Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги Советский патент 1990 года по МПК H02H7/08 H02H5/04 H02K3/44 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано (ля защиты обмоток электродвигателей от конденсации влаги.

Цель изобретений - расширение области -применения устройства путем контроля температуры обмоток электродвигателя методом сопротивления и повьшекие эксплуатационной надежности.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 к 3 - принци:- пиальная электрическая схема устройства для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги.

Устройство содержит обмотки 1 электродвигателя и термостабильный шунт 2, включенные последовательно

обмоток, раэйостному усилителю 13, датчику 14 температуры окружающей среды, блоку 15 сравнения и задатчику 16 превышения температуры обмоток, .

Коммутатор 3 состоит из коммутационного устройства 21, вторых контактов 22, первых контактов 23, коммутационного устройства 24, третьих тактов 25, блок-контактов 26, кнопок Пуск 27 и Стоп 28, четвертых контактов 29. Преобразователи напряже- ние - напряжение 4 и ток - напряжение 5 состоят из операционных усили15 телей 30 и 31 с резисторами 32 и 33. Первый 6 и второй 7 фильтры низкой частоты представляют собой резистив- но-емкостные контуры 34,35 и 36,37, Первый 8 и второй 9 ограничители соспосредством вторых контактов коммута- 20 тоят из диодов 38,39 и 40,4-1 и резистора 3, к которым параллельно подключены преобразователи напряжение - напряжение 4 и ток - напряжение 5 через первый и второй фильтры 6 и 7 низторов 42 - 45 и 46 - 49. Блок 10 деления состоит из аналогового перемножителя 50 и операционного усилителя 51 с резисторами 52 - 57. Масштабный усилитель 1 I выполнен на операционном усилителе 58-и резисторах 59 и 60. Задатчик 12 температурного коэффициента материала обмоток вьтолнен в виде делителя напряжения из резисторов 61 - 63. Разностный усилитель 13 выполнен на операционном усилителе 64 с резисторами 65 - 68.

кой частоты, соединенные менсду собой 5 последовательно, и первый 8 и второй 9 ограничители. Выходы преобразователей 4 и 5 включены к входам блока 10 деления, выход которого подсоединен к первому входу масЕ1табного 30 усилителя 115 к второму входу которого подключен задатчик температ-j/p- ного коэффициента материала обмоток, а к выходу - первьш вход разностного усилителя 13, на второй вход которого присоединен датчик 14 температуры окр; жаю1цей среды, а i-ia выход - первый вход блока 15 сравнения,, на второй вход которого подкгаочен задатчик 16 превышения температуры обмоток над 40 температурой окружающей среды, а выход соединен с входом блока 17 фор1уги- рования управляюпщх воздействий, вькод которого подключен к управляющег-гу вхо-- ду исполнительного элемента 18, через j,5 которь й посредством neiiBbix контактов коммутатора 3 источник 19 питания подключен к последовательно соединенным термостаб1 ьному игунту 2 и обмоткам 1 . Вход блока 20 питания через первые 50 контакты коммутатора 3 подключен к источнику 19 питания. Первый выход блока 20 питания подклю чен к преобразователям напряжение - напряжение 4 и

торов 42 - 45 и 46 - 49. Блок 10 д ния состоит из аналогового перемнож теля 50 и операционного усилителя с резисторами 52 - 57. Масштабный литель 1 I выполнен на операционном усилителе 58-и резисторах 59 и 60. Задатчик 12 температурного коэффиц ента материала обмоток вьтолнен в де делителя напряжения из резистор 61 - 63. Разностный усилитель 13 в полнен на операционном усилителе 6 резисторами 65 - 68.

Датчик 14 температуры окружающе среды представляет собой терморези тор 69, вк;поченнъ й в цепь делителя напряжения из резисторов 70 - 73 и стабилитрона 74, Блок 15 сравнения выполнен на базе разностного усили ля на специальном усилителе 75 и р зисторах 76 - 79. Задатчик 16 прев шения температуры обмоток выполнен в виде делителя напряжения из рези торов 80 и 81. Блок 17 формировани управляюпдах воздействий состоит из транзисторов 82 и 83, диода 84, ко денсатора 85 и резисторов 86 - 93.

