SU961027A1 - Устройство дл защиты асинхронного двигател от перегрузки - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты электродвигателей переменного тока.

Известно устройство дл  защиты источника тока от анормальных режимов. Данное устройство содержит измеритель тока, выполнен- ный на магнитоуправл емом контакте, который помещен в магнитный экран и расположен непосредственно на токоведущей щине источника питани . Магнитоуправл емый контакт установлен в катушке, соединенной последовательно с двум  посто нными и одним переменным резисторами. Названна  последовательна  цепочка включена параллельно первому стабилитрону, а также последовательно соеданеннь1м второму стабилитрону и резистору , шунтирующему управл ющий переход тиристора. При этом параллельно второму стабилитрону подключен геркон, соединенный последовательно с ограничительным резистором . Анод первого стабилитрона непосредственно , а катод через резистор подключен к источнику посто нного тока. С зажимами источника соединена, кроме того, катушка рас

ценител , включенна  последовательно с тиристором .

При номинальных токах в главной (контролируемой ) цепи контакт геркона разомкнут . Это обеспечиваетс  стабилизацией напр жени , подаваемого на катушку геркона-, до соответствующего уровн  и подбором величины переменного резистора так, чтобы суммарный магнитный поток управл ющей катушки и токоведущей шины не достигал порога срабатывани  магнитоуправл емого контакта.

По мере увеличени  контролируемого тока (аварийный режим) и достижени  результирующей намагничивающей силой ампер-витков срабатывани  геркона, его контакт замыкаетс , подава  на тиристор положительное управл ющее напр жение. Силова  структура последнего открываетс , катушка рас2Q цепител  автомата обтекаетс  током и отклю иет силовую цепь 1.

Claims (2)

