Устройство для защиты индуктивной нагрузки Советский патент 1992 года по МПК H02H5/04 

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для защиты индуктивной нагрузки от аварийных режимов работы и может быть использовано, в основном, для защиты индуктивных нагрузок, которыми являются двухфазные электромагниты и электродвигатели насосов, вибраторов, различных бытовых приборов и др.

Известны устройства защиты прямого действия, которые реагируют на увеличение тока при возникновении короткого замыкания и осуществляют отключение токоприемника от сети (токовые расцепители, биметаллические реле, предохранители т.п.).

Однако такие устройства отключают сеть уже при возникнрвении повреждения. В ряде случаев токоприемник следует отключать до возникновения повреждения в сети, например в ситуациях, когда электромагнит погружного насоса, электродвигатель перегреваются ввиду нарушения режима работы, отсутствия охлаждающей жидкости в резервуаре, где установлен погружной насос, и др. В таких ситуациях используются устройства тепловой защиты.

Известны устройства тепловой защиты прямого действия, которые содержат датчик в виде биметаллических пластин, через коXI

Ј О Ю vj

Ј

торые проходит ток нагрузки, датчик располагается непосредственно на обмотке электромагнита. При увеличении температуры обмотки биметаллические пластины изгибаются и разрывают цепь токоприемника.

Однако коммутационные свойства таких устройств недостаточно высоки. Кроме того, при отключении нагрузки тепловой защитой после остывания происходит возврат биметаллических пластин в исходное состояние, в результате чего происходит самовключение токоприемника, что в ряде случаев недопустимо по условиям безопасности и снижает его функциональную надежность.

Наиболее близким к предлагаемому является реле тепловой защиты типа РТЗ, которое представляет собой устройство тепловой защиты косвенного действия, когда по величине сопротивления терморезистора, установленного непосредственно на обмотке токоприемника, судят о температуре обмотки и в случае ее превышения задаваемого уровня производят отключение нагрузки от сети. Устройство содержит измерительный и исполнительный блоки, которые располагаются непосредственно у источника питания и связаны с терморезистором, установленным на обмотке токоприемника, линией связи.

Линия связи представляет собой трех- проводный силовой кабель, две жилы кото- рбТоШязивают токоприемник с источником питания, а третья вместе с одной из силовых, подключает датчик на терморезисторе к измерительному блоку. Измерительный блок представляет собой транзисторный триггер, а исполнительным органом служит реле, контакты которого включены в цепь нагрузки. При возрастании температуры обмотки до критической, сопротивление терморезистора увеличивается, что приводит к увеличению смещения на базе транзисторного триггера, который срабатывает и шунтирует обмотку исполнительного реле. Реле отключается и своими контактами разрывает цепь токолриемника, Воз вр атТригге- ра в исходное состояние возможен только nocfie снятий питания с измерительного блока. Следовательно, исключается само- прбй эво льное включение токоприемника при возврате величины сопротивления терморезистора в исходное состояние при остывании. Устройство находит применение на практике для защиты погружных вибрационных насосов.

Однако функциональная надежность устройства недостаточно высока, так как реле при работе насоса непрерывно находится под током, что снижает его ресурс работы. При этом уставки срабатывания устройства недостаточно стабильны, так как величина уставки зависит от величины напряжения источника питания, которое изменяется на практике в широких пределах Кроме того, наличие трехжильного соединительного кабеля вместо двужильного, приводит к удорожанию устройства При0 чем устройство осуществляет защиту только от перегрева, Защиту от токов короткого замыкания устройство не обеспечивает, поэтому, как правило, оно дополнительно снабжается токовой защитой, выполненной

5 в виде предохранителя или токового расце- пителя.

