RS49676B - Prekidač za zaštitu monofaznog elektromotora - Google Patents

Description

Opis predmeta

a) Oblast tehnike iz koje je pronalazak

Predmetni pronalazak uopšteno posmatrano spada u oblast elektrotehnike, točnije u

prekidače kod kojih prekomerna struja otvara kontakte deluje automatskim oslobađanjem mehaničke energije, koja je akumulisana predhođnim stavljanjem u dejstvo povratnog mehanizma sa mehaničkim pogonom, po medjunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP) ovaj pronalazak je označen klasifikacionim simbolom H 01 H 75/00

b) Tehnički problem

Kako zaštiti monofazni elektromotor od preopterećeni a, prekomerne dužine rada

i od smanjenja otpora između namota i mase, a da pri tom karakteristike elektromotora ostanu iste.

Prekidač štiti monofazni elektromotor tako što opterećenje elektromotora i smanjenje otpora izolacije pretvara u električni signal, kojim napaja elemente čija je funkcija da preko elektromagnetne sklopke isključe elektromotor.

c)Stanje tehnike

Uredjaj koji se koristi za zaštitu elektromotora zasniva se na bimetalnom principu.

Bimetalna traka kroz koju prolazi struja, zagreva se i menja svoj položaj što za sobom povlači polugu mehanizma koji isključuje elektromotor. Nedostaci ovog uredjaja su: veliki uticaj spoljne temperature na njegovo funkcionisanje tj. potreban je veliki vremenski interval prilikom opterećenja elektromotora do isključenja istog . Čestim zagrevanjem bimetala dolazi do promene strukture materijala što negativno utiče na funkcionisanje uredjaja. Svi navedeni nedostaci postojećeg uredjaja otklonjeni su kod "Prekidača za zaštitu monofaznog elektromotora'' čije tehničko rešenje daljem u daljem tekstu.

d) Opis reSenja tehničkog problema

Prekidač za zaštitu monofaznog elektromotora je novina koja omogućava dobru zaštitu

elektromotora od preopterećenja, prekomerne dužine rada i smanjenja otpora izolacije.

Izlaganje suStine pronalaska

Suština pronalaska je u tome da se opterećenje, dužina rada elektromotora i smanjenje otpora njegove izolacije pretvore u zajednički električni signal, kojim se napajaju elementi prekidača, čija je funkcija da preko elektromagnetne sklopke isključe monofazni elektromotor i tako zaštite od pregorevanja namota.

Kratak opis slika nacrta

Slika 1 -predstavlja šematski prikaz veze elemenata prekidača "P" i elektromotora 1Slika2- prikazuje električnu vezu miliampermetra 6, tranzistora 24 i releja 25 Slika 3-pirkazuje vezu elektromagneta 30 sa relejem 25

Slika 4-prikazuje šemu veza provodnika 34 i 35 u sklopu mehanizma 29 sa provodnicima R i 0.

Detaljan opis pronalaska

Monofazni elektromotor 1 napaja se strujom iz mreže (prikljušcima R i 0 ) preko elektro- magnetne sklopke 26. Provodnici 34 i 35 napajaju strujom elemente prekidača P i elektromotor 1. Na rednoj vezi nalazi se mali transformator 2 koji ima funkciju strujnog transformatora, kao i transformator 3 čiji primar sačinjavaju oba provodnika preko kojih se napaja elektromotor.

Napajanje elemenata jeđnosmernom strujom vrši se preko grecovog spoja 8 koji je vezan otpornicima 7 i 9 kao i kondenzatorom 10 čiji je zadatak da dovoljno smanje napon na grecovom spoju 8 kojim se napajaju ostali elementi.

Kondenzator 11 služi za "peglanje" napona i njegova vrednost može biti nekoliko stotina mikrofarada, dok njegov nazivni napon zavisi od karakteristika zener diode 13 , koja služi da stabilizuje napon na odredjenu vrednost Otpornik 12 čija vrednost iznosi oko jednog kilooma, služi za pražnjenje kondenzatora : 17, 18, 20 i 22 preko tastera 15 , koji se aktivira posle isključenja elektromotora. Foto dioda 14 ima funkciju punjenja kondenzatora, njena otpornost zavisi od jačine svetlosti sijalice 4 . Nazivni napon sijalice treba biti oko 1 V. Sijalica je povezana za krajeve primarnog navoja transformatora 2 , kroz koji proriče struja elektromotora.

