Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов работы В.Г.Вохмянина Советский патент 1992 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты трехфазных электродвигателей от анормального режима, и может быть применено там, где контроль за работой двигателя ограничен или отсутствует.

Известно устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов работы, содержащее датчик тока и датчик времени пуска, выход которого подключен к управляющему электроду тиристора, включенного последовательно с первым исполнительным реле, второе исполнительное реле, включенное параллельно входам датчика времени пуска и выходам датчика тока. Ограниченные функциональные возможности является недостатком этого устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов

работы, содержащее магнитный пускатель с силовыми контактами, элементы управления магнитным пускателем, выполненные в виде кнопок Пуск и Стоп, источник питания, выполненный в виде выпрямителя, конденсаторы, исполнительное реле, диод, резисторы, датчик тока и реагирующий орган. Ограниченные функциональные возможности является недостатком этого устройства.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения температурной защиты электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов работы, содержащее магнитный пускатель, силовые контакты которого предназначены для включения в линию питания фаз электродвигателя от питающей сети, цепи включения и удержания магнитного пусVI О

00

кателя, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, предназначенный для включения в линию питания одной из фаз электродвигателя, и исполнительный орган с выходным контактом, причем вход исполнительного органа подключен к выходу датчика тока, а его выходной контакт включен в цепь удержания магнитного пускателя, трансформатор тока выполнен с возможностью крепления на электродвигателе с обеспечением теплового контакта с электродвигателем в точке контроля температуры, при этом сердечник трансформатора тока выполнен из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри.

На фиг. 1 и 2 приведены различные варианты выполнения предлагаемого устройства для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов работы.

Устройство (см. фиг. 1) содержит магнитный пускатель 1, стабилизированный источник питания 2, включающий в себя ограничительный конденсатор 3, выпрямитель 4, первый сглаживающий конденсатор 5, стабилитрон б, несимметричный триггер на транзисторах 7 и 8, в низковольтное пле- со которого включено исполнительное реле 9, замыкающие контакты которого подключены параллельно кнопке Пуск 11 магнитного пускателя 1, и транзистор 12 так, что исполнительное реле 9 и транзисторы 8 и 12 образуют последовательную цепь, малогабаритный трансформатортока 13, используемый в качестве датчика тока, диод 14, используемый в качестве выпрямителя управляемого сигнала, второй сглаживающий конденсатор 15, к которому подключен вход транзистора 12 через задающий режим работы резистора 16 и вход триггера через цепочку, состоящую из резисторов 17 и 18 и третьего сглаживающего конденсатора 19, служащих для ограничения и сглаживания управляющего сигнала на входе триггера. Малогабаритный трансформатор 13 тока располагается на корпусе или на обмотках электродвигателя, Сердечник трансформатора 13 тока выполнен из ферромагнитного материала с точкой Кюри, равной максимально допустимой температуре электродвигателя в месте расположения трансформатора 13 тока.

Устройство работает следующим образом.

Пуск и нормальный режим.

При нажатии на кнопку Пуск 11 срабатывает магнитный пускатель 1, подключая к сети электродвигатель 20 и источник 2 питания. Появившийся выпрямленный и сглаженный сигнал датчика 13 тока открывает

до насыщения транзистор 12, но не опрокидывает триггер, поскольку сглаживающая цепочка на резисторах 17 и 18, и сглаживающем конденсаторе 19 не позволяет сигналу на входе триггера превысить его порог опрокидывания в момент пускового броска тока.

Таким образом в момент пуска триггер остается в исходном состоянии, в котором

транзисторы 8 и 12, включенные последовательно с реле 9, оказываются открытыми одновременно, реле 9 срабатывает, замыкая контактами 10 цепь питания магнитного пускателя 1, оставляя электродвигатель 20

подключенным к сети. При нормальном режиме работы электродвигателя 20 сигнал на входе триггера ограничен делителем на резисторах 17 и 18 до величины меньшей порогового опрокидывания триггера, что

обеспечивает включенное состояние электродвигателя 20.

Режим перегрузки.