Цель изобретения - повышение надежности путем упрощения конструкции

Поставленная цель достигается тем, что

0 в устройство для защиты индуктивной нагрузки, содержащее измерительный блок, терморезистор, исполнительный блок, два диода, четыре резистора, конденсатор, первый вывод которого вместе с первым выво5 дом первого резистора соединены с клеммами для подключения соответственно к первой линии связи источника питания и конца первичной обмотки индуктивной нагрузки, первый и второй выводы исполии0 тельного блока имеют клеммы для подключения в рассечку второй линии связи между источником питания и началом первичной обмотки индуктивной нагрузки, дополнительно введены тиристорный

5 ассиметр, третий диод, при этом измерительный блок выполнен в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе, база которого соединена с первыми выводами второго и третьего ре0 зисторов и катодом первого диода, анод которого подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом третьего резистора и анодом.второго диода, катод которого

5 соединен с анодом третьего диода и имеет клемму для подключения к первому выводу первичной обмотки индуктивной обмотки, катод третьего диода соединен через терморезистор и четвертый резистор соответ0 ственно с вторым выводом второго резистора и коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом первого резистора и управляющим электродом тиристорного ассиметра, катод

5 которого подключен к первому выводу первого резистора, а анод имеет клемму для подключения к второму выводу первичной обмотки индуктивной нагрузки

Кроме того, исполнительный блок выполнен в виде токового расцепителя.

На фиг.1 дана электрическая схема устройства; на фиг,2 - диаграмма токов IK и Эт на входе транзисторного формирователя однополярных импульсов, а также тока нагрузки IH.

Устройство для защиты индуктивной нагрузки содержит измерительный блок, выполненный в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе 1, выход которого (т.е. эмиттер) подключен к входу (управляющему электроду) тиристорного ассиметра 2, который за- шунтирован первым резистором 3. В коллекторную цепь транзистора 1 включен четвертый резистор 4, а вход транзистора 1 (т.е. база), заактированный первым диодом 5, соединен с двумя встречно включенными цепями, состоящими соответственно одна из третьего диода 6 и второго регистра 7, а другая - из второго диода 8 и третьего резистора 9. Между катодом третьего диода 6 и вторым резистором 7 включен терморезистор 10 с отрицательным температурным коэффициентом, Между третьим резистором 9 и обмоткой индуктивной нагрузки 11 включен конденсатор 12. Одна часть обмотки индуктивной нагрузки 11 первым выводом Г подключена к клемме соединения между катодом второго диода 8 и анодом третьего диода 6. Другая часть обмотки индуктивной нагрузки 11 вторым выводом подключена к выходу тиристорного асим- метра 2, который шунтирует обе эти обмотки. Третья часть обмотки индуктивной нагрузки 11, которая не шунтируется тиристором 2, присоединена к исполнительному блоку 13 с двумя выводами, снабженными клеммами для подключения в рассечку второй линии 14 связи между источником питания (не показан) и началом первичной обмотки индуктивной нагрузки 11. Конец первичной обмотки индуктивной нагрузки 11 подключен первой линией 15 связи к источнику питания. В качестве исполнительного блока 13 используется токовый расцепитель.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы токоприемника транзистор 1 измерительного блока закрыт током Эт (эталонное значение тока), проходящим по цепи: плюс конденсатора 12, первый диод 5, третий резистор 9, минус конденсатора 12. Этот ток пропорционален амплитудному значению одной полуволны напряжения на обмотке электромагнита и превышает ток к (контролируемое значение тока), пропорциональный мгновенным значениям другой полуволны этого же напряжения (на иг,2 показаны пунктирной линией).

При нарушении режима работы индуктивной нагрузки 11 происходит разогрев ее обмотки. В результате этого сопротивление терморезистора 10 уменьшается, вследст- 5 вне чего ток 1К увеличивается. При превышении мгновенными значениями тока к задаваемого порога амплитудного значения тока 1Эт транзистор 1 формирует импульс, открывающий тиристорный асси0 метр 2, в проводящий третьим диодом б полупериод напряжения на обмотке индуктивной нагрузки 11. В результате этого тиристорный ассиметр 2 в каждый из указанных полупериодов шунтирует часть об5 мотки индуктивной нагрузки 11, резко увеличивая ток н через исполнительный блок 13, который отключает нагрузку 11 от источника питания.

