Устройство для температурной защиты электродвигателя Советский патент 1984 года по МПК H02H7/85 H02H5/04 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от аварийных режимов электродвигателей переменного тока, работакицих в промышленности и сельском хозяйстве. Известно устройство температурной защиты электродвигателя с помощью терморезисторов, размещенных на лобовых частях обмотки статора, дополненное узлом контроля напряжения в фазах трехфазной сети переменного тока, блок управления которого выпол нен на основе тиратронов. При температуре обмоток электродвигателя, не превышающей допустимую по ГОСТ, элек родвигатель подключается к сети нажа тием на кнопку Пуск, катушка тират ронного реле обесточена. При перегреве электродвигателя сопротивление термо резисторов уменьшается, открывается один из тиратронов, катушка тиратрон ного реле получает питание, что приводит к отключению электродвигателя, При обрыве одной иэ фаз сети срабатывает другое тиратронное реле, что также приводит к отключению электродвигателя ll« . Недостатками этого устройства являются наличие дребезга магнитного пускателя в эоне неустойчивого горения тиратрона и низкая надежность вследствие разброса параметров сраба тывания и нечувствительности устройства к снижению напряжения в сети, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство температурной защиты электродвигателя, содержащее блок питания, соединенньй с блоком управления, к входам которого подключены датчик контроля напряжения сети и позисторы, установленные в лобовых частях обмоток статора электродвигателя, а к выходу - исполнительный орган, соединенный с коммутационным устройством, выполненным на основе магнитного пускателя и кнопочной станции. При нажатии на кнопку Пуск и . температуре обмоток электродвигателя не превышающей допустимую по ГОСТ, блок питания и катушка магнитного пускателя подключается к сети, Блокинг-генератор блока управления начинает генерировать, симистор исполнительного органа открывается, шунти руя кнопку Пуск, двигатель подключается к трехфазной сети переменного тока. При перегреве электродвигателя сопротивление позисторов резко возрастает, срывается генерация блокинггенератора, симистор закрывается, обесточивая катушку магнитного пускателя, что приводит к отключению электродвигателя. При обрыве одной из фаз трехфазной сети переменного тока на выходе датчика контроля напряжения появляется напряжение, приводящее к срыву генерации блокингт . генератора. Далее сигнал на отключение электродвигателя проходит аналогично случаю перегрева электродвигателя 2, Однако известное устройство не реагирует на симметричное снижение напряжений в трехфазной сети переменного тока и в отдельных фазах, . При симметричном снижении напряжения увеличивается температура., при которой происходит срыв генерации блокинг-генератора блока управления при возрастании сопротивления позисторов. Это.происходит в результате снижения напряжения на стабилитронах и изменения соотношения плеч делителя напряжения, собранного из последовательно включенных позисторов и резистора, при котором происходит открытие разделительного диода. При этом скольжение ротора электродвигателя приближается к критическому, а в статоре ток увеличивается в 1,3-2,5 раза. Степень увеличения тока зависит от формы механической характеристики электродвигателя и увеличивается с увеличением ее жесткости. Отсюда следует, что ток в электродвигателе возрастает , количество выделившегося в нем тепла увеличивается пропорционально квадрату увеличения тока, электродвигатель перегревается, а защитное устройство не срабатывает. Результатом этого является или ускоренное старение электроизоляции, или сгорание электродвигателя. Не менее опасно снижение напряжения сети в отдельных фазах и особенно в той, к которой подключено защитное устройство, В последнем случае порог срабатывания по температуре защитного устройства возрастает как и в случае симметричного снижения напряжения сети. Температура электродвигателя повышается, он перегревается, а защитное устройство не

срабатывает или срабатывает при слишком высокой температуре.

Вследствие того, что вольт-амперная характеристика разделительного диода имеет вид параболы, он открывается не релейно, поэтому блокинггенератор блока управления срывает генерацию нерелейно. Вначале у него уменьшаются частота следования импульсов и их амплитуда. Это приводит к увеличению угла открытия симистора исполнительного органа и дребезгу магнитного пускателя. При этом возникают перенапряжения в цепи катушки магнитного пускателя, симистора, обмотки статора. Электродвигатель греется теперь уже не только вследствие технологической перегрузки, но и вследствие повьш1енного скольжения ротора. Перенапряжения могут вывести из строя тирйсторньй ключ, катушку магнитного пускателя и обмотку электродвигателя. При замыкании и размыкании силовьпс контактов магнитного пускателя возникает дуга, оплавляющая контакты. Для предохранения симисторов от пробоя при возникновении перенапряжений им завьш1ают класс по наппяжению, что удорожает схему. При увеличении угла открытия симисторов

увеличивается время, в течение которог катушка магнитного пускателя остается без питания, т.е. дребезг имеет место не., только вследствие неустойчивого открытия тиристоров и пропуск нескольких полупериодов, но и вследствие увеличения угла открытия симисторов.