Namotaj sekundara transformatora 2 je kratko spojen , to omogućuje da napon na krajevima primara bude zavistan od jačine struje koju prima elektromotor. Sekundar transformatora 2 načinjen je od žice malog omskog otpora, kako bi zagrevanje istog bilo što manje . Broj navoja ovog namota treba da bude 2-3 puta veći od broja navoja primara. Sa povećanjem struje elektromotora povećava se napon na krajevima primara transformatora 2 što ima za posledicu povećanje jačine svetlosti sijalice a samim tim dolazi do smanjenja otpora foto diode 14. Broj navoja primara transformatora 2 zavisi od pada napona na njegovim krajevima za željeni opseg nazivne jačine struje elektromotora a da pri tome bude zadovoljen uslov da jačina struje kroz foto diodu u momentu kada su kondenzatoi rprazni bude ista kao bazna struja tranzistora 24 kada on počinje da propusta struju izmedju emitora i kolektora.

Izvodi : i 1 , i 2 , i 3, i 4 preko kojih se uključuje sijalica 4 omogućuje postizanje opsega jačine struje kao nazivnih vrednosti za elektromotore. Ako se uzme opseg od 7 do 10 A, izvod il bio bi za 10 A, i 2 za 9A, i 3 za 8A, i 4 za 7A.

Za sve slučajeve napon na sijalici kada protiče nazivna struja elektromotora bio bi isti i njegova vrednost bila bi manja od 0,5 V.

Kondenzator 17 puni se strujom koju propusta foto dioda 14. Njegova kapacitivnost može se povećati zatvaranjem prekidača 16 koji povezuje paralelno kondenzator 18. Povećanje kapacitivnosti povlači veći vremenski interval za njegovo punjenje do određjene vrednosti napona.

Vrednost napona odredjena je karakteristikom zener diode 23 . Iz praktičnih razloga , zbog oscilacija napona mreže , napon pod kojim zener dioda 23 propusta struju treba da iznosi 2/3 napona zener diode 13. Preko otpornika 19 puni se kondenzator 20 čija kapacitivnost se povećava zatvaranjem prekidača 21 koji uključuje kondenzator 22. Vrednost otpornika 19 odredićemo tako da on zadovoljava praktične potrebe a to je da napon na kondenzatoru 17 bude za 0,5 V veći od napona na kondenzatoru 20. Kada kroz primar transformatora 2 teče nominalna struja elektromotora i sijalica 4 priključi na odgovarajući izvod, tada struja kroz foto diodu puni prvo kondenzator 17 a zatim se usled razlike napona na kondenztorima 17 i 20 javlja struja kroz otpornik 19. Razlika napona izmedju kondenzatora 17 i 20 je relativno mala, pa se oni približno jednako pune , sve do vrednosti napona kada zener dioda 23 propusta struju baze tranzistora 24 koji aktivira relej 25 i dolazi do isključenja elektromotora. Priključak "n'releja 25 provodnikom 37 vezan je za priključak "b" kalema elektromagnetne sklopke 26. Provodnik 38 spaja priključak "m"releja 25 i taster prekidača 28. Na praktičnom primeru rada elektromotora videćemo funkcionisanje prekidača za zaštitu elektromotora. U momentu uključenja elektromotora preko tastera 27 struja je nekoliko puta veća od nazivne vrednosti, pa je napon na sijalici 4 veći, čime je osvetljenje foto diode 14 veće, struja koja protiče kroz nju ima veliku vrednost. Puni se kondenzator 17 do neke vrednosti napona , a smanjenjem struje elektromotora smanjuje se struja kroz foto diodu i dolazi do pražnjenja kondenzatora 17 i približnog izjednačavanja napona sa kondenzatorom 20. U toku rada elektromotora ako dolazi do povećanja struje usled preopterećenja doći će do veće razlike napona na kondenzatorima 17 i 20. Ukoliko napon na kondenzatoru 17 postigne vrednost kojom zener dioda 23 propusta struju onda dolazi do isključenja elektromotora. Od kapacitivnosti kondenzatora 17 zavisi vremenski interval za strartovanje elektromotora , tj. maksimamalno vreme za koje elektromotor postigne nominalnu brzinu.

