Устройство для защиты от перегрузки асинхронного двигателя Советский патент 1986 года по МПК H02H7/85 

Изобретение относится к электро- ехнике и может быть использовано устройствах для управления асинронными двигателями.

Целью изобретения является повыение надежности устройства.

На фиг.1 приведена электрическая хема предлагаемого устройства; на иг.2 - осциллограммы, поясняющие аботу устройства.

Схема содержит первую 1, вторую 2 третью 3 фазы источника трехфазного переменного напряжения, токовые трансформаторы 4 и 5 с первичными 4 и 5 и вторичными 4 и 5 обмотками, асинхронный двигатель 6, источник 7 постоянного напряжения, состоящий из трансформатора 8, диода 9 и фильтрующего конденсатора 10,первый 11 и второй 12 выпрямительные элементы.стабилизатор 13 напряжения, состоящий из балластного резистора 14 и стабилитрона 15, регулируемый двигатель 16 напряжения, состоящий из резистора 17 и переменного ре- зистора 18, интегрирующий элемент 19, суммирующий элемент 20, состоящий из резисторов 21-23, пороговьш элемент 24, тиристор 25, коммутационный элемент 26, релейный элемент выключения двигателя 27, обмотка которого шунтирована диодом. 28., первый 29 и второй 30 размыкающие контакты релейного элемента выключения двигателя, первый 31 и второй 32 входы суммирующего элемента, выход суммирующего элемента 33.

На фиг.2 осциллограммы I-III поясняют работуустройства при появлении увеличенной нагрузки, осциллограммы IV-VI поясняют работу устройства при обрыве .одной из фаз, где Uj, - напряжение на первом входе 31 суммирующего элемента 20, 11, - напряжение на втором входе 32 сум- мирующего элемента 20, Uj - напряжение на выходе суммирующего элемента 20.

Первая 1, вторая 2 и третья 3 фазы источника трехфазного переменного напряжения соединены с выводами статорной обмотки двигателя,причем в цепь первой фазы включена последовательно первичная обмотка 4 токового тр-ансформатора 4, в цепь второй фазы - первичная обмотка 5 токового трансформатора 5, а третья ; фаза непосредственжз соединена с выводом статорной обмотки двигателя

6. С выводами двух фаз источника соединен вход источника 7 постоянного напряжения, состоящего из трансформатора 8, диода 9 и фильтрующего

конденсатора 10. Вторичные обмотки токовых трансформаторов 4 и 5 соединены последовательно и точка их соединения подключена к шине нулевого потенциала, а вторые выводы соединены

с анодами первого 11 и второго 12 выпрямительных элементов, катоды которых соединены вместе и с входом стабилизатора 13 напряжения, состоящего из резистора 14 и стабилитрона 15.

Выход стабилизатора 13 соединен с входом регулируемого делителя 16 напряжения, состоящего и-з резистора 17 и переменного резистора .18. Выход регулируемого делителя 16 напряжения соединен с интегрирующим элементом 19 и одним из входов суммирующего элемента 20, состоящего из резисторов 21-23. Выход суммирующего

элемента 20 соединен с входом порогового элемента 24, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора 25, анод которого соединен с входом .регулируемого делителя

напряжения через коммутационный элемент 26 с выходом источника 7 постоянного напряжения, а в цепь катода тиристора 25 включена обмотка релейного элемента выключения двигателя 27, шунтированная диодом 28; Контакты 29 и 30 релейного элемента выключения двигателя 27 включены последовательно с первичными обмотками 4 и 5 токовых трансформаторов.

Для каждого типа двигателя существует, вполне определенная зависимость (M), где ток статора, М - момент на валу двигателя, поэтому задача защиты двигателя от увеличения момента на валу сводится к отклонению двигателя при достижении тока статора некоторого предельного значения.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении напряжения на выводы 1-3 источника трехфазного переменного напряжения оно через размыкающие контакты 29 и 30 релейного элемента выключения двигателя 27 и

первичные обмотки 4 и 5 токовых трансформаторов поступает на статор- ную обмотку асинхронного двигателя 6. На вторичных обмотках 4 и 5 токо

вых трансформаторов наводится напряжение, пропорциональное токам в эти фазах, которое далее выпрямляется выпрямительными элементами 11 и 12 и поступает на первый вход 31 суммирующего элемента 20 непосредственно а на второй вход 32 - через последовательно включенные стабилизатор 13 напряжения, регулируемый делител 16 напряжения и интегрирзпощий элемент 19.

При пуске двигателя напряжение на входе 31 суммирующего элемента 20 (фиг.2 осциллограмма I) представляет собой уменьшающиеся по амплитуде по мере разгона двигателя импульсы напряжения, выпрямленного по двухполупериодной схеме, которые достигают некоторого постоянного по амплитуде значения при выходе двигателя на нормальный по нагрузке режим работы. Одновременно напряжение на входе 32 суммирующего элемента 20 имеет вид, показанный на осциллограмме II .фиг.2. При ограничении стабилизатором 13 напряжения и постепенном нарастании при пуске двигателя на интегрирующем элементе 19 оно достигает некоторого уровня в режиме нормальной нагрузки двигателя, причем этот уровень может регулироваться с помощью переменного резистора 18. Напряжение на выходе 33 суммирующего элемента 20 представляет собой сумму .напряжений я имеет вид, показанный на осциллограмме III фиг.2, причем его максимальное значение при пуске двигателя меньше напряжения , соответствующего напряжению срабатывания порогового элемента 24.

