Устройство для защиты электродвигателя переменного тока от перегрузки Советский патент 1987 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты электродвигателей от аварийных режимов работы.

Цель изобретения - повышение точности работы путем улучшения согласования времятоковой характеристики устройства и электродвигателя, а также повышение быстродействия в режиме заторможенного ротора.

На чертеже изображена принциниальная схема устройства.

Устройство состоит из трансформатора 1 тока, вторичная обмотка которого включена на выпрямитель 2, усилителя 3, уставка тока защиты которого регулируется резистором 4, а коэффициент усиления - резистором 5, эмиттерного повторителя 6, начальное смешение которого peryvTHpyeTCH резистором 7 Эмиттерный повторитель нагружен резисторной оптопарой 8, фоторезистор которой является задающим для релаксационного генератора 9 на однонереходном транзисторе. Минимальная частота генератора может быть изменена резистором 10, а максимальная - резистором И. Кроме того, начальная частота генератора регулируется резистором 7, а крутизна преобразования напряжение - частота резистором 5.

Устройство содержит пороговые элементы 12 и 13, причем порог срабатывания элемента 12 соответствует номинальному току защищаемого электродвигателя, а порог срабатывания элемента 13 - току 2... 2,5 I мОм. В состав устройства входит транзисторный ключ 14, срабатывающий при токе меньше тока холостого хода электродвигателя, и одновибратор 15, вырабатывающий нри срабатывании ключа 14 сигнал логического нуля, длительность которого регулируется RC-цепочкой. Продолжительность этого сигнала выбирается незначительно большей, чем время пуска электродвигателя в нормальных условиях. Устройство содержит также четыре логических элемента 2И-НЕ , четыре инвертора 20-23, транзисторную онтопару 24, резистор 25, логический элемент 12 ИЛИ 26, транзисторный ключ 27, три реверсивных счетчика 28-30, выходиой усилитель 31 и выходное реле 32, блок 33 установки нуля счетчиков.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, ток электродвигателя превысил номинальное значение. В этом случае включается пороговый элемент 12 и на ei o выходе появляется напряжение логического нуля. Вследствие этого элемент 18 закрывается для прохождения импульсов от генератора 9 (на его второй вход подан логический нуль), а элемент 17 открывается (на его второй вход подана логическая единица). От генератора 9 импульсы проходят через элемент 17 и поступают на счетный вход сложения реверсивного счетчика 28. Происходит счет импульсов все время, нока гок

электродвигателя превышает номинальное значение, при этом с увеличение тока увеличивается частота импульсов генератора, однако не пропорционально току, а в соответ- ствии с характеристикой резисторной опто- пары во много раз больше. Например, двукратное изменение тока вызывает 50...75-кратное изменение сопротивления резисторной оптопары 8, а следовательно, и частоты генератора 9.

При достижении максимального числа импульсов на выходе «Перенос при сложении Р1 счетчика 30 появляется сигнал логического нуля и выходной усилитель 31 включает реле 32. Происходит отключение

5 электродвигателя от сети. Реле 32 остается включенным и не разрешает повторного включения электродвигателя, пока обслуживающий персонал не отключит все устройство от сети. При повторном включении устройства блок 33 устанавливает все счет0 чики на нуль. Устройство готово к работе. Резисторные оптопары обеспечивают приемлемые выходные характеристики Нвых f(bi.x) от некоторого начального тока {0,5...0,75) до 1вх.макс при 1,5...2,5-кратr ном увеличении входного тока. Поэтому может оказаться, что, например, двукратное увеличение тока электродвигателя но сравнению с номинальным током требует 1,5-кратного увеличения входного тока оптопары по сравнению с током Ы.о. Для согласования

Q характеристик устройства защиты и электродвигателя усилитель 3 выполняется с регулируемым коэффициентом усиления, используется эмиттерный повторитель с регулируемым начальным смещением, а последовательно с фоторезистором онтонары 8 включается

