Устройство для защиты электродвигателя переменного тока от перегрузки Советский патент 1988 года по МПК H02H7/08 

(21)3950501/24-07

(22)11.07.85

(46)- 15.06.88. Бюл. № 22

(71)Белорусский институт механизации сельского хозяйства

(72)В. В. Турин и А. А. Гелейша (53) 621.316.925(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 993378, кл. Н 02 Н 7/08, 1983. Авторское свидетельство СССР

№ 1319147, 28.05.85.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

(57) Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для защиты электродвигателей от аварийных режимов работы. Цель изобретения - повышение точности работы устройства защиты путем улучщения согласования оптимальной времятоковой характеристики устройства и электродвигателя в щироком дипазоне

V С

мощностей. Устройство содержит трансформатор тока 1, вторичная обмотка которого зашунтирована резистором 2, усилитель переменного тока 3 с регулируемым резистором 4, выпрямитель 5, компаратор 6, усилитель 7, снабженный световым индикатором 8, функциональный преобразователь 9, преобразователь напряжение-частота 10, элемент согласования уровней напряжения И, первый элемент 2И-НЕ 12, первый инвертор 13, первый реверсивный счетчик 14, второй элемент 2И-НЕ 15, третий элемент 2И-НЕ 16, генератор импульсов сброса 17, второй инвертор 18, транзисторный ключ 19, элемент 12ИЛИ 20, второй и третий реверсивные

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для защиты электродвигателей от аварийных режимов работы.

Цель изобретения - повыщение точности работы устройства защиты путем улучще- ния согласования оптимальной времятоковой характеристики устройства и электродвигателя в широком диапазоне мощностей.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема устройства защиты при трех четырехразрядных счетчиках блока коррекции выдержки времени; на фиг. 2 - характеристика преобразователя напряжение - частота.

Устройство содержит трансформатор 1 тока с выводами первичной обмотки для подключения в фазу электродвигателя, вторичная обмотка которого защунтирована резистором 2, выход которой соединен с усилителем 3 переменного тока, коэффициент уси-. ления которого регулируется резистором 4. Выход усилителя 3 переменного тока соединен через выпрямитель 5 с входом порогового элемента в виде компаратора 6, с усилителем 7, снабженным световым индикатором 8. Выход выпрямителя 5 соединен через функциональный преобразователь 9, аппроксимирующий оптимальную времятоковую характеристику электродвигателя, о входом преобразователя 10 напряжение - частота, выход которого через элемент 11 согласования уровней напряжения соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ 12, первый вход которого соединен с выходом первого инвертора 13, вход которого соединен с выходом усилителя 7, а выход первого элемента 2И-НЕ 12 соединен со счетным входом сложения первого реверсивного счетчика 14, счетный вход вычитания которого соединен

счетчики 21, 22, выходной усилитель 23 с исполнительным реле 24, кнопку сброса 25, блок установки нуля счетчиков 26. При длительной перегрузке электродвигателя переключается компаратор 6 и включается в работу функциональный преобразователь 9 и преобразователь напряжение-частота 10 генерирует частоту, пропорциональную входному сигналу, через элемент 2И-НЕ 12 частотные импульсы поступают на счетной вход сложения счетчика 14. Происходит заполнение счетчиков 14, 21, 22, на выходе счетчика 22 появляется сигнал логического нуля и выходной усилитель 23 отключает электродвигатель от сети. 2 ил.

с выходом второго элемента 2И-НЕ 15, второй вход которого соединен с выходим третьего элемента 2И-НЕ 16, первый вход которого соединен с входом первого инвертора 13. Второй вход третьего элемента 2И-

НЕ 16 соединен с входом генератора 17 импульсов сброса, а первый вход второго элемента 2И-НЕ 15 соединен с выходом второго инвертора 18, вход которого через транзисторный ключ 19 подключен к выходу эле0 мента 12 ИЛИ 20, входы которого подключены к выходам реверсивных счетчиков 14, 21 и 22, которые представляют собой блок коррекции выдержки времен. При этом выход реверсивного счетчика 22 соединен с

входом выходного усилителя 23 исполнительным реле 24, питание которого включено через кнопку 25 сброса. Блок 26 установки нуля счетчиков соединен с входами установки нуля счетчиков 14, 21 и 22.

Устройство защиты работает следующим

0 образом.

Предположим, что защищаемый электродвигатель работает при токе, превыщающем номинальный. В этом случае компаратор 6, настроенный на ток (1,05-1,1) , переc ключается, светится индикатор 8, указывая на перегрузку электродвигателя, и включается в работу функциональный преобразователь 9. На его выходе появляется напря- ,жение и преобразователь 10 напряжение - частота начинает генерировать частоту,

0 пропорциональную входному сигналу. Эта частота проходит через элемент 11 и поступает на второй вход первого элемента 2И- НЕ. Одновременно на первый вход первого элемента 2И-НЕ 12 поступает «1 и частота преобразователя 10 проходит на счет5 ный вход сложения первого реверсивного счетчика 14. Происходит заполнение счетчиков. Через некоторое время на выходе «Перенос при сложении Р1 последнего счетчика 22 появляется сигнал «О и выходной усилитель 23 включает реле 24. Происходит отключение электродвигателя от сети. Реле

24остается при этом включенным, пока обслуживающий персонал не вернет устройство в исходное положение нажатием кнопки

25«Сброс. После отключения электродби- гателя от сети вступает в работу генератор 17 импульсов сброса. Его сигнал проходит через элементы 2И-НЕ 16 и 15 на счетный вход вычитания реверсивного счетчика 14. Происходит вычитание импульсов, записанных в счетчиках, с частотой генератора 17. Поскольку частота этого генератора регулируется, то можно в зависимости от постоянной охлаждения электродвигателя и его режима работы более полно имитировать охлаждение электродвигателя.

