RS49679B - Prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora - Google Patents

Description

a) Oblast tehnike iz koje je pronalazak

Predmetni pronalazak uopSteno posmatrano spada u oblast elektrotehnike, tačnije u

prekidače kod kojih prekomema struja otvara kontakte deluje automatskim oslobađanjem mehaničke energije, koja je akumulisana predhodnirn stavljanjem u dejstvo povratnog mehanizma sa mehaničkim pogonom, po međunarodnoj klasifikaciji patenata (MKP) ovaj pronalazak je označen klasifikacicmim simbolom H 01 H5/00

b) Tehnički problem

Kako zaštiti trofazni elektromotor od preopterećenja, nesimetrije faza i nestanka jedne

ili dve faze, a da pri tom karakteristike elektromotora ostanu iste. Prekidač štiti trofazni elektromotor tako Što opterećenje elektromotora, nesimetriju ili nestanak faze pretvara u električni signal, kojim napaja elemente čija je funkcija da preko elektromagnetne sklopke isključe elektromotor.

c) Stanje tehnike

Uređaj koji se koristi za zaštitu elektromotora zasniva se na bimetalnom principu. Kao

dopunska zaštita trofaznih elektromotora koriste se:

1. Rele prisutnosti faza, kao zaštitni sklop u slučaju ispada jedne ili dve faze.

2. Rele asimetrije faza, kao zaštitni sklop od ispada bilo koje faze ili smanjenja napona i pomeranja faznog ugla bilo koje faze.

"Prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora " objedinjuje sva tri uređaja i ima tehničke prednosti nad bimetalnom zaštitom čiji su nedostaci : uticaj spoljne temperature na funkcionisanje i tromost prilikom funkcionisanja. Novi prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora reagujc na nesimetriju struja koju prima elektromotor, što kod postojećih rešenja nije slučaj.

d) Opis rešenja tehničkog problema

Prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora je novina koja omogućava dobru zaštitu

elektromotora od preopterećenja, nesimetrije i nestanka jedne ili dve faze.

Izlaganje suštine pronalaska

Suština pronalaska je u tome da se opterećenje , nesimetrija ili nestanak jedne odnosno dve faze pretvori u zajednički električni signal, kojim se napajaju elementi prekidača, čija je funkcija da preko elektromagnetne sklopke isključe trofazni elektromotor i tako zaštite od pregorevanja namota.

Kratak opis slike nacrta

Slika 1- predstavlja šematski prikaz veze elemenata prekidača "P" i trofaznog

elektromotora 1.

Slika 2-prikazuje vezu mehanizma 18 kod postojećih prekidača za startovanje

elektromotora sa relejem 14.

Slika 3-predstavlja šematski prikaz veze elektromagneta 19 i releja 14

Slika 4-prikazuje šemu veza provodnika: 23, 24 i 25 u sklopu mehanizma 18 sa

provodnicima: R, S, T.

Detaljan opis pronalaska

Trofazni elektromotor 1 napaja se strujom iz mreže (fazama R, S i T ) preko elektromagnetne sklopke 15. Faze R, S, T povezane su za priključke A, B, C , elektromagnetne sklopke 15 Na rednoj vezi sa elektromotorom nalazi se mali trofazni trasformator 2, koji ima tri stuba na kojima se nalaze navoji primara i sekundara. Provodnici 23, 24 i 25 povezani su jednim krajem za priključke A , B , C elektromagnetne sklopke 15 a drugim krajem priključeni za početke navoja primara 3 trofaznog transformatora 2. Navoji primara 3 kroz koje prolazi struja elektromotora 1 načinjeni su od bakarne žice odgovarajućeg preseka a broj navoja treba da omogući da pad napona na krajevima primara za nazivnu struju ne bude veći od 0,5 V. Izlazi iz trafoa obeleženi su oznakama U, V, W, provodnici 26, 27 i 28 povezuju, izlaz trafoa sa trofaznim elektromotorom 1. Navoji sekundara 4 jednim krajem povezani su za krajeve primara na istom stubu a drugi krajevi povezani su u zajedničku, tačku 'z'

(zvezdište). Broj navoja sekundara treba da odgovara naponu od 220 V u zavisnosti od površine jezgra transformatora. Navoji primara i sekundara na istom stubu moraju biti motani tako da se njihovi magnetni fluksevi oduzimaju, tu treba uzeti u obzir smerove. struja koje proriču kroz primar i sekundar. Promenljivi otpornik 5 smanjuje struju kroz kalem sekundara na srednjem stubu transformatora. Osim smanjenja struje , promenljivi

otpornik 5 menja ugao struje u odnosu na napon. To ima za posledicu da zajednička tačka sekundara 'z' ima veći potencijal u odnosu na nulti provodnik. Navoji primara i sekundara su u magnetnoj sprezi . Kada se poveća struja elektromotora koja prolazi kroz namotaj primara, povećava se struja sekundara transformatora 2. Sa povećanjem struje sekundara , pad napona na promenljivom otporniku 5 se povećava , pa je zbir struja kroz sva tri navoja sekundara veći, Sto ima za posledicu povećanje potencijala tačke "z" u odnosu na nulti provodnik.