Elektromotori koji u momentu startovanja nisu opterećeni, njima je potrebno kraće vreme do postizanja nominalne brzine ,dok elektromotori koji pokreću mašine potreban je veći vremenski interval za startovanje i u tim slučajevima treba povećati kapacitivnost kondenzatora 17 uključivanjem prekidača 16 koji povezuje kondenzator 18 . To se radi zbog toga da ne bi došlo do isključenja elektromotora pre postizanja nominalne brzine. Od kapacitivnosti kondenzatora 20 zavisi vreme rada elektromotora pod nominalnim opterećenjem, jer je u tom slučaju punjenje kondenzatora 17 i 20 približno jednako . U zavisnosti od konstrukcije elektromotora i uslova rada zavisi vreme rada za koje ne postoji opasnost od zagrevanja namota i njegovog oštećenja. Prema potrebi može se uključiti prekidač 21 i time povećati kapacitivnost kondenzatora 22 čime je omogućen duži rad elektromotora pri nominalnom opterećenju . Kada dodje do isključenja elektromotora zbog preoperećenosti da bi se prekidač mogao ponovo uključiti, to se vrši pritiskom na taster 15 i pražnjenje se odvija preko otpornika 12. Transformator 3 nalazi se na rednoj vezi sa elektromotorom , njegov primar čine dva jednaka dela sa malim brojem navoja , preko kojih se elektromotor napaja strujom. Sekundar ovog transformatora je načinjen od velikog broja navoja tanke žice , čiji su krajevi preko diode 5 povezani za kretni kalem elektromagnetnog instrumenta 6. Kremi kalem ovog instrumenta nalazi se izmedju polova stalnog magneta i prilikom prolaska struje kroz kalem dolazi do skretanja kazaljke za ugao koji je proporcionalan jačini struje. Provodnik "p"je jednim krajem vezan za + (plus) pol a drugim za metalni deo instrumenta koji prema kazaljki instrumenta ima malu omsku otpornost.

Graničnik "q" pričvršćen je za izolator instrumenta i nalazi se na putanji kazaljke pri njenom skretanju . Ovaj graničnik je provodnikom povezan za jedan kraj kalema releja 25. Kazaljka instrumenta mora biti metalna sa većom dodirnom površinom prema graničniku "q". To praktično znači kada je izolacija elektromotora oštećena ili zbog prisustva vlage , smanjen je omski otpor izmedju namota i mase , to ima za posledicu prolazak struje prema masi a samim tim i vektorski zbir struja kroz oba provodnika primara transformatora 3 nije jednak nuli.

U tom slučaju u sekundaru transformatora 3 indukuje se elektromotorna sila (EMS). Kako je to naizmenični napon mora se preko diode 5 priključiti na krajeve kalema elektromagnetnog instrumenta.

Dolazi do skretanja kretnog kalema zajedno sa kazaljkom koja dolazi do graničnika "q" i time su kratko spojeni emitor i kolektor tranzistora 24 što ima za posledicu aktiviranje releja (kontaktna pločica iz položaja "m" prelazi u položaj "k") i dolazi do isključenja elektromotora. Miliampermetar koji se ovde koristi omogoćuje veliku osetljivost, tako da je razlika struja od nekoliko desetina miliampera izmedju dva provodnika primara transformatora 3 , da bi došlo do isključenja elektromotora . Elektromagnetna sklopka 26 zajedno sa tasterima 27 i 28 čine celinu 36 koja uključuje odnosno isključuje elektromotor.

Isključenje elektromotora možemo izvršiti preko tastera 28 . Mehanizam 29 koji se sada koristi za uklučenje i isključenje elektromotora kod bimetalnih sklopki , može se upotrebni u sklopu novog rešenja zaštite monofaznih elektromotora. Treba naglasiti da se mehanizam u ovom slučaju koristi bez bimetala . Pritiskom na dugme 31 odnosno 32 vršimo uključenje odnosno isključenje elektromotora . Poluga 33 služi za isključenje mehanizma 29 preko koga se isključuje elektromotor. Elektromagnet 30 pričvršćen je za kućište mehanizma i ima funkciju da u odredjenom momentu povuče polugu 33. U toku rada elektromotora kada usled njegovog opterećenja na već opisan način dodje do aktiviranja releja 25, njegova kontaktna pločica iz položaja "m" prelazi u položaj "k" tako da se uključuje elektromagnet 30 koji povlači polugu 33 čime dolazi do isključenja elektromotora. Mehanizam 29 zamenjuje elektromagnetnu sklopku 26 zajedno sa tasterima 27 i 28.

