Устройство для защиты электродвигателя от перегрева и увлажнения Советский патент 1991 года по МПК H02H5/04 H02H7/08 H02H3/44 

(Л

С

ружающей среды в период технологических пауз и автоматического поддержания этого превышения путем пропускания по обмоткам электрического тока. Устройство содержит блок 3 теплового аналога, представляющий собой резистивно-емкостный контур, причем в этот контур включены фоторезистор оптрона и позистор4, В режиме защиты от перегрева сигналы температуры обмоток и скорости ее нарастания через первый 8 и второй 7 пороговые органы поступаю на логическую с.хому ИМИ ч имуд-t на исполнительный элемннт 11 миш.ыпи производит отключение. В режиме чтцпш от увлажнения сигнал температуры оЬмгнок поступает на вход разностного усилителя 1ft с измерителем 17 температуры окружающей среды. Он через блок сравнения Н с задатчиком превышения температуры 1Ь связан с блоком релейно-фазового управления 13, регулирующим ток нагрева обмогок электродвигателя 12. 2 ил.

Изобретение относится к защите электродвигателя от перегрева и увлажнения. Целью изобретения является повышение надежности путем увеличения точности моделирования теплового состояния электродвигателя. Цель достигается тем, что защита электродвигателя от увлажнения осуществляется посредством создания превышения температуры обмоток над температурой ок

Изобретение относится к защите электродвигателей от перегрева и 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 повышенной влажностью окружающей среды.

Целью повышения является повышение надежности путем увеличения точности моделирования теплового состояния электродвигателя.

На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная элект- рическая схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 тока, первичная обмотка которого включена в разрыв фазного провода питающей сети, а вторичная обмотка - к входу квадратора 2, выход которого подключен к входу блока 3 теплового аналога электродвигателя, к которому подключены последовательно соединенные датчики 4 температуры окружающей среды и измеритель влажности окружа- ющей среды. К первому выходу блока 3 теплового аналога подключен преобразователь 6 ток-напряжение, а к второму выходу - первый пороговый орган 7. Вход второго порогового органа 8 присоединен к выходу преобразователя ток-напряжение 6, а выход - к первому входу логический схемы ИЛИ 9, на второй вход которого подключен выход первого порогового органа 7, а на выход - транзисторный ключ 10. На выход последнего подключен исполнительный элемент 11, который коммутирует электродвигатель 12. К последнему также подключен выход блока 13 релейно-фазного управления, вход которого соединен с выхо- дом блока 14 сравнения. На первый вход последнего подключен задатчик 15 превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды, а на второй вход - выход разностного усилителя 16, на пер-

вый вход которого подключен измеритель 17 температуры окружающей среды, а на второй вход - второй выход блока 3 теплового аналога электродвигателя. Блоки и элементы устройства питаются от блока 18 питания, вход которого подключены к фазным проводам питающей сети.

Датчик 1 тока представляет собой трансформатор тока. Квадратор 2 состоит из конденсатора 19, делителя напряжения на резисторах 20 и 21, диодного моста 22, параллельных ветвей, состоящих из последовательно соединенных резисторов 23 - 25, стабилитронов 26 - 28 и резистора 29, а также резистора 30.

Блок 3 теплового аналога содержит две параллельные цепочки, первая из которых состоит из ключа 31, резисторов 32 и 33, зашунтированных конденсатором 34, а вторая - из резистора 35, а выход блока теплового аналога является выходом параллельных цепочек, между которыми включен конденсатор 36. Последовательно резистору 35 включены датчик 4 температуры окружающей среды и выход измерителя 5 влажности в виде резистора резистивного оптрона 37, шунтированные соответственно резисторами 38 и 39.

Измеритель 5 влажности окружающей среды выполнен на операционном усилителе 40 и включает в себя датчик 41 влажности, стабилитрон 42 и резисторы 43 - 49. Измеритель построен по схеме разностного усилителя,

Преобразователь б ток-напряжение выполнен на операционном усилителе 50 с резисторами 51 -55.

Первый 7 и второй 8 пороговые органы состоят соответствен но из последовательно соединенных резисторов 56, стабилитрона 57, диода 58 и резистора 59, стабилитрона 60, диода 61. Логическая схема ИЛИ 9 выполнена на транзисторе 62 типа p-n-р и резисторах 63 - 65.

Транзисторный ключ 10 представлен транзистором типа p-n-р, а исполнительный элемент 11 - промежуточным реле 66 и диодом 67.

Блок 13 релейно-фазового управления состоит из магнитного усилителя 68, последовательно с которым включены диоды 69, 70 и параллельно тиристоры 71 и 72.