При увеличении нагрузки на валу двигателя 6 возрастает ток в фазах статора двигателя, проте5 ающий такж по первичным обмоткам 4 и 5 токо- ,вых трансформаторов, и соответственно возрастает напряжение, наводимое на их вторичных обмотках 4 и Амплитуда импульсов выпрямленного напряжения на входе 31 суммирующего элемента 20 возрастает, а уровень напряжения на входе 32 остается пратически неизменным (за счет наличия стабилизатора 13 напряжения). При достижении на выходе 33 суммирующег элемента 20 напряжения осциллограмма III на фиг.2) оно через пороговый элемент 24 поступает на управляющий электрод тиристора 25, котор

265644

включается и пропускает постоянное напряжение источника 7 на обмотку релейного элемента выключения двигателя. 27, при срабатывании которого

с размыкаются его контакты 29 и 30, отключая статорную обмотку двигателя 6 от источника трехфазного переменного напряжения. При этом напряжение с управляющего электрода тиристора

Q 25 снимается,но он остается вклйчен- ным, так как на аноде его присутствует постоянное напряжение источника 7, вход которого остается подключенным к сети переменного тока.

,5 Для повторного включения двигателя после устранения причин, вызвавших его перегрузку, следует использовать коммутационный элемент 26, т.е. нажать на кнопку, разорвав цепь

2д питания тиристора 25. При этом релейный элемент выключения двигателя 27 обесточен, его контакты 29 и 30 возвращаются в исходное состояние и подключают статорные обмотки дви2 гателя 6 к источнику трехфазного переменного напряжения.

Работу схемы при обрьше одной из фаз поясняют осциллограммы IV,V и VI на фиг.2. Участки осциллограмм, соответствующие пуску и режиму нормальной нагрузки двигателя, полностью аналогичны описанным выше. В момент обрыва одной из фаз 1 или 2 существенно возрастает величина тока в другой фазе и соответственно

35 напряжение, наводимое на обмотке 4 или одного из токовых трансформаторов (или одновременно обоих, если произошел обрыв фазы 3). При этом напряжение на выходе 33 сумми рующего элемента 20 превышает напряжение Utf фиг. 2 осциллограмма VI) и происходит отключение двигателя 6 от источника трехфазного переменного напряжения, как это описано в слу чае повьш1ения нагрузки на валу двигателя .

Для повторного включения двигателя после устранения обрыва фазы также следует нажать на кнопку коммутационного элемента 26.

Формула изобретения

55 Устройство для защиты от перегрузки асинхронного двигателя,содержащее первый и второй выпрямительные элементы, регулируемый делитель

напряжения, общий вывод которого подключен к шине нулевого потенциала, интегрирующий элемент, включенный параллельно выходу регулируемого делителя напряжения, источник постоянного напряжения, вход которого подключен к двум фазам трехфазного ис- рочника переменного напряжения, тиристор, управляющий электрод которого подключен к выходу порогового элемента, а катод через обмотку релейного элемента выключения двигателя, шунтированную диодом, - к шине нулевого потенцила, первый и второй выводы статорной обмотки двигателя соединены через последовательно включенные размыкающие контакты релейного элемента выключения двигателя соответственно с первой и второй фазами трехфазного источника переменного напряжения, а третий вывод - с третьей фазой этого источника, о т- личающееся тем, что, с целью повьшения надежности устройства, в него введены стабилизатор напряжения, суммирующий элемент, коммутационный элемент и два токовых трансформатора, первичные обмотки которых включены последовательно соответственно с первым и вторым размыкающими контактами релейного элемента выключения двигателя,вто-. ричные обмотки токовых трансформаторов соединены последовательно друг с другом, причем их общая точка соеQ динена с шиной нулевого потенциала, а вторые выводы вторичных обмоток соответственно через первый и второй выпрямительные элементы соединены с первым входом суммирующего элемента

5 и входом стабилизатора напряжения, выход которого соединен с входом регулируемого делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом суммирующего элемента, выход

0 суммирующего элемента соединен с

входом порогового элемента, анод тиристора через размыкающий контакт коммутирующего элемента соединен-с выходом источника постоянного напря5 жения, а общие выводы стабилизатора напряжения, интегрирующего и суммирующего элементов соединены с шиной, нулевого потенциала,

Устройство для защиты от перегрузки асинхронного двигателя позволяет повысить надежность в случае повышения нагрузки на валу двигателя и при обрыве одной из фаз. Это достигается введением двух токовых трансформаторов 4 и 5, первичные обмотки которых включены последовательно с размыкающими контактами 29 и 30 релейного элемента 27 выключения двигателя. На вторичных обмотках 4 и 5 наводится напряжение, пропорциональное токам в этих фазах, которое поступает на первый вход 31 суммирующего элемента 20 непосредственно и на второй вход 32 - через последовательно включенные стабилизатор напряжения 13, регулируемый делитель напряжения 16 и интегрирующий элемент 19. Амплитуда импульсов выпрямленного напряжения на входе 31 возрастает, а уровень напряжения на входе 32 останется неизменным за счет стабилизатора 13. При достижении на вьпсоде 33 порогового значения напряжения оно через пороговый элемент 24 поступает на управляющий электрод тиристора 25, который включается и пропускает постоянное напряжение источника 7 на обмотку релейного элемента 27 выключения двигателя, при срабатывании которого размыкаются его контакты 29 и 30,отключая статорнзто обмотку двигателя 6 . 2 ил . S (Л ю ND Од СЛ 05

Составитель Л. Анисимова

Редактор А. Шандор

Техред Л.Олейник

Заказ 2143/54 Тираж 612Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4

Корректор М. Шароши