Устройство для защиты от перегрузки электродвигателя постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматизированном электроприводе для защиты электродвигателей пос янного тока при перегрузках. Известно устройство для защиты электродвигателя от перегрузки, содержащее датчик тока перегрузки, вы полненный на магнитном усилителе, подмагничиваемом магнитным полем то коведущей шины, выход которого подключен к реагирующему органу защиты выполненному в виде регулируемого и точника Питания С1. Недостатками устройства являются ограниченный диапазон регулирования тока перегрузки и сложность устройства, вызванная применением магнитного уси/в теля, подмагничибаемого полем токоведущей шины. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для защиты от перегрузки . электродвигателя постоянного тока. содержащее регулируемый источник питания с блоком управления, электромагнит, сердечник которого снабжен двумя основными обмотками, одна из которых снабжена выводами для подключения к цепи якоря электродвигателя t2. Недостатки известного устройства заключаются в отсутствии возможности снижения тока перегрузки путем изменения (уменьшения jмеханического момента на валу электродвигателя и в контактной коммутации при снижении тока перегрузки. Цель изобретения - повышение эффективности защиты путем обеспечения снижения механического момента на валу электродвигателя, Поставленная цель достигается тем. что в устройство введены дополнительный источник питания с двумя выходадва выпрямительных моста, два резистора, два стабилитрона и тиристор, вторая основная обмотка подклю чена через указанный тиристор к входу дополнительного источника питания, а сердечник электромагнита снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая из которых через соответствующий выпрямительный мост подключена к одному из выходов дополнительного источника питания, ко второй диагонали выпрямительного моста первой .дополнительной обмотки подключен первый резистор, один вывод которого непосредственно, а другой - через стабилитрон подключены к блоку управления регулируемого источника питания, ко второй йиагонали выпрямительного моста второй дополнительной обмотки подключен второй резистор, параллельно которому через стабилитрон подключен управляющий переход указанного тиристора.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - конструкция электромагнита.

Устройство для защиты от перегрузки электродвигателя постоянного тока содержит электродвигатель 1 , якорная, обмотка которого подключена к регулируемому источнику 2 питания с блоком 3 управления, электромагнит, сер дечник которого снабжен двумя основными обмотками и 5, обмотка 5 подключена через тиристор 6 к входу дополнительного источника 7 питания, а сердечник электромагнита снабжен дополнительными обмотками 8 и 9 каждая из которых через выпрямительный мост 10 и 11 соответственно подключена к выходам дополнительного источника 7 ко второй диагонали выпрямительного моста 10 подключен резис-. тор 12, один вывод которого непосредственно, а другой - через стабилитрон 13 подключен к блоку 3 управления ко второй диагонали выпрямительного моста 11 подключен резистор Ik, параллельно которому через стабилитрон 15 подключен управляющий переход тиристора 6. Основная обмотка 5 шунтирована диодом 16.

Электромагнит (фиг. 2) содержит магнитопровод, состоящий из корпуса 17 и якоря 18, связанного с гидрозолотником (клапаном) 19, установленным в стакане 20, В корпусе расположены основная обмотка 5 и основная обмотка . В концентрических расточках корпуса размещены дополнительные обмотки 8 и 9. Магнитопровод корпуса разомкнут немагнитной вставкой 21. Якорь установлен во втулке 22. Ферромагнитный шунт 23 имеет возможность перемещаться в осевом направлении, перекрывая немагнитную вставку 21 для изменения зазора 2 от нуля до заданного значения. Ход гидрозолотника определяется неизменным воздушным зазором 25 между якорем и корпусом электромагнита. Обмотки 5 и создают соответственно магнитные потоки 26 и 27, направленные навстречу друг другу. В магнитной цепи для потоков 26 и 27 имеются два воздушных зазора - один постоянный, равный ходу якоря, другой - переменный, определяемый положением ферромагнитного шунта 23 относительно втулки 22.

Устройство работает следующим образом.

Ток электродвигателя 1, протекающий через обмотку k, создает магнитный поток 27, величина которого определяется двумя воздушными зазорами: постоянным 25 и переменным 2k С изменением зазора 24 магнитный поток 27 изменяется. Для одного значения тока обмотки изменением положения ферромагнитного шунта 23 можно регулировать величину магнитного потока 27 в магнитопроводе. Это позвог ляет получить заданную величину ма1- нитной индукции в якоре и на участке магнитопровода с обмотками 8 и 9 при различных токах, протекающих через обмотку k, путем изменения положения ферромагнитного шунта 23 при постоянном зазоре 25. Электромагнитная сила притяжения якоря определяется, кгс,

F - f-) S F - Щ- 5 ,

где В - магнитная индукция постоянно5го поля в якоре, Гс; в - сечение якоря, см.

Для данного устройства сила притяжения якоря однозначно определяется величиной магнитной индукции постоянного поля. Сила, необходимая для притяжения гидрозолотника, неизменна, поэтому магнитная 1ИНДУКЦИЯ, создаваемая обмоткой для притяжения якоря, имеет одну определенную величину. Индуктивность обмоток 8 и 9 при заданных параметрах электрических и магнитных цепей также однозначно определяется величиной магнитной индукции постоянного ПОЛЯ, создаваемого обмоткой k.

