прокрутки больше), то время каждого по". - 65 ледующего цикла заряда конденсатора 6 несколько больше предыдущего.Описанный цикл работы устройства рассчитан на создание условий (вакуумный механический насос исправен), при которых за время 1, в течение которого электродвигатель 3 подключен к цепи питания, развиваемый им вращающий момент на валу является доста" точным для проворачивания ротора приводимого насоса на такой угол, при коАором объем масла, удаленный из рабочей полости насоса, был бы больше объема масла., которое самопроизвольно вернетея в рабочую полость насоса за следующий промежуток времени(, в течение которого электродвигатель привода 3 будет отключен от цепи питания.При выполнении этого условия из рабочей полости насоса за несколько циклов, например за три цикла, длительностью примерно по шесть секунд (три секунды включение и три секунды отключение) удаляется весь объем .загустевшего масла, препятствовавшего включению насоса в работу (ликвйдируется масляный замокф) и при очередном (четвертом) цикле подключения электродвигателя 3 к цепи питания последний разворачивается до номинальных оборотов: происходит включение исправного насоса в работу. При неисправном насосе (заклинило) время заряда конденсатора 6 схемы 4 рабочего режима будет одним и тем же (около 3-х с,) в каждом цикле (1 =19: :5 = ), так как пусковой ток заторможенного электродвигателя 3 будет одинаковым:во всех циклах. В точках 33 - 36 (фиг. 3) напряжение на кон" денсаторе б будет равно О (напряжение отключения электродвигателя 3) и по сигналу, пропущенному пороговым элементом 7, ключ 8 пропустит ток от измерительного блока 2 через открытый пороговый элемент 12 на четвертую обмотку 17 управления, размагничивая сердечник магнитного усилйтеля. В этих точках магнитный усилитель закрывается. В точке 36 и на конденсаторе 9 схемы 5 защиты напряжение равно 4 (напряжение отключения электродвигатегя 3) . Если по сигналу, пропущенному пороговым элементом 7, ключ 8, пропуская ток через четвертую обмотку 17 управления, отключает электродвигатель 3 на время 1 (например, иа три секунды) в точках 33-36, то по сигналу, пропущенному пороговым элементом 10 в точке 36, электронный ключ 1.1 открывается и, пропуская размагничивающий ток по третьей обмотке 16 управления магнитного усилителя, закрывает магнитный усилитель, отключая электродвигатель 3 от цепи питания, и блокирует его в этом состоянии, Деблокировка магнитного усилителя и включение устройства в работу после устранения неисправности производитсяпутем кратковременного снятия с цепи.питания. Схема защиты также отключаетэлектродвигатель при выпадении одной 5из фаз цени питания (за счет трехфазного питания разделительного трансФорматора) и при любых перегрузках,не мешая осуществлению ступенчатогозапуска электродвигателя привода механиэма, обладающего большой инерцией покоя,Устройство обладает более широкимиФункциональными возможностями, осуществляя управление защиту асинхронного электродвигателя от перегрузкии выпадения любой из Фаз. На основетиристорного коммутатора тока, магнитного усилителя и схемы рабочего режимастало возможным автоматизироватьпроцесс прокрутки вакуумного механи-. ческого насоса для удаления загустевшего вакуумного масла (для ликвидации масляного замками) иэ рабочейполости насоса за счет периодического пропускания тока через обмоткиэлектродвигателя привода (включение-отключением) . Предлагаемое устройство выполненобесконтактным (герметизированныеконтакты выходного реле по надежнос".ти не уступают бесконтактным элементам и выполняют Функцию гальванической развязки цепей управляющих электродов тиристоров от коммутационныхперенапряжений в сети питания, могущих привести к ложному открытию комму-,.татора тока повышенной надежности,требует минимального объема затратпри эксплуатации, более предпочтительно по нормам шумаохраны труда,1058019Составитель А.Головченко Редактор О.Сопко Техред А. Бабинец Корректор В, Гирняк Эаказ 9591/55 Тираж 687 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул,. Проектная, 4