Блок И сравнения выполнен по схеме разностного усилителя на операционном усилителе 73 и резисторах 74 - 76. Задатчик 15 превышения температуры обмоток представляет собой делитель напряжения из резисторов 77 - 79, питаемый стабилизированным источником напряжения.

Разностный усилитель 16 выполнен на операционном усилителе 80 и резисторах 81 -- 83. Измеритель 17 температуры окружающей среды представлен делителем напряжения,состоящим из терморезистора 84, резисторов 85 - 88 и стабилитрона 89.

Блок 18 питания выполнен из трансформатора 90 напряжения с тремя вторичными отмотками, питающими выпрямительные мосты 91-93 конденсаторов 94 - 105, резисторов 106 - 111 и стабилитронов 112-117.

Устройство работает следующим образом.

При включении тумблера 118 получают питание коммутационные устройства 119 и 120. которые своими контактами 121-126 осуществляют включение устройства в режим защиты электродвигателя от увлажнения.

При этом на неинверсном входе разностного усилителя 16 напряжение равно нулю, а на инверсном входе - напряжению, пропорциональному температуре окружающей среды. Это же напряжение окажется приложенным на вход разностного усилителя 16 и на неинверсном выходе блока 14 сравнения, на инверсный вход которого приложено напряжение, пропорциональное заданному превышению температуры обмоток. На выходе блока 14 сравнения и, следовательно, на входе блока 13 релейно- фазового управления напряжение имеет по- ложительную полярность. При этом открываются тиристоры 71 и 72, по обмоткам электродвигателя 12 протекает электрический ток, нагревая их.

На выходе датчика 1 тока появляется сигнал, пропорциональный току нагрева, который поступает на вход квадратора 2. где он возводится в квадрат. С выхода квадратора 2 сигнал, пропорциональный греющим потерям электродвигателя поступает на вход блока 3 теплового аналога, состоящего из резистивно-емкостного контура с постоянной времени заряда}равной постоянной времени naipeea элекгродвшатепя в режиме защиты от управления. При этом контур 31 разомкнут, Так как постоянная времени нагрева электродвигателя зависит

0 от температуры и влажности окружающей среды, в блок 3 теплового аналога включены измеритель 5 влажности с резистивным оп- троном 37 на выходе и датчик 4 температуры на позисторе. При увеличении температуры

5 и влажности окружающей среды постоянная времени нагрева увеличивается, поэтому увеличивает свое сопротивление фоторезистор оптрона 37 и позистор 4, тем самым корректируя постоянную времени.

С выхода блока 3 теплового аналога конденсатора 36 сигнала, пропорциональный температуре обмоток поступает на неинверсный вход разностного усилителч 15. По мере роста температуры обмоток положительное напряжение нз выходе бпокэ 14 сравнения снижается. Уменьшаете- угол открытия тиристоров 71 и 72, в результате уменьшается приложение к обмоткам электродвигателя 12 напряжения, уменьшается

0 ток и интенсивность нагрева обмоток. При достижении заданного превышения температуры обмоток, равного 5 - 8°С сигнал с выхода разностного усилитепя 16 полностью компенсируется сигналом задатчика

5 5 превышения температуры обмоток, и на выходе блока 14 сравнения сигнал равен такому минимальному значению, при котором величина тока через тиристоры 71 и 72 к обмоткам 12 обеспечивает в последнем

0 выделение тепла, равного по количеству теплопотерям электродвигателя в окружающую среду при заданном превышении температуры обмоток.

В режиме защиты электродвигателя от

5 перегрева. При нажатии кнопки 127 пуск получает питание коммутационное устройство 128, которое контактами 129 прерывает питание коммутационных устройств 119 и 120, тем самым отключая устройство от ре0 жима защиты от увлажнения, при этом размыкаются контакты 121 - 126. В тоже время замыкаются контакты коммутационного устройства 128:31, 130- 132, при этом получают питание транзисторный ключ 10 и

5 исполнительный элемент 11. К эмиттеру транзистора 10 прикладывается положительное напряжение, а к базе через резистор 65 - отрицательное. Через переход эмиттер-база протекает ток, открывается

0 транзистор, получает питание коммутационное устройство 66,-которое замыкает контакты 133 в цепи питания коммутационного устройства 134, которое замыкает свои блок-контакты 135 и силовые контакты 136,

5

noftt- лючая электродвигатель 12 к источнику питания.

При работе электродвигателя 12 ток нагрузки трансформируется через датчик 1 тока в виде напряжения в квадратор 2, откуда сигнал, пропорциональный греющим потерям электродвигателя, поступает на вход блока 3 теплового аналога. Резистор 33 в этом блоке учитывает различие постоянных времени нагрева электродвигателя 12 в режимах защиты от перегрева и увлажнения.

