УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1994 года по МПК H02H5/04 H02H7/08 H02H7/09 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты трехфазных электродвигателей от аварийных режимов работы.

Известно устройство для защиты электродвигателя, содержащее подключенные к первой фазе сети и соединенные последовательно кнопки управления, исполнительный элемент и тиристор, управляющий электрод которого подключен к первому выводу первого резистора, однопереходный транзистор, эмиттер которого подключен к средней точке RC-цепи, резистор которой через первый диод подключен к второй фазе сети, последовательно соединенные второй диод и первый конденсатор, второй конденсатор и второй резистор, третий конденсатор и третий резистор последовательно включены во вторую фазу сети, к нулевому проводу подключены вторые выводы третьего, первого и четвертого резисторов, первые обкладки первого и четвертого конденсаторов, катод тиристора и первая база однопереходного транзистора, вторая база которого подключена ко второй обкладке первого конденсатора и катоду второго диода, анод последнего соединен с общей точкой соединения второго конденсатора и второго резистора, включенных в третью фазу [1].

Известное устройство характеризуется ограниченными функциональными возможностями: не обеспечивает тепловую защиту электродвигателя, например, при перегрузках.

Цель изобретения - упрощение схемы и повышение надежности в работе.

Для этого в устройстве для защиты электродвигателя, содержащем исполнительный аппарат, тиристор, однопереходный транзистор с RC-контуром на входе, компаратор, входы которого подключены к выходам термочувствительного моста, в одно из плеч которого включен датчик температуры, один из входов компаратора через включенные последовательно диод и резистор соединен с выходом компаратора, компаратор и измерительный мост подключен к первому конденсатору, одна обкладка которого соединена с катодом тиристора, одним выводом компаратора, одним выводом термочувствительного моста, соединенного с первым выводом датчика температуры, и клеммой для подключения нулевого провода сети, вторая обкладка первого конденсатора через включенные последовательно первые сопротивление и диод подключена к первой клемме для подключения одной из фаз сети, а непосредственно - к другому входу измерительного моста и другим выводом компаратора, три диода, и второй конденсатор, однопереходный транзистор подсоединен к выходу компаратора, а его эмиттер - к RC-контуру, подключенному к второму конденсатору, одна обкладка которого через второй диод соединена с второй клеммой, подключаемой к другой фазе сети, а другая обкладка которого подключена к катоду тиристора, конденсатор RC-контура соединен через второй диод с управляющим электродом тиристора, а через третий диод - с вторым выводом датчика температуры, а анод тиристора через исполнительный аппарат - с третьей клеммой для подключения третьей фазы сети.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит исполнительный элемент 1, например магнитный пускатель, контактами управляющий работой защищаемого электродвигателя, клеммы 2 - 5 для подключения трех фаз и нулевого провода сети. Обмотка 1 магнитного пускателя подключена к клеммам 4-5 сети через тиристор 6, выполненный симметричным. К другой клемме 2 через диод 7 и сопротивление 8, например резистор, подключен конденсатор фильтра 9, к которому подключены измерительный мост, составленный резисторами 10-13 и датчиком 14 температуры; компаратор 15, образующий с диодом 16, резистором 17 и конденсатором 18 запоминающий элемент. К выходу операционного усилителя 15 подключен однопереходный транзистор 19, эмиттер которого через конденсатор 20 RS-контура и резистор 21 подключен к катоду тиристора 6, а через резистор 22 RC-контура - к резисторам 23, 24, образующим делитель напряжения, подсоединяемый к конденсатору фильтра 25. Этот конденсатор к клемме 3 сети подключен через диод 26.

Конденсатор 20 через диод 27 соединен с датчиком 14 температуры, а через диод 28 - с управляющим электродом тиристора 6. Параллельно исполнительному аппарату 1 через резистор 29 подключен конденсатор 30. Датчик 14 температуры может быть выполнен в виде позистора, терморезистора и др. и устанавливается в статорных обмотках электродвигателя.

