ЭЛЕКТРОННОЕ БЕСКОНТАКТНОЕ ПУСКОЗАЩИТНОЕ РЕЛЕ ДЛЯ АСИНХРОННЫХ ОДНОФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 1995 года по МПК H02H5/04 H02P1/42 

Изобретение относится к электроприводу и может быть использовано для пуска и защиты мотор-компрессоров холодильных установок, однофазных электродвигателей стиральных машин, насосов и т.д.

Известно комбинированное пускозащитное устройство [1] предназначенное для запуска однофазных асинхронных электродвигателей с пусковой обмоткой и защиты этих обмоток от перегрузок по току. Пусковая часть реле состоит из катушки и двух нормально разомкнутых контактов. В момент пуска электродвигателя под действием пускового тока, протекающего через катушку, сердечник втягивается в катушку и подключает пусковую обмотку электродвигателя к сетевому напряжению. После пуска электродвигателя его потребный ток уменьшается и сердечник катушки под действием возвратной пружины отключает пусковую обмотку электродвигателя. Защитная часть реле состоит из нагревательной спирали, последовательно соединенной с биметаллической пластиной с нормально замкнутыми контактами. При повышении силы тока, потребляемого электродвигателем, выше допустимого нагревательная спираль воздействует на биметаллическую пластину, заставляя ее изгибаться, при этом контакты размыкаются и двигатель обесточивается. Недостатком пусковой части данного устройства является наличие механических коммутирующих контактов, которые при длительной работе реле выгорают. Недостатком защитной части реле является большая тепловая инерционность биметаллических контактов и повторные многократные подключения мотор-компрессора к сети после срабатывания токовой защиты в аварийном режиме работы вследствие остывания биметаллических контактов и их возврата в нормально замкнутое состояние.

Известна электронная система пуска однофазного электродвигателя [2] состоящая из диодного моста и электронного ключа транзистора с зарядной RC-цепью. Недостатком данного устройства является громоздкость электронной схемы из-за необходимости использования мощных диодов и отсутствие связи между разгоном электродвигателя и моментом отключения пусковой обмотки, вследствие чего пусковая обмотка может оставаться подключенной к электрической сети после разгона электродвигателя, пока не зарядится конденсатор, или же пусковая обмотка может отключиться до полного разгона электродвигателя, кроме того конструкция этого устройства не предусматривает защиту электродвигателя от перегрузок по току. Хотя известно электронное устройство позисторной защиты электродвигателей от токовых перегрузок, состоящее из полупроводникового сопротивления (позистора), включенного последовательно с рабочей обмоткой электродвигателя.

Целью изобретения является создание пускозащитного устройства простой конструкции, более высоких эксплуатационных качеств и надежности для пуска и защиты от токовых перегрузок однофазных электродвигателей переменного тока с пусковой обмоткой.

Данная цель достигается тем, что предлагаемое устройство объединяет электронные системы пуска и защиты в единое пускозащитное реле, выполненное в едином корпусе и на одной печатной плате, причем в пусковой части реле в качестве электронного ключа используется симметричный тиристор, включенный анодом к пусковой обмотке, катодом к токовому резистору, а управляющим электродом соединенный через диодно-резисторную цепь к месту соединения силового позистора и токового резистора. Защитная часть устройства состоит из силового позистора, включенного последовательно с рабочей обмоткой электродвигателя и установленного на теплоотводящих радиаторах.

Использование электронного реле, объединяющего пусковое устройство и систему позисторной защиты и выполненного в едином корпусе и на одном печатном плате, позволяет создать универсальное устройство, отличающееся простотой конструкции и настройки на требуемые токи пуска и защиты, повысить его надежность. Применение токового резистора в пусковой части реле позволяет установить связь между величиной потребляемого электродвигателем тока и срабатыванием электронного ключа, подключающего пусковую обмотку электродвигателя к сетевому напряжению. Использование в пусковой части реле симметричного тиристора позволяет исключить контактные группы, коммутирующие пусковые и аварийные токи, а следовательно, избежать выгорания, залипания и коробления замыкающих элементов реле, которые часто являются причиной отказов пускозащитных реле. Введение ограничительной цепи в конструкцию реле позволяет осуществлять гибкую настройку пусковой части устройства на требуемый ток срабатывания путем изменения ее сопротивления в зависимости от мощности используемого электродвигателя. Использование в защитной части реле силового позистора, установленного на теплоотводящие радиаторы, позволяет исключить повторные подключения электродвигателя к сетевому напряжению после срабатывания токовой защиты при аварийном режиме работы, снизить тепловую инерционность срабатывания защиты, осуществлять точную настройку реле на требуемый ток срабатывания электронной защиты электродвигателя за счет изменения геометрических размеров теплоотводящих радиаторов.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 схема возможной установки силового позистора на теплоотводящих радиаторах.

Электронное бесконтактное пускозащитное реле (фиг.1) состоит из электронного ключа на симметричном тиристоре VD2, резисторного датчика тока R1, силового позистора R4, установленного на теплоотводящие радиаторы, диодно-резисторной ограничительной цепи VD1, R2, R3.