« Кроме того, контрольная проверка работоспособности защитного устройства и отыскание мест его повреждени в процессе эксплуатации и ПРИ ремонт затруднены.

Цель изобретения - повьш1ение напежности и облегчение эксплуатации и ремонта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для температурной защиты электродвигателя, содержащем блок питания, соединенный с блоком управления, к выходам которого подключены датчик контроля напряжения сети и позисторы, установленные на лобовых частях обмоток статора электродвигателя, к.выходу блока управления присоединен исполнительный орган, соединенный с коммутационным блоком, выполненным на

основе пускателя и кнопочной станции, датчик контроля напряжения сети выполнен в виде соединенных между собой последовательно резистора и стабилитрона и подключен катодом этого стабилитрона - к плюсу, свободным выводом резистора к минусу выпрямительного моста блока питания, выход датчика контроля напряжения сети подключен к одному их входов блока управления, выполненного на основе двух последовательных элементов И-НЕ логической микросхемы, к другому входу которого подключены соединенные последовательно позисторы и .размыкающий контакт с самовозвратом микропереключателя, а к выходу - соединенные последовательно первый светодиод и исполнительный орган в виде герконного реле, причем логическая микросхема подключена к плюсу блока питания через второй светодиод.

На чертеже показана электрическая схема предлагаемого устройства для температурной защиты электродвигателя

Устройство содержит блок питания, выполненный на основе балластного конденсатора 1, разрядного резистора 2, подключенного параллельно балластному конденсатору 1, выпрямительного моста 3, к выходу которого подключен сглаживающий конденсатор 4, балластного резистора 5 и стабилитрона 6, подключенных параллельно конденсатору 4. Блок питания включен последовательно с пусковой 7 и стоповой 8 кнопками. К выходу блока питания, т.е. параллельно стабилитрону 6 через светодиод 9 индикации исправности блока питания, подключен блок управления, выполненный на основе логической микросхемы 10, содержащей два логических элемента И-НЕ 11 и 12, резисторов 13 и 14 и диода 15, защищающего микросхему от перенапряжений К объединенным входам первого логического элемента подключены позисторы 16 и 17, включенные последовательно с размыкающим контактом с само возвратом 18 микропереключателя контрольной проверки работоспособности защитного устройства. Выход первого логического элемента И-НЕ 11 соединен с тремя входами второго логического элемента И-НЕ 12, к четвертому входу этого элемента подключен выход датчика контроля напряжения сети, выполненного на основе стабилитрона 19 и резистора 20, реагирующий на чрезмерное снижение напряжения сети. Катод стабилитрона 19 подключен к плюсу выпрямительного моста 3, точка соединения анода стабилитрона 19 с одним выводом резистора 20 подключена к четвертому входу второго логического элемента И-НЕ 12, другой вывод резистора 20 соединен с минусом выпрямительного моста 3 блока питания. К выходу второго логическог элемента И-НЕ 12 параллельно диоду 15 подключены соединенные последовательно катушка 21 управления герметичным магнитоуправляемым контактом (герконом) 22 и светодиод 23 индикации исправности этой цепи. Последовательно с герконом 22 включена катушка 24 магнитного пускателя коммутационного устройства, которьй силовыми контактами 25 включает в работу электродвигатель 26, а слаботочным замыкающим контактом 27 шунтирует пусковую кнопку 7. Устройство работает следующим образом. При нажатии на пусковую кнопку 7 на стабилитроне 6 блока питания появ ляется стабилизированное напряжение постоянного тока. Если температура обмоток статора электродвигателя 26 не превьшает допустимых значений, позисторы 16 и 17 имеют малое сопротивление. На объединенньпс входах логического элемента И-НЕ 11 появляется низкое напряжение, соответствующее логическому нулю, поэтому на выходе элемента И-НЕ 11 появляетс логическая единица, которая поступае на три входа логического элемента И-НЕ 12. На четвертый вход этого элемента поступает сигнал с датчика контроля напряжения -сети, реагирующего на чрезмерное снижение напряжения. Если напряжение сети превышает минимально допустимое (для электродвигателя, например, ,75 Uj,), на четвертый вход логического элемен ..„ .„„, та И-НЕ 12 поступает напряжение, со„ и„ ответствующее логической единице, на oiBe.uioyiuiMc« выхоае элемента И-НЕ 12 появляется вылидс ллсгасп логический нуль, на катушке 21 управ ления - напряжение, геркбн 22 замыка ется, подавая напряжение на катушку 2 магнитного пускателя коммутационного устройства. Замыкаются силовые контакты 25, двигатель 26 включается в работу. Одновременно контактом 27 шунтируется кнопка 7. Светодиоды 9 и 23 служат для индикации нормального режима работы узлов защитного устройства, что облегчает его эксплуатацию и обнаружение вышедших из строя элементов схемы при ремонте. Для этого контакт 27 шунтируется, электродвигатель отключается от магнитного пускателя, и подается напряжение на блок питания. Неисправность блока управления контролируется светодирдом 23, а блока питаниясветодиодом 9. Если схема исправна и позисторы не перегреты, светятся оба светодиода. При перегреве электродвигателя 26 сопротивление позисторов возрастает, происходит перераспределение потенциал в делителя напряжения, состоящего из позисторов 16 и 17 и резистора 13, и на объединенных входах элемента И-НЕ 11 появляется логическая единица, а на его выходе - логический нуль, что приводит к появлению логической единицы на выходе элемента И-НЕ 12. Катушка 21 управления и.светодиод 23 обесточиваются, герметичный контакт 22 размьпсается, катушка 24 магнитного пускателя обесточивается, двигатель отключается от сети. Если температура электродвигателя не превьш1ает допустимую, а напряжение в сети становится менее 0,75 U, на четвертом входе логического элемента И-НЕ 12 появляется логический нуль, на его выходе - логическая единица что равносильно обесточиванию исполнительного органа. Катушка 24 магнитного пускателя также обесточивается, и двигатель отключается от сети. Таким образом, имея на входе второго логическрго элемента И-НЕ 12 хотя бы один логический нуль, полученный за счет превышения температуры обмоток статора или снижения напряжения сети, устройство для температурной защиты электродвигателя обеспечивает его отключение. Повторное включение двигателя в работу возМОЖНО ТОЛЬКО после снижения температуры до допустимого значения и восстановления напряжения сети. Отключение электроустановки при ее нормальной работе осуществляется нажатием на стоповую кнопку 8. Контрольная проверка работоспособности защитного устройства в процессе эксплуатации осуществляется размыканием контакта с самовозвратом 18 путем нажатия на кнопку микропереключателя. При этом создается режим, аналогичный режиму перегрева электродвигателя, когда сопротивлени позистора возрастает до 30-100 кОм. При размыкании контакта 18 сопротив ление цепи позисторов возрастает до бесконечности. На объединенные входы логического элемента И-НЕ 11 поступает логическая единица. Далее сигна проходит по схеме аналогично случаю перегрева электродвигателя,

