Устройство для температурной защиты электродвигателя Советский патент 1988 года по МПК H02H7/85 H02H5/04 

ср1/г.7

70

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для температурной защиты электрических машин.

Цель изобретения - повышение точности и надежности работы устройства, надежное открытие ключевого элемента, уменьшение электропотребления исполнительного органа переменного тока и упрощение.

На фиг. 1 и 2 представлены схемы устройства; на фиг. 3 - 5 - пороговые органы устройства.

10

пульсирующее напряжение. При этом напряжение на конденсаторе 10 постепенно повышается. Если температура электродвигателя не превышает допустимого значения, то пороговое напряжение второго порогового органа 9 выше, чем первого 8. Поэтому при достижении порогового напряжения влючается первый пороговый орган 8,

и конденсатор 10 разр яжается через управляющий элект.род ключевого элемента (тиристора) 5, формируя импульс специальной формы для его открытия.

Устройство содержит исполнительный 15 Открывается ключевой элемент тирис- орган 1, кнопку Стоп 2, кнЬпку тор) 5, и через исполнительный орган Пуск 3, зашунтированную замыкающим контактом 4 исполнительного органа 1, ключевой элемент 5 (тиристор), подключенный между исполнительным орга- 20 ном и нулевым проводом сети, выпрямитель 6 (диод), подключенный к резистору 7, первый пороговый орган 8 с температурным датчиком, второй пороговый орган 91, первый конденсатор 10, 25 турном датчике 12. В бестоковой паузе второй конденсатор 11 (фиг. 1). ключевой элемент (тиристор) 5 закры1 протекает полупериод синусоиды, причем после открытия ключевого элемента (тиристора) 5 между его анодом и катодом напряжение падает до нуля, следовательно, обесточивается его схема.управления. Этим обеспечивается минимальное выделение тепловой мощности на его элементах и на темпера

пульсирующее напряжение. При этом напряжение на конденсаторе 10 постепенно повышается. Если температура электродвигателя не превышает допустимого значения, то пороговое напряжение второго порогового органа 9 выше, чем первого 8. Поэтому при достижении порогового напряжения влючается первый пороговый орган 8,

и конденсатор 10 разр яжается через управляющий элект.род ключевого элемента (тиристора) 5, формируя импульс специальной формы для его открытия.

Открывается ключевой элемент тирис- тор) 5, и через исполнительный орган турном датчике 12. В бестоковой паузе ключевой элемент (тиристор) 5 закры1 протекает полупериод синусоиды, причем после открытия ключевого элемента (тиристора) 5 между его анодом и катодом напряжение падает до нуля, следовательно, обесточивается его схема.управления. Этим обеспечивается минимальное выделение тепловой мощности на его элементах и на темпера

Для повышения надежности, устранег- ния вибрации контактов и снижения потребленного тока при использовании

исполнительного органа переменного тока зо канне пульсирующего тока через исполараллельно ему подключен конденсатор

11,емкость которого определяется из условия обеспечения индуктивно-емкостного резонансного контура на частоте источника питания. При использовании в качестве ключевого элемента 5 встречно- параллельно включенных тиристоров (фиг. 2) выпрямитель вьтолнен двукполу- периодным, входная диагональ которого

подключена параллельно тиристорам, а вых.одная - второму пороговому органу и резисторам.

Первый пороговый орган с температурным датчиком 8 и второй пороговый орган содержат температурный датчик

12,первый, второй, третий и четвертый транзисторы 13-16, первый, второй, третий, четвертый и пятый резисторы 17- 21, первый и второй стабилитроны 22 и 23 (фиг. 3).

