Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя

(50 4 Н 02 Н 7/08 5 04 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 205273/24-072.03.877.11 .88. Бюл. У 41онецкий политехнический инсти(56) Авторское свидетельство СССРУ 917343, кл, Н 02 Н 7/08, 1981.Гимоян Г.Г. Релейная защита горных электроустановок.-М.: Недра,1978, с,240-251.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к электротехнике, предназначено для температурной защиты электродвигателей приперегрузках. Целью изобретения является повьппение надежности температурной защиты асинхронного электродвигателя во всех режимах перегрузки.Укаэанная цель достигается тем,что в; устройстве накопительный. конденсатор присоединен к трансформатору тока через управляемый мост, ток через который проходит в течение каждого одного полупериода, совпадающего по времени с полупериодом напряжения сети. Так как. ток асинхронного электродвигателя отстает от напряжения на угол У, то ток в течение полупериода изменяет направление и проходит в первую часть полупериода, например, через термистор с диодом, а во вторую часть - через регулируемый резистор с диодом, и напряжение на накопительном конденсаторе пропорционально алгебраической сумме этихсф токов, которая зависит от сопротивления термистора, угла сдвига фазы тока и отношения тока перегрузки к номинальному току. Этим обеспечивается равная температурная чувствительность во всех режимах перегрузк малой, средней, большой, затянувшегося пуска и апробирования электродвигателя. 4 ил,тУстройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя(фиг. 1) содержит трансформатор тока 1, зашунтированный регулируемымрезистором 2, включенный в одну изфаз сети 3 защищаемого двигателя 4.На трансформатор 1 тока через тиристор 5 включено исполнительное реле6. К сети 3 присоединен трехфазныйрезисторный делительнапряжения,на резистор 8 которого соответствующей фазе, в которую включен трансформатор 1 тока, присоединен базовоэмиттерный переход транзистора 9,включенного на входные зажимы выпрямительного моста 10, входные зажимыкоторого присоединены на трансформатор 1 тока через цепочку 11 издвух параллельных ветвей, в одной изкоторых термистор 12, а во второй регулируемый резистор 13 включены через встречно направленные диоды 14и 15 последовательно с накопительнымконденсатором 16. На последний черезпервый стабилитрон 17 присоединенвход полевого транзистора 18, включенного на трансформатор 1 тока через резисторы 19 и 20. Сток полевоготранзистора 18 через второй стабилитронф 21 присоединен к управляющемуэлектроду тиристора 5, включенного последовательно с исполнительным реле.6. Вторичная обмотка трансформатора1 тока присоединена на ограничивающие стабилитроны 22, включенные последовательно с диодами 23 и резистором 24,40 Изобретение относится к электротехнике, предназначено для температурной защиты электродвигателей приперегрузках,5Цеюь изобретения - повышение надежности температурной защиты асинхронного электродвигателя во всех режимах перегрузки.На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для температурной защиты асинхронного электродвигателя, на фиг, 2 - временные диаграммы напряжения сети и тока через накопительный конденсатор в нормальном;режиме работы электродвигателя; нафиг. 3 - то же, при малых и среднихперегрузках электродвигателя," нафиг. 4 - то же, при затянувшемсяпуске и опрокидывании электродвига-. 20теля,Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя работает следующим образом.Ток асинхронного электродвигателя 4 не совпадает по фазес напряжением сети 3, Величина угла сдвига фазы между напряжением и током зависит от нагрузки: при нагрузке меньше номинальный угол сдвига мало от личается от номинального значения Ч с ростом перегрузки увеличивается Уи достигает наибольшей величиныпри затянувшемся пуске или опрокидывании. С ростом перегрузки увеличивается и фактический ток Е электродвигателя, Если выразить через ш отношение фактического тока Е к номинальному значению Е, то ш растет с перегрузкой, но ш при большой перегрузке ограничивается, когда напряжение на регулируемом резисторе 2 достигает величины пробоя ограничивающих стабилитронов 22,включенных последовательно с диодами 23 и резистором 24. Это с той целью, чтоб не было большого роста напряжения на регулируемом резисторе 3 при пусковых режимах электродвигателя.