Устройство для температурной защиты электродвигателя Советский патент 1990 года по МПК H02H5/04 

Изобретение относится к схемам защиты электрических машин, реагирующих на токовые перегрузки и на отклонение от нормальной температуры.

Целью изобретения является повышение быстродействия срабатывания защиты при обрыве фазного провода статора.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого варианта устройства.

Устройство состоит из термодатчика, выполненного на последовательно соединенных позисторах 1, которые установлены в лобовых частях обмоток элект

-I

родвигателя. В двух фазах обмоток электродвигателя имеются клеммы для подключения соответственно первичных обмоток двух трансформаторов тока 2 и 3, вторичные обмотки которых соединены соответственно с входами первого 4 и второго 5 фильтров, выходы фильтров соединены с входами соответственно первого сумматора 6, а также выход первого фильтра 4 соединен посредством инвертора 7 с первым входом второго сумматора 8, второй вход которого соединен с выходом второгб фильтра 5. Импульсный генератор 9 соединен

:л эо

ее

S3 У1

г

N)

с первым входом регулятора скважности 10, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 6. Выходы регулятора скважности 10 подключены к позисторам 1, причем первый из них подключен через резистор 11, а второй - непосредственно. Параллельно выводам термодатчика из позисторов 1 подключены последовательно соединен- Iные между собой диод 12 и конденсатор 13. Первый вход ключа 14 подключен параллельно конденсатору 13, второй вход которого соединен с выходом второго оумматора 8 через последовательно соединенные с ним мостовой выпрямитель 15 и усилитель 16. Выход ключа 14 связан через исполнительный орган 1У с коммутационным аппратом 18.

теля потребляемый им ток увеличина- ется и одновременно увеличивается управляющее напряжение -и длительность импульсов тока, протекающего в термочувствительной цепи.

При минимальном токе в обмотках электродвигателя и небольших перегрузках (например, до 21 н),когда скорость нарастания температуры обмоток электродвигателя мала, по термочувствительной цепи (позисторам 1 и резистору 11) протекает импульсный ток, не вызывающий саморазогрев позисторов 1. Динамическая погрешность позисторов 1 в этом случае практически отсутствует их тепловое состояние,а соответственно и электрическое сопротивление определяются „тепловым состоя

Изобретение относится к схемам защиты электрических машин, реагирующих на токовые перегрузки и на отклонение от нормальной температуры. Целью изобретения является повышение быстродействия срабатывания защиты при обрыве фазного провода статора. При отсутствии сигнала с одного из трансформаторов тока 2 или 3 на выходе сумматора 8 появится напряжение, которое через выпрямитель 15 и усилитель 16 подается на ключ 14, вызывая отключение электродвигателя коммутационным аппаратом 18. При возрастании температуры обмоток двигателя выше допустимой возврастает сопротивление позисторов 1, что приведет к увеличению падения напряжения на конденсаторе 13 и при достижении порога срабатывания ключа 14 произойдет отключение электродвигателя. Напряжение, подаваемое в цепи позисторов 1, формируется с помощью регулятора скважности 10 в функции тока обмотки статора, измеряемого трансформаторами тока 2 и 3, в зависимости от времени действия пускового тока, ограничение которого осуществляется с помощью фильтров 4 и 5. Таким образом предотвращается опережающее срабатывание позисторов 1. 1 ил.

Устройство работает следующим обра-эд нием обмоток электродвигателя.

зом.

Импульсный генератор 9 вырабатывает импульсы прямоугольной формы положительной полярности, стабильной частоты и длительности. Импульсы на- 5 пряжения подаются с выхода генератора 9 на первый вход регулятора скважности 10, при этом в термочувствитель- ной цепи, состоящей из последовательно соединенных поэисторов 1 и резис- п тора 11, подключенных к выходам регулятора скважности 10, протекает импульсный ток, который создает соответственно падение напряжения на по- зисторах 1 и резисторе 11.

Падение напряжения, пропорциональ ное электрическому сопротивлению позисторов 1, подается на конденсатор 13 через диод 12. Одновременно на второй вход регулятора скважности 10 подается напряжение с регулятора первого сумматора 6, поступающее с вторичных обмоток первого трансформатора тока 2 и второго трансформатора тока 3,соответственно через первый 4 и второй 5 фильтры, пропорциальные сумме токов в фазных обмотках защищаемого электродвигателя, что позволяет более точно формировать управляющий сигнал на втором входе регулятора скважности 10.