На фиг. 4 и 5 приведены схемы пороговых органов, второй из которых может быть также выполнен в виде ди- нистора или стабилитрона.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки Пуск 3 через исполнительный орган 1 на ключевом элементе (тиристоре) 5 появляется i

вается. Е начале следующего положительного полупериода описанный процесс повторяется, обеспечивая протенительный орган. .1

При повьйпении температуры вьщ1е

допустимого пороговое напряжение первого порогового органа 8 становится

5 выше, чем на втором 9, и последний включается первым. Конденсатор 10

разряжается через него, минуя управляющий переход ключевого элемента (тиристора) 5. До окончания полупери0 ода через резистор 7,включенный пороговый орган протекает ток, и таким образом исключается включение ключевого элемента 5. Одновременно напряжение между входом и выходом порогог

5 вых органов до окончания полупериода равняется нулю, следовательно, на элементах схемы управления и на температурном датчике не вьщеляется теп-., ловая мощность. .Ключевой элемент

0 (тиристор 5) не включается. Исполнительный орган 1 отключает силовыми контактами электродвигатель от источника питания. Процесс продолжается до тех пор, пока температура электро5 двигателя не становится ниже допустимого и до нажатия кнопки пуска.

При подключении параллельно исполнительному органу 1 переменного тока конденсатора 11 образуется индуктивно-емкостный резонансный контур на частоте источника питания. Так как индуктивность не включенного испол- нительного органа значительно меньше включенного, то при подаче напряжения на исполнительный орган 1 и включении ключевого элемента (тиристора) 5 контур выходит из резонансного режима, и через него протекает большой ток. Этим обеспечивается необходимая кратность тока до срабатывания исполнительного органа, т.е. обеспечивается надежность его срабатывания. После его включения контур входит в резо- ; нансный режим, и значительно уменьшается величина протекающего через ключевой элемент 5 и сеть тока. Его величина равняется только активному составляющему тока, протекающего через катушку исполнительного органа. Исполнительный орган не потребляет реактивной мощности. Благодаря подобранной величине емкости конденсатора

При превьшгении температуры электродвигателя выше допустимого сопротивление температурного датчика (по- зистора) становится большим, и падение напряжения на резисторе 19 растет быстрее, чем на резисторе 18. Поэтому при достижении напряжения на нем критическому напряжению открывания транзистора 15, он открывается, и порого11 при постоянном пульсирующем харак- 25 вый элемент 9 лавинообразно переходит

тере питающего тока через катушку исполнительного органа протекает переменный ток (фиг. 1),

Вариант устройства по фиг. 2 работает аналогично. При подаче напряжения к исполнительному органу в положительный полупериод через выпрямитель 6 и резистор 7 на входах пороговых органов 8 и 9 повьш1ается напряжение. Если температура электроустановки не превьш1ает допустимого, то первым включается первый пороговый орган 8 и через диод и управляющий переход одного из тиристоров протекает ток, Один из тиристоров включается, обеспечивая включение исполнительного органа 1. В отрицательный полупериод напряжения при достижении порогового напряжения первым пороговым органом 8 через диод и управляющий переход другого тиристора протекает ток и он включается. При превышении температуры вьшге допустимого первым включается второй пороговый орган 9 и тем самым исключает включение- тиристоров.

Работа пороговых органов.(фиг. 3-5).

50 тем самым обеспечивается условие для его надежного закрытия до устранеь ия неисправности.

При подключении стабилитронов 22 или 23 стабилизируется порог срабаПри подаче напряжения на входах пороговых органов 8 и 9 постепенно начинает увеличиваться напряжение. Транзисторы 13-16 закрыты. Когда тем- 55 тывания соответствующих органов сле- пература электродвигателя ниже допус- дующим образом. При достижении напря- тимого, сопротивление температурного датчика 12 (позистора) небольшое, поэтому падение напряжения на резисжения стабилизация стабилитрона через него протекает ток стабилизации, который открывает р-п-р транзистора.

Q

5

0

торе 18 растет быстрее, чем на резисг хоре 19. В момент равенства этого напряжения критическому напряжению открывания транзистора 14 последний открывается, и через базу транзистора 13 протекает коллекторный ток транзистора 14, открывая первый. Процесс переключения из закрытого состояния в открытое носит лавинообразный характер. Формируемый при этом импульс надежно открывает ключевой элемент, напряжение на нем равняется нулю, и пороговый орган возвращается в исходное состояние.