Работает пусковая часть электронного реле следующим образом. При прохождении пускового тока электродвигателя через рабочую обмотку на токовом резисторе R1 возникает падение напряжения, достаточное для открывания симметричного тиристора VD2, который подключает на период пуска пусковую обмотку, обеспечивая разгон электродвигателя. По мере увеличения числа оборотов электродвигателя потребляемый им ток уменьшается, что вызывает уменьшение падения напряжения на токовом резисторе R1, закрытие симметричного тиристора и отключение пусковой обмотки. Ограничительная цепь на элементах VD1, R2 и R3 в цепи управляющего электрода тиристора служит для ограничения управляющего тока тиристора и точной настройки пусковой части реле на требуемый ток срабатывания. При этом ограничительная цепь оказывает разное сопротивление открывающим тиристор положительным и отрицательным импульсам тока, обеспечивая одновременное открытие тиристорного ключа в обеих направлениях при прохождении через резистор R1 тока срабатывания электронного реле.

Защитная часть электронного реле работает следующим образом. При прохождении через силовой позистор R4 и рабочую обмотку электродвигателя номинального тока позистор находится в низкоомном состоянии и практически все сетевое напряжение приложено к рабочей обмотке электродвигателя. При увеличении потребляемого электродвигателем тока выше предельно допустимого значения силовой позистор разогревается и переходит в высокоомное состояние, обесточивая рабочую обмотку электродвигателя. Все сетевое напряжение оказывается приложенным к позистору, что вызывает его постоянный подогрев остаточным током и исключает повторные подключения электродвигателя к сетевому напряжению до отключения устройства от сети и остывания позистора. Пусковая обмотка электродвигателя оказывается также обесточенной, так как симметричный тиристор VD2 будет закрыт вследствие отсутствия падения напряжения на токовом резисторе R1.

Настройка пусковой части электронного реле на требуемый ток срабатывания осуществляется на нагрузочном стенде следующим образом. Подсоединив вместо рабочей обмотки электродвигателя мощный реостат, устанавливают требуемый ток срабатывания пусковой части реле. При этом элементы VD1 и R3 ограничительной цепи временно отсоединяют. Изменяя сопротивление резистора R2, добиваются того, чтобы при прохождении требуемого тока срабатывания открывался симметричный тиристор хотя бы в одном направлении (пропускал положительные, либо отрицательные импульсы питающего напряжения). Далее подсоединяют диодно-резисторную цепь VD1, R3 и изменением сопротивления R3 добиваются одновременного открытия симметричного тиристора в обеих направлениях при прохождении через него требуемого тока срабатывания. Грубая настройка защитной части электронного реле на требуемый ток срабатывания защиты обеспечивается за счет правильного выбора геометрических размеров используемого силового позистора. Точная настройка реле на требуемый ток срабатывания защиты при определенной температуре окружающей среды осуществляется путем изменения площади поверхностей теплоотводящих радиаторов, на которые установлен силовой позистор, что позволяет изменять предельное значение номинального тока, протекающего через позистор, при котором он остается в низкоомном состоянии во всем возможном диапазоне рабочих температур пускозащитного реле. Возможный вариант установки силового позистора на теплоотводящие радиаторы показан на фиг.2.

Предлагаемое устройство пускозащитного реле позволяет повысить его универсальность (возможность работы с разными электродвигателями), эксплуатационные качества и надежность работы.

Использование: для пуска и защиты мотор-компрессоров холодильных установок, однофазных электродвигателей стиральных машин, насосов и т.д. Сущность изобретения: создание универсального электронного реле, объединяющего пусковое реле и систему позисторной защиты в единое устройство, причем в пусковую часть реле введен резисторный датчик тока, подключенный одним выводом к силовому резистору, а вторым выводом - к сетевому напряжению; в качестве электронного ключа использован симметричный тиристор, включенный анодом к пусковой обмотке, катодом - к таковому резистору, а управляющим электродом подключенный через диодно-резисторную цепь к месту соединения силового позистора и токового резистора. Предлагаемое устройство пускозащитного реле позволяет повысить его универсальность, эксплуатационные качества и надежность работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ЭЛЕКТРОННОЕ БЕСКОНТАКТНОЕ ПУСКОЗАЩИТНОЕ РЕЛЕ ДЛЯ АСИНХРОННЫХ ОДНОФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ, включающее электронный ключ и защитное полупроводниковое сопротивление силовой позистор, отличающееся тем, что в устройство введен резисторный датчик тока, подключенный одним выводом к силовому позистору, а вторым выводом к сетевому напряжению, в качестве электронного ключа использован симметричный тиристор, подключенный анодом к пусковой обмотке, катодом к сетевому напряжению, а управляющим электродом через ограничительную цепь к месту соединения силового позистора и резисторного датчика тока, при этом ограничительная цепь состоит из сопротивления и включенной параллельно ему диоднорезисторной цепи, а свободный вывод силового позистора подключен к выводу рабочей обмотки электродвигателя. 2. Реле по п.1, отличающееся тем, что устройство объединяет электронное пусковое реле и систему позисторной защиты, которые выполнены в едином корпусе и на одной печатной плате.