С выхода блока 3 теплового аналога конденсатора 36 сигнал, пропорциональный температуре обмоток электродвигателя 12, поступает на первый пороговый орган 7. При превышении допустимого значения температуры обмоток стабилитрон 57 пробивается, и к базе транзистора 62 логической схемы ИЛИ 9 прикладывается напряжение, отрицательное по отношению к напряжению на эмиттере. В результате транзистор 62 открывается, а транзистор 10 закрывается, обесточивая коммутационное устройство 66.

С резистора 35 снимается напряжение, пропорциональное току конденсатора 36 и, следовательно, производному напряжения на нем преобразователем ток-напряжение

С выхода преобразователя 6 сигнал, пропорциональный скорости нарастания температуры обмоток, поступает на второй пороговый орган 8. При превышении этой скорости допустимого значения стабилитрон 60 пробивается, открывается транзистор 62, закрывая транзистор 10, обеспечив тем самым коммутационное устройство 66.

При этом размыкаются контакты 133, в результате чего коммутационное устройство 134, а за ним и 128, отключаются, размыкая свои контакты 135,132,130,131, 31, 136 и замыкая контакты 129.

Тем самым получают питание коммутационные устройства 119 и 120, которые замыкают контакты 121-126, т.е. устройство переходит в режим защиты от увлажнения автоматически.

На неинверсный вход разностного усилителя 16 поступает сигнал температуры об- моток, значительно превышающий заданное превышение задатчиков 15.. На выходе блока 14 сравнения появляется сигнал с отрицательной полярностью, который запирает тиристоры 71 и 72. По мере уменьшения температуры обмоток снижается и

отрицательный сигнал на входе блока 13 релейно-фазового управления.

При достижении превышения температуры заданного значения, равного 5 - 8°С,

происходит перемена полярности сигнала на выходе блока 14 сравнения и при достижении этого сигнала минимального значения, при котором открываются тиристоры 71 и 72, величина тока через тиристоры 71 и

0 72 к обмотка обеспечивает в последнем выделение тепла, равного по количеству теплопотерям электродвигателя в окружающую среду при заданном превышении температуры обмоток.

5 При включении электродвигателя в любой момент кнопкой 127 устройство из режима защиты от увлажнения переключится в режим защиты от перегрева, и наоборот - при нажатии кнопки 137.

0 Таким образом, предлагаемое устройство для защиты электродвигателя от перегрева по сравнению с известным позволяет повысить точность моделирования теплового состояния электродвигателя, что по5 зволяет повысить эксплуатационную надежность электродвигателей и снизить трудовые затраты по техническому обслуживанию.

Формула изобретения

0

Устройство для защиты электродвигателя от перегрева и увлажнения, содержащее датчик тока, первичная обмотка которого имеет клеммы для подключения к питающей

5 сети, к вторичной обмотке подключен вход квадратора, блок питания, вход которого имеет клеммы для подключения к питающей сети, блок теплового аналога, первый выход которого соединен с входом первого поро0 гового органа, второй пороговый орган, исполнительный элемент, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения точности моделирования теплового состояния электродвигателя, в

5 него дополнительно введены последовательно соединенные измеритель влажности окружающей среды и датчик температуры окружающей среды, выход ко торого подключен к входу блока теплового аналога,

0 .второй выход которого подключен к первому входу вновь введенного преобразователя ток - напряжение, выход которого через второй пороговый орган соединен с первым входом вновь введенного логического эле5 мента ИЛИ, выход которого через вновь введенный транзисторный ключ подключен к входу исполнительного элемента, выходы первого порогового органа подключены к вторым входам преобразователя ток - напряжение и логического элемента ИЛИ соответственно, по(,ледпна1елын) соединен ные разностный усилитель, блок (.раннения и блок релейно-фазного управления, выхо ды которого имеют клеммы для подключения к обмоткам электродвигателя, входы разностного усилителя подключены к входу первого порогового органа и к выходу вновь введенного измерителя температуры окружающей среды, задатчик превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды, подключенный выходом к второму входу блока

ft А С

Ј /зз Ј

гЈр

го

сн

|Ъ5

erfiF

Фиг. 2-1

срниненип нмхид «кадра п|м огдинен ( входом измерителя влажности окружающей среды, а выходы блока питания подключены к соответствующим входам задатчика превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды, измерителя температуры окружающей среды, разностного усилителя, блока сравнения, измерителя влажности окружающей среды, преобразователя ток - напряжение, логического элемента ИЛИ, транзисторного ключа и исполнительного органа.

Ј /зз Ј

р

р

А

го

сн

36 Ф,

Продолжение Рш2.