Обмотка k включена в цепь электровигателя 1 постоянного тока, напряжение на который подается с регулиру- 5 емого источника 2 питания. Она выполняет две функции: подмагничивает обмотки 8 и 9 и является источником создания электромагнитной силы притяения якоря при перегрузке. Обмотка 5 Ю включена в силовую цепь тиристора 6 и по отношению к обмотке k включена встречно. Обмотка 5 служит для отключения электромагнита после притян/ения якоря и уменьшения механичес- is кого момента к валу электродвигателя. Ампервитки обмотки 5 выбирают из условия равенства их ампервиткам обмотки k, соответствующих максимальному зазору 2k. Обмотки 3 и 9 питаются пе- 20 ременным напряжением от источника 7. Обмотка 8 служит для уменьшения напряжения на выходе регулируемого источника 2 питания при перегрузке. Обмотка 9 служит для включения обмот- 25 ки 4 после притяжения якоря. Резисторы 12 и 1 через выпрямительные мосты 10 и 11 включены последовательно соответственно с обмотками 8 и 9Напряжение, снимаемое с резистора 12 зо через стабилитрон 13, подается в цепь управления регулируемого источника 2 питания и является напряжением отрицательной .обратной связи. Напряжение с резистора k через стабилитрон 15 35 подается в цепь управления тиристором 6. Диод 16 служит для уменьшения пульсирующей составляющей тока.обмотки 5.

При номинальном токе электродвига- о теля 1 создаваемая обмоткой Ц магнитная индукция В-В магнитопроводе непОМ

достаточна для притяжения якоря. Постоянное подмагничивание Ву о рнижает индуктивность обмоток 8 и 9, но напря- 5 жения, получаемые на резисторах 12 и Т, недостаточны для пробоя стабилитронов 13 и 15.

При заданном проценте перегрузки магнитная индукция В,...,увеличивается ,„

ffVr JU

настолько, что индуктивность обмотки 8 уменьшается, а падение напряжения на резисторе 12 повышается до веичины пробоя стабилитрона 13, в результате чего напряжение регулируемого источника 2 питания уменьшается, а ток электродвигателя снижается до номинальной величины. Магнитная инукция Bngp, соответствующая заданному проценту перегрузки, меньше значения магнитной индукции С 1При которой происходит срабатывание электромагнита (, включение гидрозолотника.

При превышении током двигателя заданного процента перегрузки, вызванного, например, повышением осевого усилия на буровой став, заклиниванием вращателя станка, магнитная индукция постоянного поля возрастает до величины Врр и происходит включение гидрозолотника. В результате гидравлическое давление, определяющее механический момент на валу электродвигателя 1 , снижается. После притяжения якоря магнитная индукция, создаваемая обмоткой k, возрастает, а индуктивность обмотки 9 уменьшается настолько, что падение напряжения на резисторе 1 увеличивается до значения пробоя стабилитрона 15 и включения тиристора 6. Так как обмотка 5 включена встречно с обмоткой 1, то возрастающий постоянный магнитный поток 2б уменьшает магнитный поток 27 до минимального значения (до нуля и якорь отбрасывается. Клапан отключается, механический момент на валу двигателя уменьшается. Ток электродвигателя снижается до номинальной величины.

Если ток нагрузки снова превысит заданный процент перегрузки, то вновь происходит включение гидрозолотника с последующим отключением его.

Таким образом, применение данного устройства, в котором электромагнит является одновременно датчиком тока перегрузки с возможностью регулирования тока электродвигателя, устраняет необходимость разработки ряда устройств для защиты электродвигателей от перегрузки на ограниченные пределы тока и обеспечивает эффективную защиту электродвигателей, снижая механический момент на валу электродви гателя.

Формула изобретения

Устройство для защиты от перегрузп ки электродвигателя постоянного тока, содержащее регулируемый истомн -к питания с блоком управления, электрома - нит, сердечник которого снабжен двумя основными обмотками, одна из которых снабжена выводами для подключения к цепи якоря электродвигателя, о т личающееся тем, что, с целью повышения эффективности защиты путем обеспечения снижения механического момента, в него введены дополнитель ный источник питания с двумя выходами, два выпрямительных моста, два резистора, два стабилитрона и тиристор, вторая основная обмотка подключена через указанный тиристор к входу дополнительного источника питания, а сердечник электромагнита снабжен двумя дополнительными обмотками, каждая из которых через соответствующий выпрямительный мост подключена к одному из выходов дополнительного источ.ника питания, ко второй диагонали выпрямительного моста первой дополнитель 95 18 . ной обмотки подключен первый резистор, один вывод которого непосредственно, а другой - через стабилитрон подключены к блоку управления регулируемого источника питания, ко второй диагонали выпрямительного моста второй дополнительной обмотки подключен второй резистор, параллельно которому через стабилитрон подключен управля;ющий переход указанного тиристора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 616680, кл. Н 02 Н 7/10, 1979. 2.Авторское свидетельство СССР N 156990, кл. Н 02 Н 7/08, 1939.

23

2f