U idealnim uslovima kada su intenziteti napona triju faza jednaki , međusobno fazno pomereni za 120 stepeni i kada struje primara jednake i fazni uglovi u odnosu na napone tih faza isti a da je vrednost promenljivog otpornika S jednaka nuli, onda bi tačka "z" bila na nultom potencijalu. Namotaj sekundara na prvom stubu transformatora drugim krajem povezan je za jedan kraj tastera 6, dok je drugi kraj tastera vezan za tačku "z". Taster 6 služi za ispitivanje ispravnosti uređaja. Pritiskom na ovaj taster prekida se strujno kolo sekundara na prvom stubu transformatora, što ima za posledicu povećanje potencijala tačke "z". Na ovaj način može se proveriti ispravnost ostalih elemenata i bez potrošača (elektromotora).

Između tačke "z" i nultog potencijala nalaze se elementi, koji kontrolišu napon između dveju tačaka a u cilju isključenja elektromotora radi njegove zaštite u slučaju preopterećenja ili nesimetrije faza . Otpornik 8 nalazi se između tačke "z" i nultog provodnika , njegova funkcija je da napon između ovih tačaka održava na potrebnom nivou za rad ostalih elemenata u slučajevima nesimetričnosti opterećenja , nesimetričnosti faza i preopterećenja elektromotora. Dioda 7 propusta struju kojom se pune kondenzatori 9 i 11. Kapacitivnost kondenzatora 9 povećava se uključivanjem prekidača 10, za kapacitivnost kondenzatora U. Vreme punjenja ovih kondenzatora do određenog napona je ustvari vreme za koje elektromotor radi pod nesimetrijom napona i struja ili pod preopterećen]em do isključenja.

Otpornik 12 služi za pražnjenje kondenzatora 9 i 11. Njegova vrednost moia biti velika, kako bi struja koja proriče kroz njega bila mala i nebi ometala punjenje kondenzatora. Ovaj otpornik ima zadatak da posle isključenja elektromotora isprazni kondenzatore 9 i 11 kako bi se posle izvesnog vremena mogao ponovo uključiti elektromotor. To je adekvatno bimetalu koji se zagreje usled preopterećenja elektromotora i potrebno je neko vreme za njegovo hlađenje kako bi se ponovo startovao elektromotor.

Zener dioda 13 propusta struju , kada napon na kondenzatoru 9 postigne vrednost koja je određena karakteristikom zener diode. Tada se aktivira rele 14 tako da dolazi do spajanja priključaka "p" i "m" odnosno "q" i "n" preko kontaktnih pločica a dolazi dolazi do odvajanja kontakata "q" i "k" čime se isključuje elektromagnetna sklopka 15 i dolazi do isključenja elektromotora 1. Kontakt<M>q" releja 14 provodnikom 30 povezan je za jedan kraj tastera 17, dok je drugi kraj tastera povezan za priključak "D" elektromagnetne sklopke 15 . Provodnik 29 povezuje kontakt "k'releja 14 sa priključkom "a" kalema elektromagnetne sklopke 15. Napon pod kojim zener dioda 13 propusta struju mora biti veći od nazivnog napona releja 14 jer postoji pad napona na samoj zener diodi. Na osnovu opisanih elemenata moraju se definisati otpornosti promenljivog otpornika 5 i otpornika 8 jer od njihove usklađenosti u sklopu ostalih elemenata zavisi efikasnost zaštite trofaznog elektromotora.

Prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora ima opseg jačine struje za koji je namenjen npr. (2-4)A, (4-6)A, (6-8)A itd. Za najmanju struju u datom opsegu promenljivi otpornik 5 ima najveću vrednost, nju ćemo odrediti tako da napon na otporniku 8 bude 1/2 napona zener diode 13 kada ona propusta struju. To praktično znači pri nazivnoj struji (npr. 2A) promenljivi otpornik5treba da izazove razliku struja sekundara 4 tako da se na otporniku 8 koji spaja tačke "z" i "0" dobije napon 1/2 napona zener diode 13 kada propusta struju . Sve ovo uraditi pri simetriji napona i simetričnom opterećenju. Sa tako određenim vrednostima promenjivog otpornika 5 i otpornika 8, povećati simetrično struje primara transformatora za 20% u tom slučaju pad napona na otporniku 8 treba da postigane vrednost tako da zener dioda posle punjenja kondenzatora 9 i 11, propusta struju i aktivira rele 14 koji isključuje elektromagnetnu sklopku. Ukoliko u slučaju simetričnog povećanja struja od 20% ne dobijemo napon na otporniku 8 koji je adekvatan naponu zener diode 13 da ona propusta struju, onda treba povećati vrednost otpornika 8 . To treba uraditi ukoliko je razlika u prvom i drugom slučaju mala . Ako to nije moguće sa malom pramenom otpora onda treba povećati broj navoja primara 3 na sva tri stuba transformatora i ponoviti postupak određivanja promenljivog otpornika 5 i otpornika 8. Kada dobijemo željene vrednosti otpora, trebamo napon jedne faze smanjiti preko autotransformatora za 20% od nominalane vrednosti i u tom slučaju izmeriti napon na otporniku 8 koji treba da omogući posle punjenja kondenzatora 9 da zener dioda propusti struju. Ako postignemo željeni cilj znači da smo za datu vrednost struje odabrali dobre vrednosti elemenata Na promenljivom otporniku 5 treba zabeležiti položaj za datu vrednost jačine struje (ako smo uzeli opseg 2-4 A, onda je to položaj za 2A). Trebamo izmeriti napon na otporniku 8 za taj slučaj, zatim simetrično povećati struju primara 3 na vrednost 2,5A i podešavanjem promenjivog otpornika 5 dolazimo do vrednosti napona na otporniku 8 kao u predhodnom slučaju i taj položaj promenljivog otpornika 5 zabeležiti za vrednost struje 2,5A. To isto učiniti za 3 A, 3,5A, 4A. Širina opsega za koji će biti primenljiv prekidač zavisi od pada napona na krajevima primara koji ne treba da bude veći od 0,5V za nazivnu struju, ograničenje opsega je i jačina struje sekundara koja je ograničena presekom žice. Za drugi opseg struja treba adekvatno smanjiti broj navoja primara 3 i ponoviti postupak usklađivanja otpora. Vrednost jačine struje za koju prekidač može biti primenljiv nije ograničena. Treba reći da u svim slučajevima broj navoja sekundara za dato magnetno jezgro ostaje isti. Kapacitivnosti kondenzatora 9 i 11 treba uzeti tako da se startovanje elektromotora omogući za optimalno vreme u zavisnosti od pogona koji pokreće , bez opasnosti da u toku startovanja dođe do njegovog isključenja.

Taster 16 služi za uključenje elektromagnetne sklopke 15 odnosno startovanje elektromotora 1, dok se tasterom 17 vrši njegovo isključenje.

Na praktičnom primeru rada elektromotora videćemo funkcionisanje prekidača. U momentu uključenja elektromotora , struja je nekoliko puta veća od nominalne vrednosti, to ima za posledicu povećanje struje sekundara 4. Promenljivi otpornik 5 smanjuje struju sekundara na srednjem kalema i time se dobija napon na otpqmiku 8 koji je veći od nazivnog napona zener diode 13. Kondenzator 9 puni se strujom preko diode 7. Kada elektromotor postigne nominalnu brzinu , struja se smanjuje na nazivnu vrednost a samim tim napon na otporniku 8 se smanjio, tako da se kondenzator 9 prazni preko otpornika 12. U toku rada ukoliko dođe do preopterećenja elektromotora ponovo dolazi do povećanja napona na otporniku 8 i ukoliko to opterećenje traje do punjenja kondenzatora 9 naponom kada zener dioda 13 propusti struju, dolazi do aktiviranja releja 14 čime se isključuje elektromotor. To će se isto desiti ukoliko u toku rada elektromotora dođe do nesimetrije napona . Mehanizam 18 za startovanje elektromotora koristi se bez bimetala. Faze R, S i T priključene su za mahanizam 18, na izlazu iz mehanizma povezani su provodnici 23, 24 i 25 koji napajau strujom transformator 2 i elektromotor 1. Provodnici 31 j 32 povezuju priključke "x" i "y" elektromagneta 19 sa prikljuScima "p" i "q" releja 14. Pritiskom na dugme 20 odnosno 21 vršimo isključenje odnosno uključenje elektromotora. Poluga 22 služi za isključenje mehanizma preko koga se isključuje elektromotor 1. Elektromagnet 19 pričvršćen je za kućište mehanizma 18 i ima funkciju da povuče polugu 22 kada se aktivira rele 14 i time isključuje elektromotor. Elektromagnet 19 načinjen je od 2 namota čiji su počeci vezani za faze "R" i "S" a drugim krajem za priključke "p" i "q" releja 14. Prikljušci "m" i "n" kod releja su kratko spojeni i povezani za nulti provodnik.

