Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Советский патент 1989 года по МПК H02K3/44 H02H7/08 H02H5/04 

1 Изобретение относится к средствам

защиты изоляции обмоток электродвигателей от увлажнения и может быть использовано для защиты электродвигателей, работающих со значительными перерывами между включениями в условиях сельскохозяйственного производства, в частности, в животноводческих и птицеводческих помещениях с по- вышенной влажностью окружающей среды.

Цель изобретения - упрощение эксплуатации устройства и снижение затрат электроэнергии.

Снабжение устройства дифференциальным усилителем и подключение обмотки электродвигателя в первое плечо моста вместо датчика температуры позволяет отказаться от установки датчика внутри электродвигателя, что

упрощает эксплуатацию устройства. Контроль температуры обмотки по ее сопротивлению позволяет контролировать истинную температуру обмотки, что устраняет лерегрев обмотки и способствует снижению затрат электроэнергии.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг„2 - эпюры напряжений в характерных точках.

Устройство содержит измерительный блок 1, выполненный в виде моста. Входная диагональ моста через диод 2 подключена между плюсом и общей точкой стабилизированного двухполярного источника 3 питания. Диод 2 включен между плюсом источника питания и входной диагональю измерительного

4ь

4ь

sj

со

00

блока 1. В первое плечо моста через замыкающие контакты 4 и 5 коммутатора 6 подключена обмотка электродвигателя 7. Во второе плечо моста подключен медный термометр сопротивления 8, контролирующий температуру окружающей среды. Балансировка моста производится подстроечным резистором 9. Выходная диагональ моста подклю- чена к входу дифференциального усилителя 10. Диоды 11 и 12 и стабилитрон 13 обеспечивают защиту входов дифференциального усилителя от повышенного напряжения. Выход дифферен- циального усилителя 10 соединен с входом инвертирующего усилителя 14. Подстроечным резистором 15 устанавливается коэффициент усиления. Выход усилителя 14 соединен с входом блока 16 задания температуры, выполненного например, на компараторе 17. Подстро ечный резистор 18 выполняет функцию задатчика температуры. Выход блока 16 задания температуры подключен к первому входу генератора 19 управляющих импульсов. Второй вход генератора 19 управляющих импульсов соединен с выходом пульсирующего напряжения источника 3 питания. Генератор 19 управляющих импульсов выполнен на однопереходном транзисторе 20 и транзисторном ключе 21. Подстроечный резистор 22 выполняет функцию задатчика тока подогрева обмотки электро- двигателя 7. Выход генератора 19 управляющих импульсов подключен к управляющему входу исполнительного элемента 23, выполненного, например, на оптотиристоре. Вход исполнительного элемента 23 соединен с выходом источника 3 питания, а выход через замыкающий контакт 4 коммутатора 6 с обмотками электродвигателя 7. Вход источника 3 питания подключен через контакт 24 коммутатора 6 между фазой и нулевым проводом. Управление электродвигателем 7 осуществляется с помощью кнопок Стоп 25 и Пуск 26, а также магнитного пускателя 27, кон такты 28 которого включены в силовую сеть электродвигателя 7. Магнитный пускатель 27 имеет размыкающий контакт 29 в цепи питания коммутатора 6, а коммутатор 6 имеет размыкающий контакт 30 в цепи питания магнитногс пускателя 27. Кнопка Пуск 26 имеет также размыкающий контакт 31, уста

5 0 0

5

5

новленный в цепи питания коммутатора 6. Оптотиристор 23 включен через предохранитель 32 к отдельной обмотке 33 блока 3 питания, а пульсирующее напряжение выхода источника 3 питания отдельно от постоянного напряжения выхода источника 3 питания диодом 34, включенным в прямом направлении. После монтажа устройства производится его наладка. Для этого устройство подключается к силовой сети. Через замкнутый контакт кнопки Стоп 25, замкнутый контакт 31 кнопки Пуск, замкнутый контакт 29 срабатывает коммутатор 6 и своим контактом 24 подключает источник 3 питания к фазному проводу, а контактами

