Электропривод трубопроводной запорной арматуры с устройством для защиты электродвигателя от аварийного режима Советский патент 1991 года по МПК H02H7/08 F16K31/04 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электропривода.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем расширения зоны и точности регулирования.

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - зависимость тока и момента от скольжения асинхронного электродвигателя.

Электропривод трубопроводной запорной арматуры с устройством для защиты от опрокидывания электродвигателя 1 содержит магнитный пускатель 2 закрытия, магнитный пускатель 3 открытия, силовые контакты которых подключены первыми выводами к клеммам для соединения с питающей сетью А, В, С, а вторыми выводами соединены с выводами электродвигателя с прямым и обратным чередователем фаз, т. е. реверсивно, кнопку 4 Стоп, первым выводом соединенную с клеммой для соединения с фазой сети, второй вывод кнопки 4 Стоп через размыкающий контакт 5 конечного выключателя, кнопку 6 Открытие, зашунтированную одним замыкающим блок-контактом 7 магнитного пускателя открытия, размыкающий блок-контакт 8 магнитного пускателя закрытия, обмотку 9 магнитного пускателя открытия соединен с первым выводом обмотки 10 магнитного пускателя закрытия, второй вывод которой через размыкающий блок-контакт 11 магнитного пускателя открытия, кнопку 12 Закрытие, зашунтированную одним замыкающим блок-контактом 13 магнитного пускателя закрытия, соединен с вторым выводом кнопки 4 Стоп, ограничитель 14 крутящего момента выполнен в виде электронного блока контроля, состоящего из однофазного мостового выпрямителя 15, вход которого соединен с вторичной обмоткой датчика 16 тока, первичная обмотка которого включена в фазный провод питающей сети, трех резисторов 17 - 19, одного переменного резистора 20, конденсатора 21, двух транзисторов 22 и 23, геркона 24 с управляющей обмоткой 25, электромагнитного реле с размыкающим контактом 26,

включенным между общей точкой соединения обмоток магнитных пускателей 9 и 10 и нулевым проводом сети, при этом минусовой вывод однофазного мостового выпрямителя 15 соединен с общей точкой первыми выводами первого резистора 17, конденсатора 21 и эмиттерами первого 22 и второго 23 транзисторов, плюсовой вывод однофазного мостового выпрямителя 15 соединен с общей точкой соединения первых выводов второго 18 и третьего 19 резисторов, при этом второй вывод второго резистора 18 соединен с коллектором первого транзистора 22 и базой второго транзистора

23, коллектор которого через управляющую обмотку 25 геркона соединен с вторым выводом третьего резистора 19 и первым выводом переменного резистора 20, второй вывод которого соединен с общей точкой

соединения базы первого транзистора 22 и вторых выводов первого резистора 17 и конденсатора 21, при этом первый вывод обмотки 27 электромагнитного реле соединен с нулевым проводом сети, а второй

вывод обмотки через размыкающий контакт геркона 24 соединен с первым выводом цепочки, состоящей из параллельно включенных других замыкающих блок-контактов 28 и 29 магнитных пускателей закрытия и открытия, а второй вывод цепочки соединен с вторым выводом кнопки 4 Стоп.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки 12 Закрытие образуется цепь: фаза С, кнопка 4 Стоп, замкнутый контакт кнопки 12, размыкающий контакт 11, обмотка 10 магнитного пускателя на закрытие реле, размыкающий контакт 26-0, нулевой провод. Магнитный пускатель

на закрытие переключает свои контакты: замыкаются силовые контакты пускателя 2 и двигатель 1 подключается к сети; размыкается блок-контакт 8; замыкается блок-контакт 13 и шунтирует кнопку 12; замыкается блокконтакт 28 и подается напряжение на обмотку 25 электромагнитного реле, но оно не сработает, так как разомкнется контакт геркона 24, время срабатывания которого на порядок меньше, чем электромагнитного реле.

Размыкание контакта геркона 24 происходит следующим образом.