Način inđustriske ili druge primene pronalaska

Prekidač za zaštitu monofaznog elektromotora je jednostavne konstrukcije , može se proizvoditi upotrebom elemenata koji se proizvode u našim fabrikama Prekidač za zaštitu monofaznog elektromotora može naći široku primenu , jer se monofazni elektromotori koriste u velikom broju slučajeva, kao što su:

-za pokretanje pumpi za vodu (hidrofora)

-za pokretanje malih mlinova

-za pokretanje stolarskih mašina

-za pokretanje malih strugova i si.

Snaga monofaznih elektromotora iznosi do 2,2 kW, u svim slučajevima prekidač za njihovu zaštitu je primenljiv.

Mogućnost široke primene ovog prekidača opravdala bi njegovu proizvodnju.

Claims (2)

1. Prekidač za zaštitu monofaznog elektromotora, naznačen time, što je provodnik (0) vezan za priključak (A) elektromagnetne sklopke (26), fazni provodnik (R) vezan je za priključke (B) i (C) elektromagnetne sklopke (26), provodnik (34) vezan je za priključak (B') elektromagnetne sklopke (26), provodnik (35) vezan je za priključak (A') elektromagnetne sklopke (26), otpornik (9) i promenljivi kondenzator (10) vezani su paralelno tako da su jednim krajem spojem za provodnik (35) a drugim krajem za grecov spoj (8), drugi kraj grecovog spoja vezanje za otpornik (7) koji je drugim krajem spojen za provodnik (34), za početak primara transformatora (2) vezan je provodnik (34), primar transformatora (2) ima pet izvoda tako da je sijalica (4) povezana jednim krajem za početak primara a drugim krajem za četvrti izvod, sekundar transformatora (2) je u kratkom spoju, kraj primara transformatora (2) vezan je za početak drugog dela primara tansformatora (3), provodnik (35) vezan je za početak prvog dela primara transformatora (3), krajevi prvog i drugog dela primara transformatora (3) vezani su za priključke elektromotora (1), krajevi sekundara transformatora (3) preko diode (5) vezani su za kremi kalem miliampermetra (6), za plus pol grecovog spoja (8) povezani su : pozitivan pol polarisanog kondenzatora (11) otpornik (12) minus pol zener diode (13) plus pol foto diode (14), za krajeve foto diode vezan je taster prekidač (15), za minus pol foto diode vezani su: otpornik (19) minus pol zener diode (23) plus pol polarisanog kondenzatora (17) i jedan kraj prekidača (16), drugi kraj prekidača (16) vezanje za plus pol polarisanog kondenzatora (18) , drugi kraj otpornika (19) vezan je za plus pol polarisanog kondenzatora (20) i jedan kraj prekidača (21), drugi kraj prekidača (21) vezan je za plus pol polarisanog kondenzatora (22), plus pol zener diode (23) vezanje za bazu tranzistora (24), plus pol izvora jednosmerne struje provodnikom (p) vezanje za metalni deo miliampermetra (6) koji prema kazaljki instrumenta ima malu omsku otpornost, graničnik (q) povezan za kolektor tranzistora (24) i jedan kraj kalema releja (25), za minus pol grecovog spoja (8) povezani su minus pol polarisanog kondenzatora (11) otpornik (12) pozitivan pol zener diode (13) minus pol polarisanih kondenzatora (18) (17) (22) i (20) i drugi kraj kalema releja (25), priključak (n) releja (25) provodnikom (37) vezan je za priključak (b) kalema elektromagnetne sklopke (26), priključak (m) releja (25) provodnikom (38) vezanje za jedan kraj taster prekidača (28), nulti provodnik (0) izvora naizmenične struje vezan je za priključak (a) kalema elektromagnetne sklopke (26), taster prekidač (27) povezan je za priključke (C) i (C ), taster prekidač (28) drugim krajem je vezan za priključak (C) elektromagnetne sklopke (26).

2. Prekidač za zaštitu monofaznog elektromotora prema patentnom zahtevu 1 i varijanti 1, naznačen time, što je mehanizam (29) u električnoj vezi sa elementima prekidača (P) iz zahteva 1, tako što je nulti provodnik (0) izvora naizmenične struje vezan za priključak (D) mehanizma (29) i priključak (d) kalema (30) mehanizma (29), fazni provcKinik (R) vezan je za priključak (E) mehanizma (29) i priključak (k) releja (25), priključak (e) kalema (30) vezanje za priključak (n) releja (25), provodnici (34) i (35) jednim krajem vezani su za priključke mehanizma (29) a drugim krajem za elemente prekidača (P).