В режиме перегрузки электродвигателя 20 ток во всех фазах его питания превышает

допустимое значение и сигнал управления достигает величины, достаточной для опрокидывания триггера, транзистор 7 открывается, а транзистор 8 закрывается, обесточивая реле 9, контакты 10 которого

размыкаются, отключая магнитный пускатель и с ним электродвигателем 20 от сети. Настройка устройства на конкретное значение допустимого тока, при котором оно должно срабатывать, осуществляется или

изменением порога опрокидывания триггера с помощью резистора 21 или изменением величины сигнала управления на его входе с помощью делителя на резисторах 17 и 18. Режим с обрывами фаз,

Обрыв одной из фаз, в которые не включен трансформатор 13 тока, в любом месте, начиная с электродвигателя 20 и до его источника питания, значительно увеличивает ток через трансформатор и сигнал управления, который становится достаточным для опрокидывания триггера. При этом транзистор 8 закрывается, реле 9 обесточивается, в ., итоге магнитный пускатель 1 и электродви- L гатель 20 будут отключены от сети. Обрыв

фазы, в которую включен трансформатор 13 тока, в любом месте приводит к исчезновению тока в трансформаторе 13 и, соответственно, сигнала управления, транзистор 12 закрывается, реле 9 обесточивается, обеспечивая отключение магнитного пускателя 1 и электродвигателя 20 от сети. Обрыв более одной фазы в любых комбинациях приводит к исчезновению тока через трансформатор 13 и сигнала управления, запиранию транзистора 12, обеспечиванию реле 9, отклюнению магнитного пускателя 1 и электродвигателя 20 от сети.

Режим короткого замыкания.

Любые комбинации коротких замыканий, начиная с электродвигателя и до его источника питания, приводят к исчезновению или недопустимому увеличению тока в трансформаторе 13 и сигнала управления, что приведет к закрыванию, соответственно, транзистора 12 или 8 и в итоге к отключению магнитного пускателя 1 и электродвигателя 20 от сети.

Режим температурной защиты электродвигателя.

При достижении максимально допустимой температуры электродвигателем 20 сердечник трансформатора 13 теряет магнитные свойства (это происходит при достижении сердечником точки Кюри), что приводит к исчезновению сигнала управления, транзистор 12 закрывается, обесточивает реле 9, отключая магнитный пускатель 1 и электродвигатель 20 от сети.

Устройство, показанное на фиг. 2, содержит датчик 1 тока, выпрямительный диод 2, первое исполнительное реле 3, переменный резистор 4, конденсатор 5, второе исполнительное реле 6, тиристор 7, стабилитрон 8, пусковой блок 9, контакт 10 исполнительного реле 3, контакты 11 исполнительного реле 6, кнопку 12 Пуск пускового блока 9. К выходу датчика 1 тока параллельно подключаются второе исполнительное реле 6, вход датчика времени пуска и цепь, состоящая из последовательно включенных первого исполнительного реле 3 и тиристора 7. Управляющий электрод тиристора 7 подключен к выходу датчика времени пуска. Датчик тока состоит из трансформатора 1 тока и выпрямительного диода 2 и служит для обеспечения работы устройства при недопустимой перегрузке электродвигателя и пропадании одной из фаз, а так же обеспечивает питанием схему устройства.

Первичная обмотка трансформатора 1 тока включается последовательно в любую из фаз питающей сети и может иметь отводы, которые используются при защите электродвигателей различной мощности.

Вторичная обмотка трансформатора 1 тока, последовательно соединенная с выпрямительным диодом 2 является выходом датчика тока.

Датчик времени пуска представляет из себя интегрирующую цепь, состоящую из переменного резистора 4 и конденсатора 5, на выходе которой включен стабилитрон 8. Нормально разомкнутые контакты 11 исполнительного реле 6 включены параллельно

кнопке 12 Пуск пускового блока 9 и предназначены для отключения электродвигателя при попадании фазы, в которую включен трансформатор 1 тока.