5 переменный резистор 11, причем Rll-cRlO. При снижении тока электродвигателя ниже номинального значения пороговый элемент 12 закрывается, на выходе его появляется напряжение логической единицы, отчего элемент 18 открывается для прохож0 дения импульсов от генератора 9, а элемент 17 закрывается. Если к этому времени в счетчиках 28-30 занисано некоторое число, то на выходе элемента 12 ИЛИ 26 при- г,утствует логическая единица, ключ 27 открывается и на элемент 19 поступает ло- i-ическая единица. Элемент 19 открыт для прохождения импульсов от элемента 18. На счетный вход вычитания счетчика 28 проходят импульсы от генератора 9 и происходит считывание записанных ранее импуль0 -сов. Частота считывания несколько меньше частоты генератора 9 при номинальном токе электродвигателя и регулируется начальным смещением эмиттерного повторителя и резистором 10. При считывании последнего импульса со счетчика 28 на выходе элемен5 а 12 ИЛИ 26 появляется напряжение логического нуля, отчего ключ 27 закрывается и на вход элемента 19 поступает логический нуль. Элемент 19 закрывается для про5

хождения иглпульсов от генератора 9, и вычитание из счетчиков прекращается.

Предположим, происходит пуск электродвигателя. В этом случае открывается ключ 14, пороговые элементы 12 и 13 срабатывают, причем срабатывание порогового элемента 13 вызывает ограничение входного напряжения на генераторе, при этом входной ток оптопары 8 увеличивается не более, чем в 2,5 раза, что предотвращает выход оптопары из строя. Срабаты вание элемента 12 вызывает открытие элемента 20 для прохода импульсов генератора 9 через элемент 17 на счетный вход сложения счетчика 28. Срабатывание ключа 14 вызывает запуск од- новибратора 15. На его выходе появляется сигнал логического нуля, который поступает на первый вход элемента 16. Одновременно на второй вход элемента 16 поступает от порогового элемента 13 через инвертор 22 сигнал логической единицы. На выходе элемента 16 появляется логическая единица, а на выходе оптопары 24 - напряжение логического нуля. Такое состояние элементов 16 и 21 сохраняется в случае нормального пуска электродвигателя.

В случае заторможенного ротора при пуске продолжительность сигнала логической единицы от элемента 22 большая, чем продолжительность сигнала логического нуля от одновибратора 15. Вследствие этого на выходе элемента 16 появляется логический нуль, а на выходе элемента 21 - логическая единица. Оптопара 24 открывается, и вход генератора 9 оказывается зашунтиро- ван резистором 25. Величина сопротивления этого резистора определяет частоту импульсов генератора в режиме заторможенного ротора. Частота импульсов выбирается такой, чтобы произошло незамедлительное заполнение счетчиков 28-30 и отключение электродвигателя от сети.

Если в процессе работы электродвигателя возникает режим заторможенного ротора, то одновибратор 15 не запускается (ключ 14 открывается при пуске и остается открытым в процессе работы электродвигателя). На выходе одновибратора существует сигнал логической единицы. Пороговый элемент 13 срабатывает, на выходе элемента 22 появляется логическая единица. Следовательно, на выходе элемента 16 появляется логический нуль, а после инвертора 21 - логическая единица. Оптопара 24 открывается, генератор 9 увеличивает частоту импульсов и происходит быстрое заполнение счетчиков и незамедлительное отключение электродвигателя от сети.

Таким образом, снабжение устройства реверсивными счетчиками и логическими элементами позволяет учитывать процесс охлаждения электродви1 ателя и более точно моделировать его тепловое состояние. Снабжение генератора импульсов переменным резистором, эмиттерным г овторителем с регулируемым начальным смещением и входным усилителем с регулируемым коэффициентом усиления позволяет улучшить согласование защитных характеристик устройства и электродвигателя. Снабжение устройства транзисторным ключом, пороговым элементом, одно- вибратором, транзисторной оптопарой, функционально связанной с генератором л логическими элементами, повышает быстродействие устройства в режиме заторможенного ротора.

