Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Советский патент 1983 года по МПК H02H7/08 H02K3/44 

Изобретение относится к области защиты изоляции обмоток электродвигателей от сырости и влаги и мО жет быть использовано для защиты электродвигателей, работающих со значительными перерывами между включениями в условиях сельскохозяйственного производства, в част-ности в животноводческих и птицеводческих помещениях с повышенной влажностью окружающей среды. Известны защита и восстановление сопротивления изоляции увлажненных обмоток электродвигателей путем индукционного нагрева, конвективной и радиационной су1лки, а также использованием тока от постороннего .источника ClJ. Однако восстановление изоляции этими способами возможно в условиях пунктов технического обслуживания при отсоединении двигателя от рабо чей машины его разборки, применеяия.специального дополнительного оборудования, что приводит к увели чению затрат времени на техническое обслуживание и наруьлению техно логического процесса. Известно устройство сушки изоляции электрической машины в экспл тационных условиях путем пропускания тока от источника к ее обмотка во время отключения машины от пита щей сети С 2. К недостаткам этого устройства следует отнести значительный перерасход электрической энергии, поско ку в процессе сушки величина тока обмоткам не регулируется и является постоянной, установленной при н ладке, а также неравномерность нагрева и сушки всех обмоток вследст того, что ток проходит лишь по двум из них, отсутствует контроль режима сушки электродвигателя и температуры окружающей среды. К тому же, ча тое чередование процессов увлажнения и сушки приводит к преждевремен ному старению изоляции. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство, подающее через тиристор с помощью ког Ф1утационного аппарата к двум обмоткам электродвигателя пульсирующий ток. Параллельно тиристору подсоединена последоват альная цепочка из конденсатора и парал лельно соединенных резистора и диод Сигнал управления снимается с конденсатора и через диод подается на управляющий электрод тиристора ГЗ. Однако в устройстве прототипа по зышенный расход электроэнергии, та как оно непрерывно подпитывает обмотки током. Цель изобретения - устранение вышеуказанного недостатка известно устройства, повышение эксплуатационной надежности, снижение энергетических и трудовых затрат на техническое обслуживание. Поставленная цель достигается тем,, что устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсаиии влаги, содержащее источник оперативного питания, который в отключенном состоянии двигателя функционально связан с обмотками электродвигателя через исполнительный элемент, регулируемый генератор управляе.их импульсов и коммутатор, дополнительно снабжено последовательно соеллненными измерительным блоком, задатчиком, ограничителем, усилителем и фазочувствительным каскадом, при этом измерительный орган выполнен в виде моста, два смежных плеча которого образованы термочувствительным элементами, расположенными на обмотках двигателя и в окружающей cpeдe одна из диагоналей моста присоединена к первому входу фаэочувствительного блока, вторая диагональ моста, второй вход фазочувствктельного каскада и вход генератора управляемых импульсов присоедич йены к входу источника оперативноjfo питания f выполненного в виде многообиюточного трансформатора, вход которого через контактор включен между фазой и нулевым проводом, а выход генератора управляемых импульсов через исполнительный элемент и контакты коммутатора присоединен к обмоткам двигателя. Hci чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги. Устройство для защиты изоляции обмоток электродвигателей, работающих в условиях повышенной влажности, содержит измерительный блок 1, задатчик 2, ограничитель 3, усилитель 4, фазочувствительный каскад 5, генератор 6 управляющих импульсов, исполнительный элемент 7, источник 8 оперативного питания и комг-гутатор 9. Hci вход усилителя 4 подключены измерительный блок 1. задатчик 2, ограничитель 3. Выход усилителя 4 подсоединен к входу фазочувствительного каскада 5, Сигнал с фазочувствительного каскада 5 поступает на вход зарядной цепочки генератора 6 импульсов. Управляющ 1й сигнал подается на исполнительный элемент 7. Подключение электродвигателя 12 к выходу исполнительного элемента 7 осуществлено посредством контактов коммутирующего аппгфата 9, Отдельные узлы устройства подключены к источнику 8 питания. Измерительный блок состоит из измерительного моста переменного

токд, в плечи которого включены термореэисторы 10 и 11, один из которых служит датчиком температуры обмоток электродвигателя 12, а другой - датчиком температуры окружающей среды. Термисторы в плечи мо та включены так, .что выходной сигнал пропорционален разности температур обмоток двигателя и окружающей среды.