При превьшгении температуры электродвигателя выше допустимого сопротивление температурного датчика (по- зистора) становится большим, и падение напряжения на резисторе 19 растет быстрее, чем на резисторе 18. Поэтому при достижении напряжения на нем критическому напряжению открывания транзистора 15, он открывается, и порого5 вый элемент 9 лавинообразно переходит

в открытое состояние. Исключается включение органа 8, и тем самым обеспечивается надежное закрытие ключевого элемента. Так как напряжение на входах пороговых органов становится очень малым, то на элементах схемы управления и на температурном датчике не выделяется тепловая мощность. Как видно из работы, включение пороговых органов происходит именно в начале синусоиды, поэтому на исполнительный орган подается полное напряжение сети не зависимо от величины сопротивления температурного датчика до температуры перегрева.

При обрьше цепи температурного датчика 12, как видно из работы устройства, первым включается пороговый орган 9, и не включается исполнительный орган до устранения неисправности. При коротком замыкании цепи температурного датчика 12 шунтируется цепь между управляющим электродом ключевого элемента и его катодом, и

тем самым обеспечивается условие для его надежного закрытия до устранеь ия неисправности.

При подключении стабилитронов 22 или 23 стабилизируется порог сраба

тывания соответствующих органов сле- ующим образом. При достижении напря-

тывания соответствующих органов сле- дующим образом. При достижении напря-

жения стабилизация стабилитрона через него протекает ток стабилизации, который открывает р-п-р транзистора.

и соответствующий пороговый элемент переходит в открытое состояние. Так как пороговое напряжение другого элемента зависит от сопротивления температурного датчика, принцип работы органов не изменяется. Благодаря стабилитрону упрощается технология изготовления (настройка) устройства, обеспечивается также надежность, так как .стабилитрон защищает также от перенапряжения.

При использовании вместо порогового органа 9 динистора (фиг. 4) принцип работы устройства не изменяется. Достигается его упрощение. Упрощение устройства достигается также и при использовании вместо второго порогового органа 9 стабилитрона (фиг. 5).

Формула изобретения

соединения кнопок Стоп и Пуск ... подключен первый вывод замыкающего контакта исполнительного органа, ключевой элемент, - управляющий вывод которого соединен через первый пороговый орган с температурным датчиком с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с катодом выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы устройства, в него введены второй пороговый , включенный между точкой соединения резистора и первого порогового органа с температурным датчиком и вторым выводом источника питания, к которому подключен второй вывод исполнительного органа через ключевой элемент, а второй вывод замыкающего контакта исполнительного органа подключен к точке соединения кнопки Пуск и исполнительного органа.

исполнительного органа переменного тока, вышеуказанный исполнительный орган зашунтирован вторым конденсатором.

резистора, а база второго транзистора соединена с коллектором первого транзистора и вторым выводом второго резистора, а эмиттер третьего транзистора и первый вывод третьего резистора образуют первый вывод второго порогового органа, второй вывод кото- рого образуют первый вывод пятого резистора и эмиттер четвертого транзистора, коллектор которого соединен с вторым вхрдом третьего резистора и базой третьего транзистора, коллектор которого соединен с вторьм выводом пятого резистора и базой четвертого транзистора, четвертый резистор включен между базой третьего и четвертого транзисторов, причем температурный датчик подключен между коллектором первого транзистора и эмиттером четвертого транзистора.

50

55

чающееся тем, что во-второй пороговый орган введен .второй стабилитрон, катод которого подключен к коллектору четвертого транзистора, к эмиттеру которого подключен анод второго стабилитрона.

включен вместо первого

13652328

8, Устройство по п. 4, о т л и-- 9. Устройство по пп. 4 и 7, о тчающееся тем, что, с цельюличающееся тем, что второй

упрощения, второй пороговый органпороговый орган выполнен в виде ставыполнен в виде динистора.билитрона.

А в С о о о

-ЙСр

Г Г8

сриг.з

П 13

иг.

Фиг. 5