Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя Советский патент 1988 года по МПК H02H7/08 H02H5/04 

j Изобретение относится к электро- технике, предназначено для температурной защиты электродвигателей при перегрузках.

ЦеЛь изобретения - повьяпение надежности температурной защиты асинхронного электродвигателя во всех режимах перегрузки.

На фиг. 1 изображена принципиаль- ная схема устройства для температур- |ной защиты асинхронного электродвига- |теля; на фиг. 2 - временные диаграм- |мы напряжения сети и тока через на- |копительный конденсатор в нормальном jрежиме работы электродвигателя; на i фиг. 3 - то же, при малых и средних перегрузках электродвигателя на фиг. 4 - то-же, при затянувшемся пуске и опрокидьшании электродвига- теля.

:j

Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя (фиг. 1) содержит трансформатор то- ка 1, зашунтированный регулируемым резистором 2, включенный в одну из фаз сети 3 защищаемого двигателя 4. На трансформатор 1 тока через тиристор 5 включено исполнительное реле 6. К сети 3 присоединен трехфазный резисторный делитель 7 напряжения, На резистор 8 которого соответствующей фазе, в которую включен трансформатор 1 тока, присоединен базово- : эмиттерный переход транзистора 9, : включенного на входные зажимы выпрямительного моста 10, входные зажимы которого присоединены на трансформатор 1 тока через цепочку 11 из двух параллельных ветвей, в одной из которых термистор 12, а во второй регулируемый резистор 13 включены через встречно направленные диоды 14 и 15 последовательно с накопительным конденсатором 16. На последний через первый стабипитрон-17 присоединен вход полевого транзистора 18, включенного на трансформатор I тока через резисторы 19 и 20. Сток полевого транзистора 18 через второй стабилитрон 21 присоединен к управляющему электроду тиристора 5, включенного пследовательно с исполнительным реле. 6. Вторичная обмотка трансформатора 1 тока присоединена на ограничивающие стабилитроны 22, включенные последовательно с диодами 23 и резистором 24.

Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя работает следующим образом.

Ток асинхронного электродвигателя 4 не совпадает по фазе У с напряжением сети 3. Величина угла сдвига фазы между напряжением и током зависит от нагрузки: при нагрузке меньше номинальный угол сдвига мало отличается от номинального значения V, с ростом перегрузки увеличивается f f и достигает наибольшей величины при затянувшемся пуске иди опрокидывании. С ростом перегрузки увеличивается и фактический ток I электродвигателя. Если выразить через m отношение фактического тока I к номинальному значению It,, то m растет с перегрузкой, но m при большой перегрузке ограничивается, когда напряжение на регудируемом резисторе 2 достигает величины пробоя ограничивающих стабилитронов 22,включенных последовательно с диодами 23 и резистором 24. Это с той целью, чтоб не бьшо большого роста напряжения на регулируемом резисторе 3 при пусковых режимах электродвигателя.

Напряжение на регулируемом резисторе -2 пропорционально току I нагрузк и совпадает с ним по фазе V. По мощности защищаемого электродвигателя 4 регулируемым резистором 2 выбирают установку - определенную величину напряжения на регулируемом резисторе 2 при номинальной нагрузке. Под действием этого напряжения в измерительной цепи проходит ток в течение каждого одного из полупериодов, когда на базово-эмит терный переход транзистора 9 с резистора 8 трехфазного делителя 7 напряжения подается открьшающий потенциал. Этот полупериод напряжения сети назовем рабочим полуперирдом.

В течение каждого рабочего полупериода ток электродвигателя, а следовательно, и в измерительной цепи изменяет знак с минуса на плюс .В течение первой части каждого рабочего полупериода с момента времени t О до момента времени t- проходит, на ы

пример, через термистор 12 и диод 14, когда в течение второй части рабочего полупериода с момента времени t

V

до момента времени t.

Н

U)

г ток

W- 3

проходит через регулируемый резистор

3-14

13 и диод 15. Измерительная схема выполнена так, что в течение первой части рабочего полупериода накопительный конденсатор 16 заряжается рабочей полярностью, Б течение второй части каждого рабочего полупериода - противоположной полярностью. Величина напряжения на накопительном конденсаторе 16 зависит от алгебраической суммы токов в первую и вторую часть каждого полупериода и времени его прохождения.