В предложенном устройстве устраиены недостатки известного устройств путем подключения датчика контроля напряжения сети, выполненного в виде соединенных между собой последовательно резистора и стабилитрона, параллельно выпрямительному мосту

блока питания, кроме того, абсолютно устранен дребезг магнитного пускателя в зоне срабатывания позисторов за счет подачи на вход исполнительного органа релейного сигнала управления.

Изобретение значительно проще в эксплуатации и ремонте. В схеме предусмотрены элементы индикации исправности блока питания, цепи катушки управления герметичным контактом и элемент для контрольной проверки работоспособности защитного устройства.

Предложенное устройство выполнено из малогабаритных недефицитных элементов. Малые габариты устройства (3050«70 мм) позволяют легко разместить его в корпусе любого магнитного пускателя совместно с последним

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее блок питания, соединенный с блоком управления, к входам которого подключены датчик контроля напряжения сети и позисторы, установленные на лобовых частях обмоток статора электродвигателя, к выходу блока, управлеНИН присоединен исполнительный орган, соединенный с коммутационным блоком. выполненным на основе магнитного пускателя и кнопочной станции, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности и облегчения эксплуатации и ремонта, датчик контроля напряжения сети вьтолнен в виде соединенных между собой последовательно резистора и стабилитрона и подключен катодом этого стабилитрона к плюсу , свободным выводом резистора - к минусу выпрямительного моста блока питания, выходдатчика контроля напряжения сети подключен к одному из входов блока управления, выполненного на основе двух последовательньк элементах И-НЕ логической микросхемы, к другому (П входу которого подключены соединенные последовательно позисторы и размБ1кающий контакт с самовозвратом § микропереключателя, а к выходу соединенные последовательно первый светодиод и исполнительный,орган в виде герконного реле, причем логиto ческая микросхема подключена к плюсу о блока питания через второй светодиод. 4ik 4i 4