5Нормально замкнутые контакты исполнительного реле 3 включены в цепь питания пускового блока 9 и предназначены для отключения электродвигателя при недопустимых перегрузках и пр опада ния фаз, в

0 которые не включен трансформатор тока 1. Трансформатор 1 тока располагают на корпусе электродвигателя или на его обмотках, при этом сердечник трансформатора 1 тока выполняют из ферромагнитного мате5 риала с точкой Кюри, равной максимально допустимой температуре электродвигателя в месте расположения трансформатора тока.

Устройство работает следующим обра0 зом.

Исходное состояние - нагрузка отключена, токи в линейных проводах А, В, С отсутствуют, на выходе датчика тока напряжение отсутствует, через катушку пу5 скового блока 9 ток не проходит.

Пуск - при нажатии кнопки Пуск 12 срабатывает пусковой блок 9, по линейным проводам А, В, С проходит пусковой ток величина которого. всегда больше номи0 нального. На выходе датчика тока появляется напряжение, реле 6 срабатывает и контактами 11 шунтирует кнопку 12 Пуск, пусковой блок остается во включенном состоянии. Для защиты реле 3 от срабатыва5 ния в момент броска пускового тока предусмотрен датчик времени пуска с соответствующей установкой значения постоянной времени путем изменения сопротивления резистора 4.

0 Стационарный режим. Ток нагрузки но минальный, напряжение на выходе датчика обеспечивает надежное включение реле б, но ниже порога срабатывания стабилитрона 8 схемы датчика времени пуска. Тиристор 7

5 закрыт. Реле 3 обесточено. Контакты 10 замкнуты.

Аварийный обрыв линейного провода. Процесс одинаков для проводов А и В - в

0 том и другом случае через трансформатор 1 тока увеличивается, напряжение на выходе датчика тока и на выходе датчика времени пуска возрастает, превышая порог срабатывания стабилитрона 8, тиристор 7 открыва5 ется, реле 3 срабатывает, контакты 10 размыкаются и разрывают цепь питания пускового блока 9, электродвигатель отключается от сети. При обрыве линейного провода С обесточивается реле 6, контакты 11 раз- мыкаются. разрывая цепь питания пускового блока 9, электродвигатель отключается от сети.

Режим недопустимой перегрузки электродвигателя. В этом случае во всех фазах сети значительно возрастает ток, на выходе датчика тока напряжение увеличивается, и процесс отключения электродвигателя в данном режиме аналогичен рассмотренному случаю обрыва линейного провода А или В, при этом величина допустимой перегруз- ки электродвигателя определяется порогом срабатывания стабилитрона 8 датчика времени пуска, а допустимое время перегрузки определяется постоянной времени интегрирования упомянутого датчика.

Режим температурной защиты электродвигателя. При достижении максимально допустимой температуры электродвигателем сердечник трансформатора тока 1 теряет магнитные свойства (это происходит при достижении сердечником температуры равной точке Кюри), что приводит к обесточива- нию катушки реле б, контакты 11 которого размыкаются, разрывая цепь питания пускового блока 9. Электродвигатель отключа- ется от сети.

Использование предлагаемого технического решения позволяет расширить функциональные возможности устройства за

счет обеспечения температурной защиты электродвигателя.

Формула изобретения Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов работы, содержащее магнитный пускатель, силовые контакты которого предназначены для включения в линию питания фаз электродвигателя от питающей сети, цепи включения и удержания магнитного пускателя, датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, предназначенный для включения в линию питания одной фазы электродвигателя, и исполнительный орган с выходным контактом, причем вход исполнительного органа подключен к выходу датчика тока, а его выходной контакт включен в цепь удержания магнитного пускателя, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения температурной защиты электродвигателя, трансформатор тока выполнен с возможностью крепления на электродвигателе с обеспечением теплового контакта с электродвигателем в точке контроля температуры, при этом сердечник трансформатора тока выполнен из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри.

Использование: в схемах релейной защиты трехфазных электродвигателей от анормальных режимов. Сущность изобретения: в устройстве для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов работы, содержащем датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, последний выполнен с возможностью крепления на электродвигателе с обеспечением теплового контакта с электродвигателем в точке контроля температуры, при этом сердечник трансформатора тока выполнен из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри, что позволяет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения температурной защиты электро- двигателя.2 ил.

А ВС

Фиг.1

Фиг. 2