Экономический эффект от применения устройства связан с повышением надежности работы электродвигателя.

15

Формула изобретения

1. Устройство для защиты электродвигателя переменного тока от перегрузки, содержащее трансформатор тока, включенный в фазу защищаемого электродвигателя

0 первичной обмоткой, а вторичной обмоткой через выпрямитель к входам порогового элемента и блока коррекции выдержки времени, в состав которого входит счетчик импульсов и блок генератора импульсов, выполненного

5 в виде усилителя, резисторной оптопары и релаксационного генератора на однопереход- ном транзисторе, выходной усилитель и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы путем улучшения согласования времятоковой

0 характеристики устройства и электродвигателя, блок коррекции выдержки времени снабжен тремя реверсивными четырехразрядными счетчиками, логическими элементами 2И-НЕ, элементом 12 ИЛИ, двумя инверторами и первым транзисторным ключом, а

5 генератор импульсов дополнительно снабжен переменным резистором и эмиттерным повторителем с регулируемым начальным смещением, и его выходной усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом усиления, причем выход порогового элемента через

первый инвертор подключен к входу первого элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом релаксационного генератора, а выход первого элемента 2И-НЕ - со счетным входом сложения первого реверс сивного счетчика, выход первого порогового элемента подключен также к входу второго элемента 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом генератора, а выход второго элемента 2И-НЕ - с входом третьего элемента 2И-НЕ, первый вход которого

Q соединен q выходом второго инвертора, вход которого через первый транзисторный ключ соединен с выходом элемента 12 ИЛИ, входы которого соединены с разрядами реверсивных счетчиков, а выход третьего элемента 2И - НЕ соединен со счетным

5 входом вычитания первого реверсивного счетчика, вход эмиттерного повторителя подключен к выходу усилителя генератора, а выход эмиттерного повторителя включен на

резисторную оптопару, последовательно с фоторезистором которой включен переменный резистор.

2. Устройство но п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия в режиме заторможенного ротора, оно снабжено дополнительно вторым транзисторным ключом, вторым пороговым элементом, одновибратором, третьим и четвертым инверторами, четвертым элементом 2И-НЕ, транзисторной оптспарой с резистором, причем вход второго транзисторного ключа

соединен с выходом выпрямителя, а вход второго порогового элемента - с входом усилителя генератора, выход второго транзисторного ключа подключен к входу одновибратора, а выход второго порогового элемента через третий инвертор соединен с входом четвертого элемента 2И-НЕ, второй вход которого соединен с инверсным выходом одновибратора, а выход через четвертый инвертор соединен с входом транзисторной оптопары, выход которой через резистор соединен с входом релаксационного генератора.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электроустановки, и может быть использовано для защиты электродвигателя от аварийных режимов работы. Цель изобретения - повышение точности работы путем улучшения согласования времятоковой характеристики устройства и электродвигателя, а также повышения быстродействия в режиме торможения ротора. Устройство содержит датчик 1 тока, к выходу которого присоединены через выпрямитель 2 пороговый элемент 12 и блок коррекции выдержки времени, выходной усилитель 31 и исполнительный орган 32. Улучшение согласования времятоковой храктеристики защиты и двигателя достигается введением в блок коррекции выдержки времени трех реверсивных четырехразрядных счетчиков 28, 29,30, логических элементов 2И-НЕ 16, 17, 18, элемента 12 ИЛИ 26, двух инверторов 20, 21 первого транзисторного ключа 14. Повышение быстродействия в режиме заторможенного ротора достигается введением второго транзисторного ключа 27, второго порогового элемента 13, одновибратора 15, логического элемента И - НЕ 19, инверторов 22, 23 и транзисторной оптопары 24. I з.п. ф-лы, 1 ил. СП оо со 4i