Параметры зарядной цепочки, а т Ж8 вели чипа напряжения, поступающег в цепь зарядного конденсатора ределяют уг ол открытия тиристора 1 и, соответственно, величину напряж ния, подаваемого на обмотки 1 элек двигателя. Причем параметры блока п добраны так, что при отсутствии си

ток напряжение 5, блоку деления 10, 5 вькоде блока 10 деления на

блоку 17 формирования управляю1 91Х- воздействий, а второй выход подключен к масштабному усилителю И, задатчику 12 температурного коэффипдента матери,ала

тиристоре 18 устананлкзается миним ный угол открытия.

Блок 20 пи.тания -выполнен из тра форматора 94 с л,вумя вторичными обм

обмоток, раэйостному усилителю 13, датчику 14 температуры окружающей среды, блоку 15 сравнения и задатчику 16 превышения температуры обмоток, .

Коммутатор 3 состоит из коммутационного устройства 21, вторых контактов 22, первых контактов 23, коммутационного устройства 24, третьих контактов 25, блок-контактов 26, кнопок Пуск 27 и Стоп 28, четвертых контактов 29. Преобразователи напряже- ние - напряжение 4 и ток - напряжение 5 состоят из операционных усилителей 30 и 31 с резисторами 32 и 33. Первый 6 и второй 7 фильтры низкой частоты представляют собой резистив- но-емкостные контуры 34,35 и 36,37, Первый 8 и второй 9 ограничители состоят из диодов 38,39 и 40,4-1 и резисторов 42 - 45 и 46 - 49. Блок 10 деления состоит из аналогового перемножителя 50 и операционного усилителя 51 с резисторами 52 - 57. Масштабный усилитель 1 I выполнен на операционном усилителе 58-и резисторах 59 и 60. Задатчик 12 температурного коэффициента материала обмоток вьтолнен в виде делителя напряжения из резисторов 61 - 63. Разностный усилитель 13 выполнен на операционном усилителе 64 с резисторами 65 - 68.

Датчик 14 температуры окружающей среды представляет собой терморезистор 69, вк;поченнъ й в цепь делителя напряжения из резисторов 70 - 73 и стабилитрона 74, Блок 15 сравнения выполнен на базе разностного усилителя на специальном усилителе 75 и резисторах 76 - 79. Задатчик 16 превышения температуры обмоток выполнен в виде делителя напряжения из резисторов 80 и 81. Блок 17 формирования управляюпдах воздействий состоит из транзисторов 82 и 83, диода 84, конденсатора 85 и резисторов 86 - 93.

Параметры зарядной цепочки, а такЖ8 вели чипа напряжения, поступающего в цепь зарядного конденсатора 85 определяют уг ол открытия тиристора 18 и, соответственно, величину напряжения, подаваемого на обмотки 1 электро двигателя. Причем параметры блока подобраны так, что при отсутствии сиг вькоде блока 10 деления на

тиристоре 18 устананлкзается минимальный угол открытия.

Блок 20 пи.тания -выполнен из трансформатора 94 с л,вумя вторичными обмот нами, которые питают вьтрямит-ельные мосты на диодах 95 - 98 и 99 - 102, В цепи фильтрации и стабилизации напряжения стоят транзистор 103, стабилитроны 104 - 106, конденсаторы 107 112, резисторы 113 - 115.

Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаг работает следующим образом.

При остановке электродвигателя, осуществляемой с помощью кнопки 28, коммутационное устройство 24 отключается. Через контакты 25 подается питание на коммутационное устройство 21, которое, срабатывая, своими контактами 22 и 23 осуществляет подключение обмоток 1 электродвигателя к устройству защиты и запитывает это устройство.

Рассмотрим возможные случаи при эксплуатации устройства.

При включении устройства температура обмоток равна температуре окру- жаюпдей среды. Поскольку при отсутствии сигнала на выходе блока 10 деления тиристор 18 пропускает минимальный ток, равный порогу чувствительности преобразователей 4 и 5 напряжение - напряжение и ток - напряжение, на обмотке 1 и термостабильном шунте 2 появляются гьгчения пульсирующего напряжения, Меж;ту обмоткой 1 и шунтом 2 и преобразователями 4 и 5 установлены первый и второй фильтры низкой частоты 34, 35 и 36,37, осу- ществляю1 1е отделение постоянной составляющей из пульсирующего напряжения, и первый и второй ограничители амплитуды сигналов на диодах 38,39 и 40,41. На выходе преобразователя 4 напряжение - напряжение выделяется сигнал, пропорциональный падению постоянного напряжения на обмотках 1, а на выходе преобразователя 5 ток - напряжение выделяется сигнал, пропорциональный току обмоток 1. Блок 10 деления производит деление зтюс сигналов и выдает на выходе сигнал, пропорциональный активному сопротивлению обмоток 1. этот сигнал поступает на масштабный усилитель 11, где он преобразуется в сигнал, пропорциональный температуре обмоток электродвигателя 1, при этом на один ия вкодов масштабного усилителя 11 подается напряжение, пропорциональное температурному коэффициенту материала обмоток 1 от задатчика 12 температурного коэффициента.