Предлагаемое выполнение транзи0 сторного формирователя однополярных импульсов позволяет получить уставки срабатывания, которые не зависят от колебаний напряжения источника питания Это обусловлено тем, что разностный ток между

5 IK и Эт определяется лишь соотношением между сопротивлениями резисторов 7, 10 и 9 в их цепях, поскольку сравниваются токи, пропорциональные мгновенным значениям одной полуволны, с амплитудным значени0 ем другой полуволны напряжения одного и того же источника, каким является часть обмотки индуктивной нагрузки 11

Вследствие того, что обмотки индуктивной нагрузки 11 непосредственно являются

5 источником питания измерительного блока, выполненного на транзисторе 1, и балластным сопротивлением для ассиметра 2, удается существенно упростить устройство защиты, расположив его на стороне обмот0 ки индуктивной нагрузки 11. При этом реакция его на изменение температурного режима передается на исполнительный блок по тем же проводам по которым осуществляется подача на индуктивную на5 грузку 11, т.е. используется двухпроводная линия связи, Кроме того, так как исполнительным блоком 13 служит токовый расцепитель, устройство осуществляет защиту и от токов короткого замыкания. При этом

0 обеспечивается невозможность самовключения индуктивной нагрузки 11 при нормализации температуры обмотки, включение возможно только после подготовки исполнительного блока 13 к работе и подачи ко5 манды на включение (подключение к источнику питания)

Формула изобретения 1, Устройство для защиты индуктивной нагрузки, содержащее измерительный блок,

терморезистор, исполнительный блок, два диода,четыре резистора, конденсатор, первый вывод которого вместе с первым выводом первого резистора соединены с клеммами для подключения соответственно к первой линии связи источника питания и конца первичной обмотки индуктивной нагрузки, первый и второй выводы исполнительного блока имеют клеммы для подключения в рассечку второй линии связи между источником питания и началом первичной оомотки индуктивной нагрузки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения конструкции, дополнительно введены тиристорный асси- метр, третий диод, при этом измерительный блок выполнен в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе, база которого соединена с первыми выводами второго и третьего ре- зисторов и катодом первого диода, анод которого подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом третьего резистора и анодом второго диода, катод которого соединен с анодом третьего диода и имеет клемму для подключения к первому выводу первичной обмотки индуктивной нагрузки, катод третьего диода соединен через терморезистор и четвертый резистор соответственно с вторым выводом второго резистора и коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с вторым выводом первого резистора и управляющим электродом тиристорного ассиметра, катод которого подключен к первому выводу первого резистора, а анод имеет клемму для подклю- чения к второму выводу первичной обмотки индуктивной нагрузки,

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что исполнительный блок выполнен в виде токового расцепителя.

Использование: электротехника, в частности релейная защита токоприемников от аварийных режимов работы. Сущность изобретения: устройство содержит источник питания, соединенный с токоприемником линией связи, измерительный блок, включающий транзистор и терморезистор, и исполнительный блок. Повышение надежности устройства достигается тем, что измерительный блок выполнен в виде порогового формирователя однополярных импульсов на транзисторе, вход которого зашунтирован диодом и подключен к точке соединения двух идентичных цепей, включенных встречно и состоящих каждая из диода и резистора, причем в одну из цепей включен терморезистор, между точкой соединения резистора и диода другой цепи и обмоткой токоприемника включен конденсатор, а ЁХОД транзистора подключен по входу тиристорного ассиметра, выход последнего соединен с балластным сопротивлением, в качестве которого использована часть обмотки токоприемника. Другая часть обмотки токоприемника является источником питания измерительного блока, который двухпроводной линией связи подключен к исполнительному блоку. 1 з.п. ф- лы, 2 ил.

.

Фиг. /

т

Фиг. 2

/31