При протекании тока в первичной обмотке датчика 16 тока во вторичной обмотке наводится переменное напряжение, которое выпрямляется выпрямителем 15. Под действием этого напряжения открывается транзистор 23 и проходит ток по цепи: плюсовой вывод однофазного мостового выпрямителя, третий резистор 19, управляющая обмотка 25, транзистор 22, минусовой вывод однофазного мостового выпрямителя. Под действием магнитного потока управляющей обмотки 25 размыкается контакт геркона 24,

В момет упора запорного органа арматуры снижаются обороты трехфазного электродвигателя 1, увеличиваются ток в первичной обмотке датчика 16 тока и напряжение на выходе выпрямителя 15 и ток в цепи второго транзистора 23. Это приводит к возрастанию падения напряжения на третьем резисторе 19, которое подается на базу первого транзистора 22 через переменный резистор 20, посредством которого устанавливается величина напряжения отпирания транзистора. При достижении на базе напряжения, равного уставке по току двигателя, открывается первый транзистор 22 и закрывается второй транзистор 23, управляющая обмотка 25 геркона лишается питания и контакт геркона 24 возвращается в исходное состояние, т. е. замыкается Образуется цепь: фаза С, кнопка 4 Стоп замкнутый блок-контакт 28, контакт геркона 24, обмотка 27 электромагнитного реле, нулевой провод. Электрическое реле 27 срабатывает и размыкает свой контакт 26, т. е. разрывается цепь обмотки 10 пускателя 2 на закрытие, и двигатель 1 отключается от сети. Отключение двигателя произойдет, даже если закрытие происходит при нажатой кнопке 12 Закрытие.

Работа схемы на открытие аналогична описанной выше.

Если не требуется принудительного уплотнения запорного органа в положении Открыто, то отключение двигателя осуществляется конечным выключателем 5 в цепи катушки 9 магнитного пускателя на открытие. В случае, если конечный выключатель 5 не сработает, отключение двигателя произойдет в конечном положении на открытие через сигнал, получаемый с датчика 16 тока.

На фиг. 2 приведены типовые зависимости момента М на валу и тока , потребляемого асинхронным трехфазным электродвигателем, от скольжения S, характеризующего степень отставания ротора от вращающегося поля статора:

Q

Пет - Пс

п

ст

где Пет - частота вращения поля статора; Пр - частота вращения ротора.

При неподвижном роторе, когда Пр О,

S 1, а при номинальной частоте вращения ротора S 0,05. При работе двигателя с номинальным моментом Мном он потребляет из сети номинальный ток Ном, что соответствует 100% момента и тока на фиг. 2.

После касания запорным органом конечного положения, например при закрытии, обороты двигателя снижаются, увеличивается ток, потребляемый из сети, и

мрмент развиваемый двигателем. Момент может возрастать до 200-250 МНом, т. е. до Ммакс (опрокидывающий момент). В случае, если двигатель не будет отключен от сети при возрастании момента до Ммакс, происходит его опрокидывание, т. е. снижение оборотов до нуля и момента до Мпуск при росте тока до 500% IHOM. По правилам технической эксплуатации электроустановок электродвигатель должен отключаться от

сети при возрастании тока на 25%. Такой режим работы электропривода практически невозможно обеспечить с помощью типового механического ограничителя крутящего момента. Поэтому устройство, контролирующее величину тока, потребляемого электродвигателем, позволяет обеспечить с высокой точностью надежное перекрытие трубопровода и исключить режим опрокидывания электродвигателя, т е его стоянку

подтоком.

В электроприводе обеспечивается точное и надежное отключение электродвигателя в конечных положениях запорного органа, а также в случае аварийного заедания подвижных частей в процессе хода на открытие или закрытие. Кроме этого, изобретение обладает следующими положительными признака.ми (свойствами): упрощается регулировка допустимого предельного момента, так как уставка по току осуществляется переменным резистором 20, шкала которого может быть нанесена в долях момента, развиваемого электродвигателем, при этом обеспечивается своевременное безопасное отключение двигателя даже в случае опрокидывания его, т. е. перехода в режим стоянки под током. Обеспечивается защита электродвигателя при пуске его на двух фазах, т. е. при обрыве любого линейного провода А, В и С. При пуске с обрывом в линейных проводах А или В двигатель вращаться не будет, а так как-значительно возрастет ток в фазе С, то отключение произойдет по перегрузке так

же, как было описано ранее. При пуске с обрывом в фазе С не будет напряжения с датчика 16 тока и не разомкнется контакт rf ркона 24, поэтому получит питание обмотка 27 электромагнитного реле и разомкнет свой контакт 26.

Обеспечивается также отключение электродвигателя 1 при обрыве любой из фаз во время работы электродвигателя. При обрыве фаз А или 8 электродвигатель от- кточится из-за возрастания тока в фазе С как и при перегрузке, а при обрыве фазы С замкнется контакт геркона 24 и сработает электромагнитное реле. Электропривод обладает свойством самоконтроля работоспособности электронного блока контроля и ограничения момента, так как при неисправности в блохз 14 не получит питания .сатушка, управляющая обмотка 25 геркона 24 и он не разомкнет свой контакт, т. е. обеспечивается срабатывание электромаг- : лтчого реле и размыкание его контакта 26. iaoOporCi we гоиг, дно для любого электропривода унифицированного ряда выпускаемой арматуры с крутящим моментом до QOOQ Н -м, с любой мощностью электродвигателя, так как в зависимости от величины тока электродвигателя в описанном устройстве изменяется только количество витков первичной обмотки датчика 16 тока, сохраняя его намагничивающую силу.