Задающее устройство 2 выполнено на базе согласующего трансформатора 13, вторичная обмотка подключена последовательно в цепь сигнала мостусилитель, а первичная - источнику переменного напряжения, снимаемого с делителя на резисторах 14 и 15. Ограничитель 3 состоит из двух встречно направленных стабилитронов 16, подключенных параллельно цепи сигнала.

Усилитель 4 выполнен на транзисторе 17. В усилителе введены последовательная 18 и параллельная 19 и обратные 20 связи, обеспег1ивающие повышенную стабильность работы.

Фазочувствительный каскад 5 соетоит из транзистора 21, резисторов 22 и 23 и конденсатора 24, подключенных к источнику однополупериодного напряжения.

Генератор 6 управляющих импульсов состоит из зарядной цепочки и порогового элемента, в качестве которого использован аналог двухбазового диода на транзисторах 25 и 26. Зарядная цепь генератора б соетоит из резисторов 23, 27 и 28, конденсатора 24, а также зарядного конденсатора 29. Сигнал снимается с резистора 30, соединенного с катодом и управляющим электродом исполнительного элемента 7, выполненкого натиристоре 31. Параметры зарядной цепочки, а также величина на пряжения, поступающего в цепь зарядного конденсатора 29, определяют угол открытия тиристора 31 и, соответственно, величину напряжения, подаваемую на обмотки электродвигателя 12.

Схема работает следугадим образом При остановке электродвигателя, осуществляемой с помощью кнопки Стоп 32 или команды другого программного устройства, например 33, коммутирующее устройство 34 отключается. Через нормально закрытый котакт 35 подается напряжение на коммутирующее устройство 36, которое, срабатывая, своими контактами 37 - 39 осуществляет подключение электродвигателя к устройству защиты и контактом 40 запитывает это устройство.

Расмотрим возможные случаи при эксплуатации устройства.

При включении устройства температура обмоток равна температуре

откружающей среды. Поскольку при од наковой температуре сопротивления резисторов 10 и 11, являющихся датчиками температуры обмоток и температуры окружающей среды, равны, сигнал на выходе измерительной мостовой схемы равен нулю. Но в это; время на вход усилителя 4 и транзистора 17 поступает сигнал с задатчика 2, величина которого определяет заданное превышение температуры двигателя над температурой окружающей среды. Установка сигнала задатчика определяется величиной напряжения, снимаемого с резисторов 14 и 15 и параметрами согласующего трансформатора 13. Учитывая, что фаза сигнала с задатчика 2 совпадает с фазой питающего напряжения фазочувствительного каскада 5, транзистор 21 открывается и конденсатор 24 заряжается до напряжения, определяемого напряжением источника питания, сигналом управления и параметрами резистора 23 и конденсатора 24. При этом напряжение, снимаемое с резистора 23 и конденсатора 24, суммируясь с пульсирующим напряжением питания генератора 6 импульсов оказывается приложенным к зарядному конденсатору 29. При достижении на зарядном конденсаторе 29 напряжения, равного напряжению срабатывания аналога двухбазового диода на транзисторах 25 и 26, последний открывается и на резисторе 30 появляется импульсное напряжение, которое, поступая на управляющий электрод исполнительного элемента 1, тиристора 31, открывает его. К обмоткам электродвигателя 12 прикладывается напряжение части полусинусды, определяемое углом открывания тиристора 31. По обмоткам электродвгателя пройдет импульс тока. При прохождении тока обмотки нагреваютс Когда напряжение переходит через нуль, тиристор 31 закрывается, ток по обмоткам прекращается. Следующая полуволна напряжения сети не вызывает тока в обмотках двигателя, так как тиристор 31 оказывается в закрытом состоянии. Дальнейшая полуволна напряжения проходит через тиристор 31 н обмотки электродвигателя 12, и процесс повторяется.