Устройство работает следующим образом. При подаче трехфазного напряжения на все три фазы - клеммы 2-4, когда температура электродвигателя и позистора 14 ниже предельного значения, через диод 7 и резистор 8 под действием напряжения на клеммах 2, 5 заряжается конденсатор фильтра 9 до падения напряжения на компараторе 15 и измерительной схеме 10-13. Когда позистор 14 не перегрет, его сопротивление мало, на плече термочувствительного моста 13 падение напряжения выше, чем на резисторе 11 и позисторе 14, поэтому напряжение на выходе компаратора и базах ОПТ 19, примерно равно напряжению на конденсаторе 9. Этим напряжением запирается диод 16. Одновременно через диод 26 заряжается конденсатор 25, а через резистор 22 напряжением на резисторе 24 периодически заряжается конденсатор 20.

При заряде конденсатора 20 до порога отпирания ОПТ 19 ОПТ отпирается, пропуская через себя на резистор 21 ток разряда конденсатора 20. Под действием импульсов напряжения, выделяемых на резисторе 21, отпирается симистор 6 и включается магнитный пускатель 1, силовыми контактами подключающий к трехфазной сети электродвигатель. Частота импульсов, генерируемых ОПТ, более чем на порядок превышает частоту сети. За счет этого симистор 6 отпирается в начале каждого полупериода напряжения сети, и практически все напряжение сети выделяется на обмотке 1 магнитного пускателя. Для надежного включения индуктивной нагрузки с помощью симистора 6, на вход которого поступают сравнительно короткие импульсы тока, служит RC-контур 29, 30.

При увеличении температуры электродвигателя выше аварийного значения, например при его токовой перегрузке, сопротивление позистора 14 и падение напряжения на нем резко возрастут. Когда падение напряжения на позисторе 14 и резисторе 11 превысит падение напряжения на резисторе 13, операционный усилитель переключится и напряжение на его выходе и базах ОПТ 19 снижается до напряжения логического нуля. Генератор на ОПТ 19 останавливается, и симистор 6 и магнитный пускатель 1 выключаются. Через диод 16 и резистор 17 шунтируется компаратором резистор 13.

Следовательно, на неинвертирующем входе компаратора будет более высокий потенциал и после остывания электродвигателя и снижения сопротивления термодатчика. В связи с этим компаратор будет находиться в состоянии, когда на его выходе будет нулевой потенциал, а магнитный пускатель будет выключен. Конденсатор 18 исключает шунтирование неинвертирующего входа компаратора через диод 16 при подаче напряжения питания на схему, когда на его выходе может быть логический нуль.

Для включения электродвигателя в работу после остывания термодатчика 14 необходимо предварительно кратковременно обесточить схему для разряда конденсатора 9 и снятия потенциала с инвертирующего входа компаратора 15. После подачи напряжения на клеммы 2-5 сети снова начинает генерировать импульсы генератор на ОПТ 19, включаются симистор 6 и магнитный пускатель 1. Если же электродвигатель не остыл и сопротивление позистора 14 велико, то прежде чем начнет срабатывать ОПТ 19 переключится компаратор 15, предотвращая генерацию импульсов и включение симистора 6 и магнитного пускателя 1, т.е. включение электродвигателя возможно лишь при остывании темодатчика. При обрыве в цепи термодатчика 14 компаратор 15 опрокидывается, генератор останавливается и симистор запирается, отключая магнитный пускатель 1 и электродвигатель. В случае к.з. в цепи линии, соединяющей позистор 14 со схемой, через диод 27 шунтируется цепь управления симистора 6. Симистор запирается, отключая электродвигатель.