Таким образом, технико-экономические преимуществе предлагаемого устройства заключаются в упрощении конструкции используемых ныне электроприводов путем отказа от ненадежных механических зстей, замены механического ограничи- крутящего момента электрическим, расширяющим зону (пределы) и точность регулирования крутящих моментов запорной арматуры, обеспечивающим самоконт- ооль и защиту электродвигателей и арматуры в аномальных ситуациях работы, пригодности для любых типоразмеров электродвигателей при резком снижении собственной массы и металлоемкости.

Формула изобретения Электропривод трубопроводной запорной арматуры с устройством защиты электродвигателя от аварийного режима, содержащий магнитный пускатель открытия, магнитный пускатель закрытия, первые силовые выводы силовых контактов которых подключены к питающей сети, вторые выводы силовых контактов магнитного пускателя открытия и магнитного пускателя закрытия соединены с выводами трехфазного электродвигателя реверсивно, кнопку Стоп, первым выводом соединенную с фазой сети, второй вывод кнопки Стоп через размыкающий контакт конечного выключателя, кнопку Открытие, зашунтированную одним замыкающим блок-контактом магнитного пускателя открытия, размыкающий блок-контакт магнитного пускателя закрытия, обмотку магнитного пускателя открытия соединен с первым выводом обмотки магнитного пускателя закрытия, второй

0 вывод которой через размыкающий блок- контакт магнитного пускателя открытия, кнопку закрытия, зашунтированную одним блок-контактом магнитного пускателя закрытия, соединен с вторым выводом

5 кнопки Стоп, ограничитель крутящего момента, отличающийся тем. что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем расширения зоны и точности регулирования электропривода, он дополнительно

0 снабжен датчиком тока, а ограничитель крутящего момента выполнен в виде электронного блока контроля, состоящего из однофазного мостового выпрямителя, вход которого соединен с вторичной обмоткой

5 датчика тока, первичная обмотка которого включена к фазный провод питающей сети, трех резисторов, одного переменного резистора, конденсатора, двух транзисторов, геркона с управляющей обмоткой, электро0 магнитного реле с размыкающим контактом, включенным между общей точкой соединения выводов обмоток магнитных пускателей и нулевым проводом сети, при этом минусовой вывод однофазного мосто5 вого выпрямителя соединен с первыми выводами первого резистора, конденсатора и эмиттерами первого и второго транзисторов, плюсовой вывод однофазного мостового выпрямителя соединен с общей точкой

0 соединения первых выводов второго и третьего резисторов, при этом второй вывод второго резистора соединен с коллектором первого транзистора и базой второго транзистора, коллектор которого через уп5 равляющую обмотку геркона соединен с вторым выводом третьего резистора и первым выводом переменного резистора, второй вывод которого соединен с общей точкой соединены базы первого транзи0 стора и вторых выводов первого резистора и конденсатора, при этом первый вывод обмотки электромагнитного реле соединен с нулевым проводом сети, а второй вывод через размыкающий контакт геркона

5 - с первым выводом цепочки, состоящей из параллельно включенных других замыкающих блок-контактов магнитных пускателей открытия и закрытия, а второй вывод цепочки соединен с вторым выводом кнопки Стоп.

I,% ,%

Изобретение относится к электротехнике, в частности к защите трехфазного электродвигателя. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем расширения зоны и точности регулирования электропривода. В момент упора запорного органа трубопроводной арматуры снижаются обороты трехфазного электродвигателя 1, увеличиваются ток во вторичной обмотке датчика 16 тока и напряжение на выходе однофазного мостового выпрямителя 15. При достижении на базе первого транзистора 22 напряжения, равного уставке, открывается первый транзистор 22, закрывается второй транзистор 23, управляющая обмотка 25 геркона обесточивается, и контакт геркона 24 замыкается и подает питание на обмотку 27 электромагнитного реле, которое размыкает свой контакт 26 и разрывает общую цепь питания обмоток 9, 10 магнитных пускателей, и электродвигатель 1 отключается от сети. 1 ил.

600 500

400

Ш

ш-ъ

ш

Фие.1