Устройство для температурной защиты обмоток электродвигателя Советский патент 1979 года по МПК H02H5/04 

Изобретение относится к области электротехники: к температурным защитам, в частности к защитам обмоток электродвигателей.

Известны устройства защиты, осуществляющие косвенный контроль температуры по величине протекающего тока в обмотках двигателя, например, биметаллические тепловые реле. При этом тепловые воздействия тока преобразуются в механические перемещения, используемые для нриведения в действие исполнительных органов 1.

Известны устройства защиты, осуществляющие непосредственный контроль температуры обмоток электродвигателя, что достигается размещением их на обмотках электродвигателя. К ним относятся лиметаллические и полупроводниковые устройства 2.

Известны также температурно-токовые устройства защиты, в которых тепловызывающее срабатывание поступает от двух источников: обмоток двигателя непосредственно, нагревательного элемента, расположенного в корпусе реле, питаемого током пропорциональным току потребляемому двигателем 2.

С помощью температурно-токовых защит может быть получена более полноценная защитная характеристика, так. как они реагируют на два параметра: температуру и ток. Однако известные реле не получили применения ввиду существенных конструктивных недостатков.

В настоящее время наибольщее распространение получили защиты непосредственного контроля температуры, контролирующие тепловое состояние защищаемого двигателя более точно, чем токовое устройство.

Известно также устройство температурной защиты, содержащее термочувствительный сердечник с питающей и выходной обмотками и исполнительный элемент 3.

Это устройство является наиболее близким по технической сущности и принято з§ прототип.

В известном устройстве сердечник выполнен из специального сплава на основе редкоземельного ферромагнетика, например гадолиния. По достижении значений контролируемой температуры, близких к точке Кюри сердечника, магнитное сопротивление его резко изменяется, обеспечивая из.менение выходного сигнала.

Однако оно обладает следующими недостатками: сложностью изготовления сердечника и дефицитностью исходных материалов, настройка на другую температуру срабатывания означает либо замену термочувствительного сердечника, либо применение дополнительных регулирующих устройств, что усложняет его конструкцию, нагрев сердечника происходит только за счет теплопередачи, что является основной причиной появления динамической погрешности (тепловой инерционности) сердечника в следовании за температурой объекта при скачкообразных изменениях температуры. Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности и повышение надежности. Указанная цель достигается тем. что устройство для температурной заш,итыобмоток электродвигателя, содержащее сердечник с питающей обмоткой, включенной последовательно с обмоткой двигателя, выходной обмоткой и исполнительным элементом дополнительно, снабжено вторым сердечником, первичная обмотка которого последовательно соединена с питающей обмоткой первого сердечника и-выполнена в виде изолированных проводников лобовой ча,сти секции фазной обмотки двигателя, а их выхъдные обмотки включены на общий элемент сравнения, причем первый сердечник выполнен нешихтованпым, а второй шихтованным из ферромагнитного материала, например, конструкционной стали.. Устройство для температурной з.ащиты электродвигателя показано на чертеже. Оно состоит из неишхтованного сердечника 1, первичной обмоткой которого служат изолированные проводники лобовой части секции фазной обмотки; шихтованного сердечника 2, первичная обмотка которого включена последовательно с фазной обмоткой; элемента сравнения 3, подключенного ко вторичным обмоткам сердечников 1 и 2 и соединенного со входом исполнительного элемента 4, Работа устройства для температурной защиты осуществляется следующим образом. При протекании перегрузочного тока в обмотках электродвигателя термочувствительный элбмент - нешихтован-ныи сердечник 1, первичной обмоткой которого являются изолированные проводники лобовой части секции обмотки, а вторичная включена на э темент сравнения 3 нагревается как за счет тепла, передаваемого от обмотки электродвигателя, так и потерь энергии, передаваемой в сердечник электромагнитным способом. Электрическое сопротивление ферромагнитного нешихтованного сердечника 1 при нагревании увеличивается, а магнитнее сопротивление стали уменьшается, в результате чего увеличивается магнитный поток. Изменение электрических и магнитных нараметров нешихтованйого сердечника 1 носит линейный характер, а интенсивность процесса их изменения зависит от величины перегрузочного тока. Особенностью работы устройства защиты является то, что имеющиеся потери электромагнитной энергии, вызывающие дополнительный нагрев нещихтовапного сердечника, компенсируют отставание термочувствительного элемента в следовании за температурой изоляции, т.е. уменьшают его динамическую, погрешность при больших токах перегрузки и пусковых токах ненормальной продолжительности. Итак, тепло, вызывающее срабатывание устройства поступает к термочувствительному элементу (нешихтованному сердечнику) от двух источников: обмотки электродвигателя непосредственно (за счет теплопроводности) и за счет потерь электромагнитной энергии в массивном теле нешихтованного сердечника, возрастающих пропорционально величине перегрузочного тока. Таким образом, тепловое действие перегрузочного тока с помощью нешихтованного сердечника 1 преобразуется в электрическую величину в виде тока. Для выделения величины тока, а также устранения прямой зависимости параметра срабатывания исполнительного элемента 4 от тока двигателя в устройстве применяется дополнительный шихтованный сердечник 2, первичная обмотка которого включается последовательно с фазной обмоткой электродвигателя, а вторичная - на схему сравнения 3. Шихтованный сердечник 2 обладает малыми потерями энергии и величины тока во вторичной его обмотке определяется только лишь величиной тока в обмотках двигателя. Благодаря этому шихтованный сердечник 2 с обмотками применяется в устройстве в качестве компенсатора. При совместной работе рассмотренных сердечников 1 -и 2 на общий элемент сравнения 3, работающий по принципу магнитного или электрического вычитания двух измеряемых сигналов, выделяется ток, представляющий практический интерес, Для получения наиболее полной информации о тепловом действии перегрузочного тока на изолированные проводники фазной обмотки двигателя, шихтованный и нещихтованный сердечники выполняют из одного материала, позволяющего максимально приблизить веберамперные характеристики сердечников в холодном состоянии. При достижении величины тока, соответствующей заданной температуре срабатывания, происходит отключение перегретого электродвигателя с помощью исполнительного элемента 4. Формула изобретения 1. Устройство для температурной защиты обмоток электродвигателя, содержащее сердечник с питающей обмоткой, выходной об- 5 моткой, и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения динамической погрещности, оно дополнительно снабжено вторым сердечником, первичная обмотка которого последовательно соединена с питающей об- моткой первого сердечника и выполнена в виде изолированных проводников лобовой части секции фазной обмотки двигателя, а их выходные обмотки включены на общий элемент сравнения, причем первый сердечник j выполнен нешихтованным, а второй шихтованным. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оба сердечника выполнены из ферромагнитного материала, например конструкционной стали. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Родштейн Л. А. Электрические аппараты . Энергия, 1971, с. 343-348. 2.Гимоян Г. Г., Лейбов Р. М. Релейная защита подземного электрооборудования и сетей . М., «Недра, 1970, с. 231-234. 3.Авторское свидетельство СССР № 250502, кл. Н 02 Н 5/04, 1970.

0