Среднее значение тока через нако- пительньп конденсатор 16 определя- ется алгебраической суммой средних токов в первую и вторую часть каждо- го рабочего полупериода

-|-Y

b,0

r f T

r t. g

Гн-Ш -Яи,/ ItCOSVf1-COS fi

f n VJM

лtif.к

где 1„ - номинальный ток асинхронного электродвигателя,

т - коэффициент перегрузки по

току асинхронного электродвигателя,

R - сопротивление регулируемого резистора на который включен трансформатор тока , R - сопротивление термистора} RP - сопротивление регулируемого резистора.

Сопротивление термистора 12 (К,1 с повышением температуры снижается. Вел1таину регулируемого резистора 13 (Rp) выбирают такой, что при номинальной нагрузке, т.е. при Т и ток в измерительной цепи равен нулю.

о R.

I-K:OSV

r:coi5f; tH 2)

где R - сопротивление термистора

12 при температуре электродвигателя с номинальной на-

грузкой.

При повышении температуры сопротивление термистора 12 снижается от

первоначального значения в n раз, торгда Е , и с учетом (2) из вы-

ра жения(1) получают значение среднего тока через накопительньй конденса- тор76

.К ( +СОЗу)(1-сов%)-(I-eoaf)(1 +eosy) n

T+COS /H

(3)

а IQ

15

20

25

30

35

40

45

- gg

.55

При нагрузке на электродвигатель меньше номинальной температуре электродвигателя и термистора ниже номинальной, а сопротивление теристора 2 больше, чем при номинальной температуре электродвигателя, T.e.R, R. , a n и m i , В измерительной цепи протекат ток, которьш заряжает номинальный конденсатор I6 нерабочей полярностью.

При появившейся перегрузке повышается температура электродвигателя выше номинальной, снижается сопротивление термистора 12 (пл 1), увеличивается ток в измерительной цепи m 1, и угол сдвига фазы между напряжением и током V V. Так в измерительной цепи изменяет направление и перезаряжает накопительный конденсатор 16, на котором растет напряжение рабочей полярности. Скорость роста напряжения на накопительном конденсаторе зависит как от температуры электродвигателя (сопротивление термистора 12) так и от величины перегрузки по току m и угла сдвига фазы V.

При малых перегрузках m мало отличается от I (фиг, 2), угол сдвига фагзь Ч от номинального значения f, и рост величины тока в измерительной цепи в первую часть каждого полупериода обеспечивается только за счет снижения сопротивления термистора, которое соответствует температуре обмотки электродвигателя и обеспечивает температурную защиту электродвигателя. За предельно допустимое время работы электродвигателя в этом режиме на накопительном конденсаторе 16 напряжение рабочей полярности достигает велич-ины пробоя стабилитрона 17, открывается полевой транзистор 18, затем открывается тиристор 5 и сра- батьтает исполнительное реле 6, которое отключает защищаемый электродвигатель 4.

При средних перегрузках (фиг. 3) увел1-гчивается скорость роста температуры обмоток электродвигателя и ско- , рость роста температуры корпуса электродвигателя, на которз о реагирует. тер- мистор 12, отстает.Но при этом увеличивается ток перегрузки ,т.е.т и угол сдвига фазы токл f .Они выбраны в та514

крм соотношении, что увеличивают скорость роста напряжения рабочей полярности на накопительном конденсаторе 16 соответствующее температурной защите : лектродвигателя в этом режиме. При большой перегрузке сильнее влияет рост тока m и сдвиг по фазе V. И до- ;тигается температурное соответствие Цщиты.

1 При затянувшемся пуске или опрокидвании электродвигателя (фиг. А) увеличивается сдвиг фазы то if, , которьй Зольше номинального в 2-2,5 раза, а ПУСКОВОЙ ток электродвигателя превы- ает номинальный в несколько раз, но измерительной схеме- параллельно ре- улируемому резистору 2 трансфърма;- |тора 1 тока включены ограничиванндие стабилитроны 22 через диоды-23 и ре |зистор 24 и напряжение ограничивает- :ся. Этим достигается соответствие роста напряжения на накопительном конденсаторе 16 скорости роста температуры обмоток электродвигателя.