Напряжение иа регулируемом резисторе 2 пропорционально току Е нагрузки и совпадает с ним по фазе Ч . По мощности защищаемого электродвигателя 4 регулируемым резистором 2 выбирают установку - определенную величину напряжения на регулируемом резисторе 2 при номинальной нагрузке. Под действием этого напряжения в измерительной цепи проходит ток в течение каждого одного из полупериодов, когда на базово-эмиттерный переход транзистора 9 с резистора 8 трехфазного делителя 7 напряжения подается открывающий потенциал. Этот полупериод напряжения сети назовем рабочим полупериодом.В течение каждого рабочего полупериода ток электродвигателя, а следовательно, и в измерительной цепиизменяет знак с "минуса" на "плюс" .В течение первой части каждого рабочего полу- периода с момента времени С= 0 до момента времени С = ток проходит наЬ 31 пример, через термистор 12 и диод 14, когда в течение второй части рабочего полупериода с момента времени СУ д = - до момента времени С = - токСО3 со проходит через регулируемый резистор10 ар ф - )- - - В, 81 п(ыФ -У) 41 +едЦн,т Х к4 6 ро2 флф - ) - - в,вхп(ьс -ч)4 сР ,ч 20 1 савд"еовчК Н), Й 25 где 1 - номинальный ток асинхроннонго электродвигателя,ш= - коэффициент перегрузки потоку асинхронного электродвигателя,В - сопротивление регулируемогорезистора на который включен трансформатор тока,В - сопротивление термистора,В - сопротивление регулируеРмого резистора.Сопротивление термистора 12 (В ) с повышением температуры снижается. Величину регулируемого резистора 13 (В ) выбирают такой, что при номиРнальной нагрузке, те. при 1, и ток в измерительной цепи равен нулю. 30 40 где В - сопротивление термистора12 при температуре электродвигателя с номинальной на- б 0грузкой.При повышении температуры сопротивление термистора 12 снижается от первоначального значения в и раз, тогда В = - ф- и с учетом (2) из вы- ббВиражения(1 ) получают значение среднего тока через накопительный конденсатор,з 14361 13 и диод 15Измерительная схема выполнена так, что в течение первой части рабочего полупериода накопительный конденсатор 16 заряжается рабо 5 чей полярностью в течение второй части каждого рабочего полупериода противоположной полярностью. Величина напряжения на накопительном конденсаторе 16 зависит от алгебраической суммы токов в первую и вторую часть каждого полупериода и времени его прохождения.Среднее значение тока через накопительный конденсатор 16 определя Б ется алгебраической суммой средних токов в первую и вторую часть каждого рабочего полупериода 7641 юД 1+аон 4(-сову 1-(1-соеч)(1 сову) ик.в, +сов ч При нагрузке на электродвигательменьше номинальной температуре электродвигателя и термистора ниже номинальной, а сопротивление теристора2 больше, чем при номинальной температуре электродвигателя, т.е,ВЕ , аи1 и ш1, В измерительнойяцейи протекат ток, который заряжаетноминальный конденсатор 16 нерабочейголярностью.При появившейся перегрузке повышаается температура электродвигателя выше номинальной, снижается сопротивление термистора 12 (и л 1 ), увеличивается ток в измерительной цепи ш ) 1,и угол сдвига фазы между напряжениеми током Ч ). Так визмерительнойцепи изменяет направление и перезаряжает накопительный конденсатор 16,на котором растет напряжение рабочейполярности. Скорость роста напряжения на накопительном конденсаторе зависит как от температуры электродвигателя (сопротивление термистора 12)так и от величины перегрузки по токуш и угла сдвига фазы У .При малых перегрузках ш мало отличается от 1 (фиг, 2), угол сдвигафазы Ю от номинального значенияи рост величины тока в измерительнойцепи в первую часть каждого полупериода обеспечивается только за счетснижения сопротивления термистора,которое соответствует температуре об -мотки электродвигателя и обеспечивает температурную защиту электродвигателя. За предельно допустимое время работы электродвигателя в этом режиме на накопительном конденсаторе 16напряжение рабочей полярности достигает величины пробоя стабилитрона 17,открывается полевой транзистор 18,затем открывается тиристор 5 и срабатывает исполнительное реле б, которое отключает защищаемый электродвигатель 4,При средних перегрузках (фиг. 3)увеличивается скорость роста температуры обмоток электродвигателя и скорость роста температуры корпуса электродвигателя,накоторую реагирует термистор 12, отстает.Но при этом увеличивается ток перегрузки, т.е.