Предположим, что перегрузка продолжалась некоторое время, в течение которого не произошло срабатывания защиты. В этом случае при снижении тока электродвигателя ниже номинального значения компаратор 6 переключается и на вход третьего элемента 2И-НЕ 16 поступает «1, третий элемент 2И-НЕ 16 открывается для прохождения импульсов от генератора 17 импульсов сброса. Если к этому времени в счетчиках 14-22 записано некоторое число, то на выходе элемента 12 или 20 присутствует «1, ключ 19 открывается и на элемент 2И-НЕ 15 поступает «1. Импульсы от генератора 17 проходят элемент 2И-НЕ 15 и поступают на счетный вход вычитания счетчика 14. При считывании последнего импульса со счетчика 14 на выходе элемента 12 ИЛИ 20 появляется напряжение «О, ключ 19 закрывается и элемент 15 закрывается. Считывание импульсов прекращается.

Оптимальная защитная характеристика для асинхронных электродвигателей в щиро- ком диапазоне мощностей имеет одни и те же значения. С помощью усилителя 3 с регулируемым коэффициентом усиления при любом номинальном токе электродвигателя можно выходное напряжение выпрямителя 5 получить на одном и том же уровне.

Поскольку функциональный преобразователь 9 аппроксимирует оптимальную защитную характеристику и на входе имеет один и тот же уровень сигнала при любых номинальных токах электродвигателей, то, следовательно, устройство обеспечивает защиту электродвигателей в щироком диапазоне мощностей.

Для обеспечения согласования оптимальной защитной характеристики электродвигателей и возможностей блок а коррекции выдержки времени на счетчиках требуется, чтобы частота f преобразователя напряжения - частота соответствовала соотношению f -т где N - разряд счетчика;

ср-1

п - ЧИСЛО счетчиков; требуемое время срабатывания по оптимальной защитной

характеристике при i-й кратности тока. Поскольку частота преобразователя 10 пропорциональна входному напряжению, то для получения зависимости, изображенной на ф иг. 2, требуется, чтобы функциональный

преобразователь 9 обеспечивал аналогичную зависимость ивых9 (Uexg), где L Bux.sf, а UBxgssKi, где i - кратность тока нагрузки

15

(f). JH

Таким образом, снабжение устройства защиты усилителем переменного тока с регулируемым коэффициентом усиления, а блока коррекции выдержки времени функциональным преобразователем на входе, аппроксимирующим оптимальную времято- ковую защитную характеристику электродвигателей, и преобразователем напряжение - частота с элементом согласования уровней напряжения на выходе позволяет

повысить точность согласования характеристик защиты и электродвигателя в щироком диапазоне мощностей. Выполнение порогового элемента с индикацией позволяет повысить точность настройки, а значит и

согласование указанных характеристик.

Снабжение устройства отдельным генератором импульсов сброса с регулируемой частотой и логическими элементами позволяет более точно имитировать охлаждение разных по мощности электродвигателей в

различных режимах работы.

Принятая в устройстве связь частоты преобразователя напряжение-частота с конструкцией счетчиков и временем срабатывания защиты позволяет также повысить точ- ность работы устройства защиты.

Экономический эффект от применения устройства связан с повыщением надежности работы электродвигателей при более точном согласовании времятоковых характеристик электродвигателей и защиты.

Формула изобретения

. Устройство для защиты электродви- гателя переменного тока от перегрузки, содержащее трансформатор тока с выводами первичной обмотки для подключения в фазу электродвигателя, вторичная обмотка которого зашунтирована резистором, выпрямитель, к выходу которого подключен по- роговый элемент, и блок коррекции выдержки времени, имеющий п-реверсивных N-раз- рядных счетчиков, три элемента 2И-НЕ, диодный элемент ИЛИ, два инвертора.

транзисторный ключ, блок установки нуля счетчиков, выходной усилитель с выходным реле, вход которого соединен с выходом блока коррекции выдержки времени, при этом выход порогового элемента через первый инвертор соединен с входом первого элемента 2И-НЕ, выход которого соединен со счетным входом сложения первого реверсивного счетчика, при этом выход транзисторного ключа соединен с выходом диодного элемента ИЛИ, входы которого соединены с разрядами счетчиков, а выход упомянутого ключа через второй инвертор соединен с входом второго элемента 2И-НЕ, выход которого соединен со счетным входом вычитания первого реверсивного счетчика, а второй вход второго элемента 2И-НЕ соединен с выходом третьего элемента 2И-НЕ, один из входов которого соединен с входом первого инвертора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы путем улучшения согласования оптимальной вре- мятоковой характеристики устройства и электродвигателя в широком диапазоне мощностей, оно дополнительно снабжено усилителем переменного тока с регулируемым коэффициентом усиления, генератором им- пульсов сброса с регулируемой частотой, функциональным преобразователем, ап- проксимируюш.им оптимальную времятоко

вую характеристику электродвигателя, преобразователем напряжение-частота с элементом согласования уровней напряжения на выходе, а пороговый элемент выполнен в виде компаратора с выходным усилителем, снабженным световым индикатором, при этом усилитель переменного тока включен между вторичной обмоткой трансформатора тока и входом выпрямителя, выход которого через функциональный преобразователь соединен с входом преобразователя напряжение-частота, выход которого через элемент согласования уровней напряжения соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ, а выход генератора импульсов сброса соединен с вторым входом третьего элемента 2И-НЕ.

N

ifi

ttp-t

N - разряд счетчиков; п - число счетчиков; icp.1-время срабатывания защиты по оптимальной характеристике при i-й кратности тока, с.