Таким образом, температурная характеристика устройства соответствует температурной защите обмоток электродвигателя в различных режимах его работы. Повьшается чувствительность по сравнению с известным на средних пе™ рег рузках в 1,5-2 раза, на больших з 3-4 раза, при затянувшемся пуске или опрокидывании в 6-7 раз и этим достигается соответствие во всех режи- мах перегрузки,

Предлагаемое устройство обеспечивает температурную защиту асинхронного электродвигателя с равной чувствительностью при малых J, средних J больших перегрузках и затянувшемся пуске, известное устройство для защиты от затянувшегося пуска или опрокидывания электродвигателя дополняется другой защитой.

, I

Предлагаемое устройство простое по конструкции и с большим диапазоном защиты, поэтому оно находит широкое применение в различных отраслях народного хозяйства и особенно в угольной промьшшенности, где требу- ется.защита повьшгенной надежности. Формула изобретения

Устройство для температурной защиты асинхронного электродвигателя,, содержащее трансформатор тока, пер-- вичная обмотка которого имеет клем- У1Ы для включения в фазу защищаемо- /го электродвигателя, параллельно его

766

вторичной обмотке включен переменный резистор, исполнительное реле, тер- мисторы, предназначенные для установки в обмотках электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повьшения надеж ности во всех. режимах перегрузки, в него дополнительно введены трехфазный резистор- ный делитель напряжения, первые выводы входных резисторов которого имеют клеммы для подключения к соответствующим фазам питающей сети, вторые выводы через соответствующие выходные резисторы объединены и подключены к первому выходу вновь вгденного вьшрямительного моста непосредственно и к второму выходу этого же моста через эмиттерно-кол лекторный переход вновь введенного транзистора, база которого подключена между входным и выходным резисторами трехфазного резйсторного делителя напряжения той фазы, в которую включается трансформатор тока, первый вход выпрямительного моста подключен к nepBONry выводу вторичной обмотки трансформатора тока через цепочку из последовательно соединенных второго переменного резистора и диода, параллельно которым включена цепочка из последовательно соединенных второго диода и термисто ра, при этом указанные диоды включены встречно, второй вход вьшрямительного ко.ста подключен к второму выводу вто рпчной обмотки транс фор- матора тока через вновь введенный конденсатор, параллельно вторичной обмотке трансформатора тока включена цепочка из вновь введенных последовательно соединенных резистора,третьего диода и стабилитрона, .параллельно третьему диоду и стабилитрону встречно включены вновь введенные четвертьй диод к второй стабилитрон, точка соединения конденсатора и второго входа вьтрямительного моста через вновь введенный третий стабили- трон подключена к затвору вновь введенного полевого транзистора, сток которого через вновь введенный четвертьй стабилитрон подсоединен к уп- равляющеь-гу электроду вновь введенного тиристора, которьй катодом подключен к первому выводу трансформатора тока, анодом - через исполнительное реле к точке соединения конденсатора и второго вывода трансфор иг.1

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для температурной защиты электродвигателей при перегрузках. Целью изобретения является повьшение надежности температурной защиты асинхронного электродвигателя во всех режимах перегрузки. Указанная цель достигается тем, что в .. устройстве накопительный.конденсатор присоединен к трансформатору тока через управляемый мост, ток через которьй проходит в течение каждого одного полупериода, совпадающего по времени с полупериодом напряжения сети. Так как. ток асинхронного эле ктродвигателя отстает от напряжения на угол V, то ток в течение полупериода изменяет направление и проходит в первую часть полупериода, например, через термистор с диодом, а во вторую часть - через регулируемый резистор с диодом, и напряжение на накопительном конденсаторе пропорционально алгебраической сумме этих токов, которая зависит от сопротивления термистора, угла сдвига фазы тока и отнощения тока перегрузки к номинальному току. Этим обеспечивается равная температурная чувствительность во всех режимах перегруэки: малой, средней, большой, затянувше-. гося пуска и апробирования электродвигателя. 4 ип. а сш (Л с 00

Фа г, 2

Фиг,Ъ

и I

Фиг.

Редактор М. Бланар

Составитель К. Шилан Техред И.Верес

Заказ 5652/51

Тираж 651

ВПИИПИ Государственного комитета СССР

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

tf

Корректор А, Обручар

Подписное