4и 5 подключает обмотку электродвигателя 7 к измерительному блоку 1. На время наладки исполнительный элемент 23 отключается, сняв предохранитель 32. При равенстве температуры обмотки и окружающей среды подстроечным резистором 9 производят балансировку моста измерительного блока 1. При этом на выходе дифференциального усилителя 10 устанавливается нулевой потенциал. Подстроечным резистором

15 усилителя 14 устанавливается коэффициент усиления усилителя, величина которого зависит от сопротивления обмотки электродвигателя.. Подключается исполнительный элемент 23 и- подстроечным резистором 22 генератора 19 управляющих импульсов устанавливается требуемый ток подогрева обмотки электродвигателя. Подстроечным резистором 18 блока 16 задается превышение температуры обмотки по сравнению с температурой окружающей среды на

5- 8°С,

Устройство работает следующим образом.

При подключении устройства к силовой сети срабатывает коммутатор 6 через замкнутый контакт кнопки Стоп 25, замкнутый контакт 29 и замыкающим контактом 24 подключает источник 3 питания к фазному проводу, а замыкающими контактами 4 и 5 подключает обмотку электродвигателя 7 к измерительному блоку 1.

При равенстве температуры обмотки и окружающей среды мост измерительного блока 1 сбалансирован. Напряжение на выходе дифференциального усилителя 10 и на выходе усилителя 14 равно нулю. Но в это время на неинвертирующий вход компаратора 17 поступает сигнал с задатчика 18, величина которого определяет заданное превышение .температуры обмотки над температурой окружающей среды. Компаратор 17 переключается и на его выходе возникает напряжение положительной полярности. Генератор 19 управляющих импульсов формирует импульс, который поступает на управляющий электрод исполнительного элемента 23. Угол открывания оптотиристора, а следовательно, и ток, протекающий по обмотке электродвигателя, устанавливается подстроечным резистором 22„ Исполнительный элемент 23 открывается и по обмотке электродвигателя проходит положительный импульс тока.При прохождении тока обмотка подогревается. Импульс тока прикладывается и к измерительному блоку 1. Происходит разбаланс моста. Диод 2 предотвращает попадание повышенного напряжения на положительную шину источника 3 питания, а диоды 11 и 12 и стабилитрон 13 защищают вход дифференциального усилителя от повышенного напряжения. При разбалансе моста на инвертирующий вход дифференциального усилителя 10 поступает сигнал высокого уровня. На выходе дифференциального . усилителя 10 возникает сигнал отрицательной полярности, а на выходе инвертирующего усилителя 14 - сигнал положительной полярности. Сигнал с выхода усилителя 14 поступает на инвертирующий вход компаратора 17.Компаратор переключается и на его выходе возникает напряжение отрицательной полярности. Когда полуволна напряжения проходит через нуль, опто- тиристор 23 закрывается. Отрицательная полуволна напряжения сети не вызывает открываниеоптотиристора 23.После того,как оптотиристор 23 закрылся,по обмотке электродвигателя проходит измерительный ток. Если обмотка электродвигателя не достаточно нагрелась, то процесс повторяется. Прохождение тока по обмоткам электродвигателя вызывает их нагрев. Сопротивление об- мотки возрастает. В момент прохождения измерительного тока по обмотке электродвигателя происходит разбаланс моста измерительного блока 1. На выходе дифференциального усилителя 10 возникает напряжение отрицательной полярности, пропорциональное

величине разбаланса мо-ста измерительного блока 1, а на выходе усилителя 14 - положительное напряжение. При достижении превышения температуры обмотки над температурой окружающей среды на 5 - 8°С сигнал на выходе усилителя 14 компенсирует сигнал от задатчика 18. На выходе компаратора 17 присутствует сигнал отрицательной полярности. Оптотиристор 23 закрывается и подогрев обмотки прекращается.

При длительной работе электродви5 гателя температура его обмоток сос- , тавляет 70 - 80°С„ Устройство контроля отключено. Переход к контролю производится следующим образом.