ш и уголсдвига фазы тока ,Они выбраны в тавторичной обмотке включен переменныйрезистор, исполнительное реле, термисторы, предназначенные для установки в обмотках электродвигателя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения надежности во всехрежимах перегрузки, в него дополнительно введены трехФазный резисторный делитель напряжения, первые вы"воды входных резисторов которогоимеют клеммы для подключения к соответствующим Фазам питающей сети,вторые выводы через соответствующиевыходные резисторы объединены иподключены к первому выходу вновьвведенного выпрямительного моста непосредственно и к второму выходуэтого же моста через эмиттерно-коллекторный переход вновь введенноготранзистора, база которого подключена между входным и выходным резисторами трехФаэного резнсториого делителя напряжения той Фазы, в которую ьключается трансФорматор тока,первый вход Быпрямительного мостаподключен к первому выводу вторичной обмотки трансФорматора тока через цепочку из последовательно соединенных второго переменного резистора и диода, параллельно которымвключена цепочка из последовательносоединенных второго диода и термистора, при этом указанные диоды включены встречно, второй вход выпрямительного моста подключен к второмувыводу вторичной обмотки трансФорматора тока через вновь введенныйконденсатор, параллельно вторичной обмотке трансФорматора тбка включена цепочка из вновь введенных последовательно соединенных резистора, третьего диода и стабилитрона, .параллельно третьему диоду и стабилитрону встречно включены вновь введенныечетвертый диод и второй стабилитрон,точка соединения конденсатора и второго входа выпрямительного моста через вновь введенный третий стабилитрон подключена к затвору вновь введенного полевого транзистора, стоккоторого через вновь введенный четвертый стабилитрон подсоединен к управляющему электроду вновь введенного тиристора который катодом подключен к первому выводу трансФорматора тока, анодом - через исполнительное реле к точке соединения конденсатора и второго вывода трансФор 5 1436176крм соотношении, что увеличивают ско-рость роста напряжения рабочей полярности на накопительном конденсаторе 16,соответствующее температурной защитеэлектродвигателя в этом режиме, Прибольшой перегрузке сильнее влияетрост тока ш и сдвиг по Фазе т. И достигается температурное соответствиезащиты. 10При затянувшемся пуске или опрокидыанни электродвигателя (Фиг. 4) увенчивается сдвиг Фазы то , который5 ольше номинального в 2-2,5 раза, аПусковой ток электродвигателя превыпает номинальный в несколько раз, но. в измерительной схеме параллельно регулируемому резистору 2 трансФорматора 1 тока включены ограничивающиестабилитроны 22 через диодь" 23 и ре Оэистор 24 и напряжение ограничивается, Этим достигается соответствиероста напряжения на накопительномконденсаторе 16 скорости роста температуры обмоток электродвигателя. 25Таким образом, температурная характеристика устройства соответствуеттемпературной защите обмоток электродвигателя в различных режимах его работы. Повышается чувствительность по ЗОсравнению с известным на средних перегрузках в 1,5-2 раза, на больших в3-4 раза, при затянувшемся пуске илиопрокидывании в 6-7 раз и этим достигается соответствие во всех режимах перегрузки.Предлагаемое устройство обеспечивает температурную защиту асинхронного электродвигателя с равной чувствительностью при малых, средних, 40больших перегрузках и затянувшемсяпуске, известное устройство для защиты от затянувшегося пуска или опрокидывания электродвигателя дополняется другой защитой,4 бПредлагаемое устройство простоепо конструкции и с большим диапазоном защиты, поэтому оно находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и особенно вугольной промышленности, где требу ется, защита повышенной надежности.Формула изобретенияУстройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя,содержащее трансФорматор тока, первичная обмотка которого имеет клеммы для включения в Фазу защищаемо 1го электродвигателя, параллельно его436матора тбка и к первому выводу вновь введенного второго резистора, второй вывод которого соединен с истоком полевого транзистора, а точка соединения стока полевого тран 76 8зистора и анода четвертого стабилитрона через вновь введенный третий резистор подключена к первомувыводу вторичной обмотки трансформатора тока.1436176 Составитель К. Шипан Техред И.Верес Редак Корректор руча ланар Заказ 565 51 е, г. Ужгород,ектнав ВИИИПИ Государственного по делам изобретений113035, Москва, Ж, Раушс изводственно-полиграфическое предп Подписноемитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5