Прохождение тока по обмоткам вызывает их нагрев. Температура обмоток повышается, изменяя сопротивление термнстора 10, установленного в обмотках двигателя. Вследствие уменьшения сопротивления термистора мост разбалансируется. На его выходе появляется сигнал разбаланса, пропорциональный величине отклонени температуры двигателя 12 от температуры окружающей среды. В связи с тем, что сигнал измерительного блка 1 находится в противофазе с сигналом эадатчика 2, результирующий сигнал, поступающий на усилитель уменьшается. Одновременно уменьшается напряжение, выделяемое на. нагрузке фазочувствительного каскадaJ состоящей из резистора 23 и кон денсатора 24, а соответственно и по даваемое напряжение в цепь зарядного конденсатора 29 генератора 6 импульсов. Время заряда конденсатера 29 до напряжения срабатывания аналога двухбазового диода 25 и 26, увеличивается, соответственно увели чивая угол открытия тиристора 31. В результате напряжение, приложенно к обмоткам электродвигателя 12, уме шается, уменьшается ток, а соот.ветственно и интенсивность кагрева его обмоток. При достижении превышения температуры обмоток на сигнал с мо та полностью компенсирует сигнал за датчика, сигнал на входе усилителя равен нулю, напряжение на нагрузке фазочувствительного каскада отсутст вует,- Сопротивление 28 в цепи заряд ной емкости при наладке подбирается таким, что угол открытия тиристора 31 и соответственно величина тока через тиристор и обмотки электродвигателя обеспечивает в последних вцделение тепла, равного по количеству теплопотерям двигателя 12 в окружающую среду при перепаде тем пературы обмоток и окружающей среды, равном 5-8С,, При длительной работе электродви ,теля темдература его обмоток состав ляет 70-8.0С. Рассмотрим принцип работы устрой ства в момент отключения электродвигателя. Превышение температуры обмоток значительно превышает 5-8°С Сигнал с измерительной мостовой схемы при этом достигает значительной величины, что может привести к нарушению режима работы усилителя или повреждению всего устройства. Поэтому для зашлты усилителя параллельно цепи( сигнала включен ог- раничитель, состоящий из двух встречнонаправленных стабилитронов, осуществляющих двустороннее ограничение сигнала по амплитуде. Сигнал управления при этом полностью закрывает тиристор и ток по обмоткам не протекает. В процессе остывания электродвигателя разность температур обмоток и окружающей среды уменьшается. При достижении превышения температуры 5-8°С тиристор открывается и по обмоткам электродвигателя протекает ток, равный компенсации теплопотерь. При ключении электродвигателя в любой момент времени устройство защиты мгновенно отключается. Поддержание постоянного повышения температуры в обмотках электродвигателя над температурой окружающей среды препятствует увлажнению изоляции обмоток и, соответственно, позволит значительно повысить срок службы электродвигателя при эксплуатации его- в условиях повышенной влажности. Применение защиты электродвигателя, эксплуатируемого в условиях повышенной влажности, а также устройства для его реализации, позволит значительно повысить срок его эксплуатационной надежности, снизить энергетические и трудовые затраты по уходу и эксплуатсщии.

«Q ч;

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБ«МОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ, содержащее источник оперативного питания, который в отключенном состоянии двигателя функционально связан с обмотками двигателя через исполнительный элемент, регулируемый генератор управляемых импульсов и коммутатор, отличающееся тем, что, с целью сниже(Гия затрат электроэнергии, оно дополнительно снабжено последовательно соединенными измерительным блоком, задатчиком, ограничителем, усилителем и фазочу.вствительным каскадом, при этом измерительный орган выполнен в виде моста, два смежных плеча которого образованы термочувствительными элементами, расположенными на обмотках двигателя и в окружающей среде, одна из диагоналей моста присоединена к первому входу фазочувствительного блока, вто рая диагональ моста, второй вход фазочувствительного блока и вход генератора управляемых импульсов присоединены к входу источника оперативного питания, выполненного (Л в виде многообмоточного трансформатора, вход которого через контактор включен между фазой и нулевым проводом, а выход генератора управляемых импульсов через исполнительный элемент и контакты коммутатора присоединен к обмоткам двигателя. 4 сд