Действительно, на выходе преобразователя 5 ток - напряжение выделяется сигнал, пропорциональный току обмоток 1 :

-i..

где и - падение постоянного напряжения, равное сигналу на выходе преобразователя 5; К - масштабный коэффициент преобразователя 5;

R - сопротивление термостабильного шунта 2.

При этом произведение j К равно падению постоянного напряг-сения на шунте 2. Так как обмотки 1 и шунт 2 соединены последовательно, то этот |ток для них. Падение постоянного напряжения на обмотках 1 равно

U4 U4-K2,

где Uq. - падение постоянного напряжения, равное сигналу на выходе преобразователя 4; К - масштабный коэффициент преобразователя 4.

Блок 10 деления делит напряжение U4. на напряжение

,/Кг „ и, К,Кг „ .. „ , к7 оЕ где К - масштабный коэффициент бло- ка 10 деления;

К - общий масштабный коэ(1)фициент, К К К2Кз/К, так как R - величина тоже постоянная. Следовательно, изменение активного сопротивления обмоток 1 регистрируется блоком 10 деления.

Если за сопротивление обмоток 1 в холодном состоянии принять его значение, приведенное к 15 С, то температу- ра горячих обмоток равна

,Rz-Ri5

250,

V,,-235,

R

(SR,5

50

где - сопротивление обмоток в горячем состоянии и при температуре 15 С.

Как видно из формулы, для получения сигнала температуры обмоток 1 необходимо из сигна.ла на выходе блока 10 деления вычесть сигнал, пропор- циональный постоянному коэффициенту 235. Эту функцию выполняет масштабный усилитель 11 совместно с за- датчиком 12 те тературного коэффициента.

С выхода масштабного, усилителя 11 сигнал, пропорхщональный температуре обмоток 1, поступает на первый вход разностного усилителя 13, на второй вход которого поступает сигнал,

пропорциональный температуре окружающей среды от датчика 14.Так как температура обмоток равна теьтературе окружающей среды, на выходе разност- ного усилителя 13 сигнал равен нулю, равен нулы также сигнал на первом входе блока 15 сравнения. Но на втором входе этого блока существует опорное напряжение задатчика 16 превыше- НИН температуры обмоток, которое передается на вход блока 17 формирования управляющих воздействий, открывающего тиристор 18. При прохождении тока обмотки 1 нагреваются. Активное сопротивление обмоток повышается, то приводит к повышению сигнала на выходе масштабного усилителя 11. На вы- ходе разностного усилителя 13 появляется сигнал разности температур обмо- моток и окружающей .среды. Следовательно, на выходе блока 15 сравнения сигнал уменьшается, так как происходит вычитание из опорного напряжения сигнала разности температур. Уменьша- ется также сигнал на входе блока 17 формирования управляю1чих воздействий, уменьшающий угол открытия тиристора 18 В результате уменьшается приложенное -к обмоткам 1 электродвигателя напряжение, уменьшаются ток и интенсивность нагрева обмоток 1.

При достижении заданного превышения температуры обмоток 1 над темпера турой окружающей среды, равного 5 - 8°С., сигнал с разностного усилителя 13 полностью компенсируется сигналом задатчика 16 превьшзения температуры обмоток и на входе блока 17 формировния управляю1 дзих воздействий сигнал равен нулю. Сопротивление в цепи зарядной емкости 85 при наладке подбирается таким образом, что угол открытия тиристора 18 и, соответственно, величина тока через тиристор к обмот кам 1 обеспечивают в последнем вьдел ние тепла, равного по количеству теп лопотерям электродвигателя в щую среду при заданном превышении те лературы обмоток над температурой окружающей среды.