1. Однако устройство имеет низкую надежность работы, обусловливаемую ускоренным механическим износом контактных пластин геркона, помещенных в переменное магнитное поле и совершающих периодическое движение определенной амплитуды с частотой переменного тока сети (например, 50 Гц в промышленных электроустановках), а также, низкую точность работы, определ емую разбр сом ампер-витков срабатывани  геркона, доход щим до 20-30% от величины магнитодвижущей силы срабатывани . Така  нестабильность замыкани  обусловлена наличием немаг нитного зазора между контактными пластинами геркона, незначительное изменение которого приводит к изменению магнитного потока в межконтактном зазоре при одной и той же величине магнитодвижущей силы. Кроме того, устройство имеет ограниченную область применени  из-за возможности ложного срабатывани  при двигательном характере нагрузки , когда при пуске происходит кратковременное увеличение тока силовой цепи сверх номинального. При зтом произойдет недопустимое отключение нагрузки устройством . Наиболее близким по технической сущнос ти к предлагаемому  вл етс  устройство дл  защиты трехфазного электродвигател  от перегрузки, содержащее три последовательные цепочки, подключенные к источнику посто нного тока: исполнительный элемент и тиристор, резистор и врем задающий конденсатор, переменный резистор и уп равл юща  катушка геркона. При этом параллельно упом нутому конденсатору подсое динен магнитоуправл емый контакт с последовательно включенным вторым переменным резистором, а также . 5Т1равл ющий переход тиристора, щунтированный резистором и соединенный последовательно с динистором. Результирующа  магнитодвижуща  сила (МДС), действующа  на датчик устройства - геркон, выставл етс  таким образом, чтобы минимальное ее значение превосходило намаг ничивающую силу его возврата. Тогда при номинальном токе защищаемого злектродвигател  геркон замкнут, щунтиру  вместе с последовательно включенным вторым переменным резистором врем задающий конденсатор . Это обусловливает низкий уровень зар да названного конденсатора, недостаточный лл  включени  динистора, а следовател но, и отпирани  тиристора. Исполнительный элемент при этом обесточен. По вление перегрузки двигател  сопровож даетс  увеличением контролируемой герконом переменной МДС. В отрицательный ее полупериод при вычитании из посто нной подма1Л1ичивающей МДС мгновенное значение результирующего магнитного пол  становитс  меньше уровн  возврата геркона. 74 Последний размыкаетс , дещунтиру  врем задающий конденсатор. Разность потенциалов на его обкладках начинает возрастать. В положительный полупериод МДС достигает порога срабатывани  - геркон замыкаетс . Процессы коммутации геркона и зар да конденсатора повтор ютс  ежепериодно. Устройством отрабатываетс  установленна  вьщержка времени, по истечении которой включаетс  динистор, создава  цепь прохождени  тока зшравлени  тиристора. Отпирание последнего обусловливает подачу напр жени  на исполнительный элемент устройства, который отключает перегруженный двигатель от сети 21. 1 Однако известное устройство обладает невысокой чувствительностью, св занной с завышением МДС, действующей на геркон, до уровн  замыкани . Дл  возврата геркона в разомкнутое состо ние может потребоватьс  значительна  контролируема  переменна  намагничивающа  сила, в отрицательную полуволну вычитаема  из посто нной (так как коэффициент возврата геркона невелик). При наличии данной защиты двигатель, следовательно , может подвергатьс  перегрузкам, на которые не реагирует устройство. Оно не обеспечивает, таким образом, достаточного уровн  надежности защиты электрического двигател . Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности работы устройства , а также надзжности защиты двигател . Цель достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем датчик тока на магнитоуправл емом контакте, размещенном внутри управл ющей катушки, расположенной между токоведущей шиной и магнитным экраном, и тиристор, управл ющий переход которого, защунтированный резистором, подсоединен через динистор к конденсатору врем задающей RC-цепочки, причем тиристор, соединенный последовательно с обмоткой исполнительного элемента, подключен к источнику посто нного тока, к которому присо; единены магнитоуправл емый контакт и его управл юща  катунжа, соединенный последовательно с резисторами, тем, что к фазе, близ которой расположен геркон, подключена его втора  введенна  управл юща  катущка , соединенна  последовательно с резистором и диодом, катод которого подключен к следующей по чередованию, по отнощению к упом нутой фазе, а врем задающа  цепочка шунтирована размыкающим контактом исполнительного элемента и присоединена через диод к указанному магнитоуправл емому контакту. На фиг. 1 представлена принципиальна  электрическа  схема устройства дл  защить асинхронного двигател  от перегрузки; на фиг. 2 - диаграмма изменени  магнитодвижущих сил F. Устройство содержит датчик на магнитоуправл емом контакте 1, снабженном катушками управлени  2 и 3. Катушка 2, соединенна  последовательно с переменным резистором 4 (резистором регулировки тока срабатывани  устройства), подключена к источнику посто нного тока U. Датчик расположен между токоведущей шиной фазы А и магнитным экраном 5. Катушка 3 с последовательно включенными резистором 6 и диодом 7 присоединена к фазам А и С источника питани . К геркону 1 через диод подсоединена врем задающа  RC-цепочка 9 и 10. Конденсатор 10 последней через динистор 11 подключен к управл ющему переходу тиристора 12, катод которого соединен с отрицательным , а анод - через исполнительный элемент 13 - с положительным зажимом источника посто нного тока. Врем задающа  R цепочка 9, 10 шунтирована размыкающим контактом 14 магнитного пускател  защищае мого двигател  15. Анод диода 8 присоединен к источнику питани  устройства через резистор 16. Управл юща  цепь упом нутого тиристора 12 шунтирована резистором 17. На фиг. 2, где дана диаграмма изменени  магнитодвижущихс  сил F воздействующих на геркон 1 (фиг. I) устройства FCP и FB - магнитодвижущие силы срабатывани  геркона и возврата соответственно; F, - МДС катушки 2 (фиг. 1); р2 - МДС катущки 3 (фиг. 1); РЗ - контролируема  МДС токоведущего проводника фазы А; РЗ и РЗ - отрицательные полупериоды контролируемой МДС при граничных значени х фаз; Ч:-30° - граничный сдвиг фазы РЗ относительно р2 в сторону oneрежени ; - то же, в сторону отставани ; Р - суммарна  МДС, воздействую ща  на геркон; со - кругова  .