Устройство обеспечивает также мгновенное, без предварительного перегрева электродвигателя его отключение при обрыве любой из фаз 2-4. При обрыве фазы 2 теряется питание компаратора 15 и ОПТ 19 генератора. Когда обесточится клемма 3, прекращается питание RC-контура 22, 20 генератора, что вызовет запирание симистора 6 и отключение магнитного пускателя 1. При отсутствии напряжения на фазе 4 обмотка магнитного пускателя 1 обесточится и он отключится.

Предложенное устройство обладает широкими функциональными возможностями, обеспечивая защиту электродвигателя как от перегрева, так и неполнофазного режима работы, обрыва и к.з. в цепи датчика температуры, характеризуется высокими надежностью, стабильностью и точностью работы, малым потреблением мощности, незначительными габаритами и массой, в нем отсутствуют промежуточные реле и их контакты, что позволит найти ему широкое применение для контроля, управления и защиты электродвигателей переменного тока различных отраслей промышленности и сельского хозяйства.

Использование: в электротехнике для защиты трехфазных электродвигателей от аварийных режимов работы. Сущность изобретения: устройство содержит исполнительный аппарат, тиристор, генератор импульсов на однопереходном транзисторе, компаратор, подключенный как и измерительный мост с термодатчиком на его входе через диод и резистор к одной фазе сети. Для упрощения схемы и повышения надежности в работе, однопереходный транзистор подсоединен к выходу компаратора, а его эмиттер - к RC-контуру, подключенному к второму конденсатору, подключаемому через второй диод к другой фазе сети, к третьей фазе которой через тиристор подключен исполнительный аппарат. Устройство обладает широкими функциональными возможностями, обеспечивая защиту электродвигателя как от перегрева, так и неполнофазного режима работы, обрыва и КЗ в цепи датчика температуры. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее выводы для подключения исполнительного аппарата, первый из которых соединен с анодом симистора, катод которого соединен с первой клеммой, подключаемой к нулевому выводу сети, и общими выводами первого и второго источников выпрямленного напряжения, входные выводы первого и второго источников выпрямленного напряжения служат для подключения к первой и второй фазам сети, к плюсовому выходному выводу первого источника выпрямленного напряжения подключен первый вывод первого резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу первого конденсатора и входному выводу порогового по напряжению элемента, второй вывод первого конденсатора подсоединен к первому выводу второго резистора, второй вывод которого и первый вывод питания порогового по напряжению элемента соединены с катодом симистора, второй конденсатор и третий резисторы, отличающееся тем, что в него введены первый и второй диоды, термочувствительный мост с терморезистором на входе и пороговый элемент с памятью, выводы питания которого и термочувствительного моста подключены к выходному и общему выводым второго источника выпрямленного напряжения, к общему выводу которого подключен первый вывод терморезистора, второй вывод которого через первый диод соединен с первым выводом второго резистора, который через второй диод соединен с управляющим электродом симистора, выходы термочувствительного моста подключены к входам порогового элемента с памятью, к выходу которого подключен второй вывод питания порогового по напряжению элемента, второй конденсатор через третий резистор подсоединен к выводам для подключения исполнительного аппарата, подключаемого к третьей фазе сети. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пороговый элемент по напряжению выполнен в виде однопереходного транзистора. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пороговый элемент с памятью содержит третий диод, четвертый резистор, третий конденсатор и операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через диод соединен с первыми выводами четвертого резистора и третьего конденсатора, второй вывод которого соединен с выходным выводом второго источника питания, а второй вывод четвертого резистора соединен с выходом операционного усилителя. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый и второй источники выпрямленного напряжения содержат конденсаторы фильтра и последовательно включенные цепочки, каждая из которых содержит балластный элемент и диод, первый вывод каждой цепочки соединен с клеммой, подключаемой к соответствующей фазе сети, а вторые выводы цепочек являются выходами источников и соединены с первыми выводами соответствующих конденсаторов фильтра, другие выводы каждого из которых соединены соответственно с общим выводом источника выпрямленного напряжения и со средней точкой своей последовательно включенной цепочки.