Напряжение, поступающее с первого сумматора 6 на второй вход регулятора скважности 10, является для него управляющим и влияет пропорционально на длительность импульсов тока, протекающего в термочувствительной цепи, 5 состоящей из последовательно соединенных позисторов I и резистора 11. С увеличением нагрузки электродвига,- 35

40

45

50

5п35

При больших перегрузках, например больше 21н, когда скорость нарастания температуры обмоток заметно увеличивается и динамическая погрешность поэисторов 1 также увеличивается, длительность импульсов тока, протекающего в термочувствительной цепи, возрастает пропорционально токовой нагрузке электродвигателя и за счет этого происходит дополнительный нагрев позисторов 1, что обеспечивает их ускоренное срабатывание и компенсацию динамической погрешности (инерционности позисторов). Величина эквивалентного тока, протекающего в термочувствительной цепи, определяется выражением

U цц t,.

Х9

R1+

R

:i#

11

5

0

5

0

un

R

R

К ИМ

где UHH напряжение источника питания;

суммарное сопротивление позисторов;

сопротивление резистора 11 ; длительность импульса тока, протекающего в термочувствительной цепи;

Т - период импульсного тока. При достижении температуры срабаты- вания позисторов 1 вследствие их нагрева от обмоток электродвигателя (при небольших перегрузках электродвигателя до 21н) или их комбинированного нагрева от обмоток электродвигателя и за счет тока, протекающего в термочувствительной цепи (при больших перегрузках электродвигателя и токах больше 21 н), электрическое сопротивление позисторов 1 резко возрастает, что приводит;к увеличению падения напряжения на них и увеличению напряжения на конденсаторе 13 согласно выражению

Uur,«

R,

R U - --

С R +

41

где R - суммарное сопротивление поэисторов;

Uur)- напряжения источника питания;R,4- сопротивление резистора 11.

Если напряжение на конденсаторе 13 достигает порога срабатывания ключа 14, срабатывает исполнительный орган 17, воздействующий на коммутационный -аппарат 18, и перегретый электродвигатель отключается от источника питания. Напряжение срабатывания ключа 14 определяется только сопротивлением позисторов 1 и не зависит от величины тока в термочувствительной цепи,

В режиме нормальных частных пусков, когда электродвигатель уже достаточно нагрет за счет теплового действия эквивалентного тока, протекающего в термочувствительной цепи, может произойти опережающее срабатывание позисторов 1, хотя температура обмоток электродвигателя не превышает допустимой для данного класса изоляции.

Для устранения опережающего срабатывания позисторов 1 первый 4 и второй 5 фильтры обеспечивают нарастание управляющего сигнала на втором входе регулятора скважности 10, поступающее с первого сумматора 6, в зависимости от времени действия пускового тока.

При целостности цепей фазных обмоток А и С электродвигателя одновременно подается напряжение на первый вход второго сумматора 8 через инвертор 7, а на второй вход - непосредственно с вторичных обмоток трансформа

0

5

0

5

5

0

5

торов тока 2 и 3 через первый 4 и второй 5 фильтры соответственно. За i счет инвертора 7 напряжение, подаваемое на первый вход второго сумматора 8, имеет измененный знак по отношению к знаку напряжения на втором его входе, в результате чего сигнал на выходе второго сумматора равен нулю и не вызывает срабатывание ключа 14.

При обрыве цепей фазных обмоток А или С напряжение, подаваемое с вторичных обмоток трансформаторов тока 2 или 3 на один их входов второго сумматора 8, равно нулю, в результате чего на выходе второго сумматора 8 появляется разностное напряжение, которое подается на мостовой выпрямитель 15 и через усилитель 16 на ключ 14, вызывая его срабатывание и отключение электродвигателя.

При обрыве цепи фазной обмотки В электродвигателя устройство реагирует как на обычную перегрузку.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обладает повышенным быстродействием срабатывания защиты при обрыве фазного провода в цепи статора.

Формула изобретения

Устройство для температурной защиты электродвигателя по авт.св. № 1415316, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия срабатывания защиты при обрыве фазного провода статора, дополнительно введены инвертор и последовательно соединенные второй сумматор, мостовой выпрямитель, усилитель, при этом первый и второй входы второго сумматора соединены с выходом инвертора и второ го фильтра соответственно, вход инвертора соединен с выходом первого . фильтра, а выход усилителя соединен

.с вторым входом ключа.