Рассмотрим принцип работы устройства в момент отключения электродвигателя, когда температура обмоток 1

Q 5 0 5 зо

достигает величины, значительно пре- вьш1ающей заданное значение превышения, равное 5 - . При этом сигнал на вькоде блока 15 сравнения меняет свою полярность, и блок 17 формирования управляю1цкх воздействий запирает тиристор 18 до минимума. В процессе остывания электродвигателя разность температур обмоток и окружающей среды уменьшается. При достижении превышения температуры заданного значения тиристор 18 открывается и по обмоткам 1 электродвигателя протекает ток, равный компенсации теплопотерь. При включении электродвигателя в любой момент времени устройство защиты мгновенно отключается.

Таким образом, предлагаемое устройство для за1читы обмоток электродвигателей от конденсации влаги по сравнению с известным позволяет использовать его с электродвигателями без вмешательства в его обмотку, что позволяет повысить эксплуатационную надежность электродвигателей и снизить трудовые затраты по техническому обслуживанию .

Формула изобретения

Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги содержащее коммутатор, первый вход которого имеет клеммы для подключения к питающей сети, первый выход его подключен к силовому входу исполнительного элемента, а второй выход имеет клеммы для подключения к обмоткам электродвигателя, датчик температуры окружающей срепы, ограничитель, задатчик превышения температуры обмоток, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, повы чеЕШя эксплуатационной надежности, в него дополнительно введены термостабильный шунт, выход которого через вновь введенный фильтр низкой частоты и ограничитель подключен к входу вновь введенного преобразователя ток - напряжение, выход которого соединен с входом внов введенного блока деления, преобразователь напряжение - напряжение, вход которого через вновь введенные вторые ограничитель и фильтр низкой частоты подк.пючен к клеммам jyiK подсоединения обмоток электродвигателя, другой вход преобразователя напряжение

напряжение соединен с вторым входом преобразователя ток - напряжение, вторым входом блока дапения, входами вновь введенных блока питания и блока формирования управляющих воздействий, выход преобразователя напряжение - напряжение соединен с третьим: входом блока деления, выход которого через вновь введенный масштабньй усилитель соединен с входом вновь введенного- разностного усилителя, вход датчика температуры окружающей среды соединен с выходом блока питания, вторым входом разностного усилителя, входами вновь введенного блока сравнения, задатчика превышения температуры обмоток и вторым входом масштаб} ого усилителя, третий вход которого через ВНОВЬ введенный задатчик температур-

ного козффипиента соединен с входом датчика температуры окружающей среды, выход которого соединен с третьим входом разностного усилителя, выход которого подключён к второму входу блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом задатчика превьше- ния температуры, вькод блока сравнения подключен к второму входу блока формирования управляющих воздействий, выход которого через последовательно соединенные исполнительный орган и термостабильный шунт подключен к втором вхощ коммутатора, первый выход коммутатора подключен к другому входу блока питания, а второй выход первого фильтра низкой частоты соединен с вторым входом второго фильтра низкой частоты.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты обмоток электродвигателей от конденсации влаги. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем контроля температуры обмоток электродвигателя методом сопротивления. Цель достигается посредством создания превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды и автоматического поддержания этого превышения в период технологических пауз путем пропускания по обмоткам электрического тока. В устройстве к обмоткам 1 и термостабильному шунту 2, соединенным последовательно с помощью коммутатора 3, подключены параллельно преобразователи напряжение-напряжение 4 и ток-напряжение 5 через фильтры низкой частоты 6 и 7 и ограничители 8 и 9. Выходы преобразователей 4 и 5 подключены к блоку деления 10, выход которого соединен с масштабным усилителем 11. На второй его вход подключен задатчик 12 температурного коэффициента материала обмоток 12. Сигнал температуры обмоток, снимаемый с выхода масштабного усилителя 11, поступает на первый вход разностного усилителя 13, на второй вход которого подключен датчик 14 температуры окружающей среды. Сигнал разности температур поступает на блок сравнения 15 с задатчиком 16 превышения температуры обмоток и далее на блок 17 формирования управляющих воздействий. Он регилирует напряжение, подаваемое на обмотки 1 через исполнительный элемент 18. 2 ил.

/// :

,

Par.Z

27 28

W 1 IV

I I

в с

2 26

щ-

гЗ