Kada se rele uključi dolazi do spajanja priključaka "p" i "m" kao i prikljušci "q" i "n" preko kontaktnih pločica i time su oba navoja elektromagneta uključena . Elektromagnet 19 sa dva kalema omogućava da dođe do isklučenja elektromotora u slučaju da jedna od faza "R" ili "S" bude isključena.

Načinindustriske ili druge primene pronalaska

Prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora je jednostavne konstrukcije, može se proizvoditi upotrebom elemenata koji se proizvode u našim fabrikama.

Prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora može naći široku primenu, jer se trofazni elektromotori koriste u velikom broju slučajeva, kao što su:

-za pokretanje stolarskih mašina

-za pokretanje strugova

-za pokretanje mlinova

-za pokretanje pumpi za vodu

-za pokretanje kompresora

-za pokretanje mnogih mašina u industriji i dr.

Kako se ovaj prekidač može proizvoditi za sve opsege jačine struja, to može biti primenljiv svuda bez obzira na snagu elektromotora.

Mogućnost široke primene ovog prekidača opravdalo bi njegovu proizvodnju.

Claims (2)

1. Prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora, naznačen time, što su faze iz mreže (R, S i T) povezane za prikljuke (A,B,C) elektromagnetne sklopke (15) , provodnici (23, 24 ,25) vezani su jednim krajem za priključke (A' 3' ,C) elektromagnetne sklopke (15) a drugim krajem za početke namota primara (3) trofaznog transformatora (2), kraj primara (3) na prvom štabu transformatora vezan je u tački (U) za kraj sekundara (4) na istom stubu i provodnik (26), kraj primara (3) na drugom stubu transformatora vezan je u tački (V) za kraj sekundara (4) na istom stubu i provodnik (27), kraj primara (3) na trećem stubu transformatora vezan je u tački (W) za kraj sekundara (4) na istom stubu i provodnik (28), Provodnici (26, 27, 28) drugim krajem vezani su za trofazni elektromotor (1), početak navoja sekundara (4) na prvom stubu transformatora (2) vezan je za taster prekidač (6) dok je drugi kraj tog prekidača vezan za zvezdište (Z), početak navoja sekundara (4) na drugom stubu vezan je za potenciometar (5) dok je drugi kraj potenciometra vezan za zvezdište (Z), početak navoja sekundara (4) na trećem stubu vezan za zvezdište (Z), pozitivan pol diode (7) i jedan kraj otpornika (8) vezani su za zvezdište (Z), za negativan pol diode (7) vezani su pozitivan pol polarisanog kondenzatora (9) jedan kraj prekidača (10) jedan kraj otpornika (12) i negativan pol zener diode (13), prekidač (10) drugim kraj em vezanje za pozitivan pol polarisanog kondenzatora (11), pozitivan pol zener diode (13) vezan je za jedan kraj kalema releja (14), za nulti provodnik (0) vezani su drugi kraj otpornika (8) negativan pol polarisanog kondenzatora (9) negativan pol polarisanog kondenzatora (11) drugi kraj otpornika (12) drugi kraj kalema releja (14) i priključka (b) kalema elektromagnetne sklopke (15) , fazni provodnik (R) vezan je za priključak (D') elektromagnetne sklopke (15) i jedan kraj taster prekidača (16), za priključak (D) elektromagnetne sklopke (15) vezani su drugi kraj taster prekidača (16) i jedan kraj taster prekidača (17), provodnik (30) povezuje drugi kraj taster prekidača (17) i priključak (q) releja (14), provodnik (29) povezuje priključak (k) releja (14) i priključak (a) kalema elektromagnetne sklopke (15).

2. Prekidač za zaštitu trofaznog elektromotora prema patentnom zahtevu 1 i varijanti 1, naznačen time, što je mehanizam (18) električno povezan sa elementima prekidača( ?)iz zahteva 1, tako što su faze ( R, S, T) vezane za priključke (M, N, K) mehanizma (18), provodnici (23, 24, 25) jednim krajem vezani su za priključke (M\ N', K' ) mehanizma (18) a drugim krajem vezani su za početke namota primara (3) trofaznog transformatora (2), navoj kalema (19) načinjen je iz dva jednaka dela, za početak prvog dela navoja kalema (19) vezana je faza (S), za kraj (x) prvog dela navoja vezan je provodnik (31) koji je dragim krajem povezan za priključak (p) releja (14), za početak drugog dela navoja kalema (19) vezana je faza (R), za kraj (y) drugog dela navoja vezan je provodnik (32) koji je drugim krajem vezan za priključak (q) releja (14), nulti provodnik (0) je vezan za priključke (m) i (n) releja (14).