При нажатии кнопки Стоп 25 маг0 нитный пускатель 27 обесточивается и замыкает контакт 29 в цепи питания коммутатора 6, а также контактами 28 отключает электродвигатель от сети. Коммутатор 6 срабатывает и своим кон5 тактом 24,подключает источник 3 питания, а контактами 4 и 5 - обмотку 1с измерительному блоку 1 . Поскольку обмотка электродвигателя горячая, мост измерительного блока 1 разба0 лансируется. На выходе дифференциального усилителя 10 возникает сигнал отрицательной полярности, а на выходе усилителя 14 - сигнал положительной полярности, значительно больше

g сигнала поступающего с задатчика 18. На выходе компаратора 17 присутствует сигнал отрицательной полярности. Оптотиристор 23 закрыт. По мере остывания электродвигателя сигнал раз0 баланса уменьшается. При достижении разности температуры 5-8°С Оптотиристор 23 открывается и начинается подогрев обмотки электродвигателя. При нажатии кнопки Пуск 26 кон5 такт 31 размыкается и обесточивает коммутатор 6, который отключает источник питания 3 от сети, а обмотку электродвигателя от измерительного блока 1. Одновременно замыкается

0 контакт 30 коммутатора в цепи питания магнитного пускателя 27.

Магнитный пускатель 27 срабатывает и своими контактами 28 подключает электродвигатель к сети, а так5 же размыкает контакт 29 в цепи питания коммутатора 6.

Таким образом, снабжение устройства дифференциальным усилителем и подключение обмотки электродвигателя в

первое плечо моста вместо датчика температуры позволяет отказаться от установки датчика внутри электродви- гателя, что упрощает эксплуатацию устройства. Контроль температуры обмотки по ее сопротивлению позволяет контролировать истинную температуру обмотки, что устраняет перегрев обмотки и способствует снижению затрат электроэнергии,при нагреве обмотки для исключения конденсации влаги. Формула изобретения

Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги, содержащее измерительный блок, выполненный в виде моста из четырех плеч, в одно из плеч включен термочувствительный элемент измерения температуры окружающей среды, в два других - резисторы, входная диагональ моста подключена к клеммам постоянного напряжения источника питания, инвертирующий усилитель, блок задания температур, генератор управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющим входом исполнительного элемента, а первый вход - с выходом пульсирующего напряжения источника питания, вход источника питания

через первый замыкающий контакт коммутатора соединен с клеммами для подключения к фазе и нулевому проводу, вход исполнительного элемента соединен, с выходом переменного напряжения источника питания, последовательно соединенный с размыкающим контактом магнитного пускателя коммутатор имеет клеммы для подключения к питающей сети, отличающееся тем,- что, с целью упрощения эксплуатации и снижения затрат электроэнергии, в него дополнительно введен дифферен5 циальный усилитель, четвертое плечо моста содержит второй и третий замы-. кающие контакты коммутатора, каждый из которых подключен к клемме, предназначенной для присоединения к со0 ответствующей обмотке электродвигателя, при этом выходная диагональ моста соединена с соответствующими входами дифференциального усилителя, выход которого через последовательно соеди- ненные инвертирующий усилитель и блок задания температур подключен к второму входу генератора управляющих импульсов, а выход исполнительного элемента подключен к точке соедине0 ния второго замыкающего контакта коммутатора с инвертирующим входом дифференциального усилителя.

5

Изобретение относится к средствам защиты изоляции обмоток электродвигателей от сырости и влаги. Цель изобретения - упрощение эксплуатации устройства и снижение затрат электроэнергии. Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно снабжено дифференциальным усилителем, а в одно из плеч моста через контакты коммутатора подключена обмотка электродвигателя. Устройство может быть использовано для защиты электродвигателей, работающих со значительными перерывами между включениями в условиях сельскохозяйственного производства, в частности в животноводческих и птицеводческих помещениях с повышенной влажностью окружающей среды. 2 ил.

На аноде

оптотиристара,

23

На Выходе задатчика

На выходе усилителя /У

На Выходе компаратора /7

U

На Выходе и генератора. 9

На off мотке электродЗиеате- ля 7

t

Фиг. 2