частота переменного тока сети; ti - момент времени размыкани  геркона при перегрузке; t2 момент замыкани  геркона при перегрузке. Устройство работает следующим образом. На геркон воздействуют три пол : посто нное магнитное попе катушки 2; поле по жительных полупериодов тока, пропорционального линейному напр жению ид , создаваемое катушкой управлени  3; контролируемое переменное поле токоведушего проводника фазы А. Величина первой упом нутой магнитодвижущей силы Р| регулируетс  переменным резистором 4 и выставл етс  несколько большей МДС возврата геркона РВ (фиг. 2), чем обеспечиваетс  нахождение замыкающего геркона 1 в замкнутом состо нии после кратковременного превышени  намагничивающей силой порога срабатывани  Ррр. Амплитуда МДС второй катушки р2 устанавливаетс  большей разности Рср-Рв- Это обеспечивает срабатывание геркона под действием намагничивающей силы FI + РЗ . Контролируема  синусоидальна  МДС РЗ (как и ток фазы А) отстает от напр жени  этой фазы (д ) на угол Ч-0-90°. В свою очередь, U/. сдвинуто относительно ид в сторюну опережени  на 30 эл. град. Следовательно, сдвиг фаз МДС р2 и РЗ ограничиваетс  диапазоном углов -30° Ц . В этом случае амплитуда отрицательной полуволны двух граничных по фазе кривых РЗ и РЗ как и любой промежуточной РЗ попадает в интервал отсутстви  МДС р2 (фиг. 2). Тем самым обеспечиваетс  стабильность суммы мгновенных значений Р Pj + р2 + + РЗ, необходимой дл  размыкани  геркона (т.е. достижени  уровн  РВ), Иными словами, размыкание магнитоуправл емого контакта 1 происходит при одном и том же значении контролируемого тока независимо от его фазы. При совпадении фаз МДС р2 и РЗ (простейший случай), если амплитуда РЗ превышает величину разности PI-РВ (суммарна  МДС - сплошна  крива  на фиг. 2), то в момент времени tj происходит размыкание геркона (Р РВ), а в момент tj - возвращение в исходное состо ние, т.е. замыкание (Р Рср)- Такой периодический процесс коммутации геркона имеет место в режиме перегрузки защищаемого двигател . В нормальном режиме амплитуда РЗ не превышает разность PI-.PB- Установкой величины Р резистором 4 может быть получена люба  требуема  уставка тока срабатывани  устройства. Если превышение контролируемым током его номинального значени  кратковременно, то процесс коммутации геркона , заканчиваетс  и он переходит в замкнутое состо ние (например, при завершении пуска двигател ). С целью исключени  вли ни  на датчик устройства - геркон 1 с управл ющими катушками 2,3 внешних магнитных полей, а также полей фаз В и С, он размещаетс  в магнитном экране 5. Необходима  величина и форма тока управлени  катушки 3 обеспечиваютс  включеиием в схему устройства (фиг. 1) резистора 6 и диода 7. В отключенном состо нии защищаемого асинхронного электродвигател  (АД) схема обесточена (источник U подключаетс  при пуске двигател ). 8 нормальном режиме работы АД, когда в схему подано напр жение, геркон 1 шунтируег цепь 8, 9, 10 зар да конденсатора 10, Динистор 11, следовательно, заперт, ток управлени  тиристора 12 отсутствует - последний закрыт. Исполнительный элемент 13 при этом обесточен. Блокировочный контакт 14 пускател  двигател  разомкнут. При перегрузке двигател  происходит периодаческое размыкание геркона 1 и деmyFrrHpoBBHHe цепи зар да конденсатора 10. Через резистор 16, диод 8, резистор 9 происходит его зар д. В момент достижени  напр жением конденсатора 10 порога включени  динистора 11 по вл етс  управл ющий ток тиристора 12. Его отпирание приводит к срабатыванию исполнительного элемента 13 и отключению защищаемого двигател  магнитным пускателем, контакт 14 которого замыкаетс . Одновременно обес точиваетс  вс  схема. Предлагаемое устройство обеспечивает обратнозависимую от тока выдержку времени. Действительно, с увеличением контролируемого тока и намагничивающей силы Fj замыкание геркона происходит раньше и интервалы времени ежепериодного зар да кондеислтора увеличиваютс . Напр жение послед него, следовательно, достигает уровн  вкл ченил динистора 11 быстрее. Врем  срабаты вани  устройства в целом уменьшаетс . Резистор 16 повыщает стабильность работы тнристора 12. Введение контакта 14 исключает срабатывание устройства при частьк пусках защищаемого двигател , когда ток превышает номинальный и происходит зар д конденсатора 10. Врем  одного пуска недостаточно дл  срабатывани  устройства, а при каждой остановке двигател  замыкаетс  контакт 14 и через резистор 9 происходит разр д конденсатора 10. В предложенном устройстве за счет перио дического подмагничивающего пол  F достигаетс  люба  стейенБ сближени  F, и FB, т.е. дл  срабатывани  устройства достаточно малое изменение контролируемой МДС, а ел дователыю, и тока двигател . Устройство, таким образом, обеспечивает любой, наперед заданный уровень чувствительности. Исключением начального зар да врем задающего ковденсатора при номинальном токе двигател  может быть снижена емкость указанного конденсатора, необходима  дл  создани  той же выдержки времени. Кроме того, повыщаетс  точность работы устройства , так как при одном и том же времени срабатывани  предлагаемого устройства и включение динистора в первом происходит на более крутом участке кривой з р да врем задающеГо конденсатора, а следовательно , разброс параметров динисторов не приводат к заметной погрешности, как во втором из перечисленных. Последний фактор обусловливает повышение надежности защиты асинхронного двигател  от перегрузок. Формула изобретени  Устройство дл  защиты асинхронного двигател  от перегрузки, содержащее датчик тока на магнитоуправл емом контакте, размещенном внутри зшравл ющей катушки, расположенной между токоведущей шиной и магнитным экраном, и тиристор, управл ющий переход которого, зашунтированный резистором, подсоединен через диннстор к конденсатору врем задающей RC-цепочки, причем тиристор, обмоткой соединеш1ыи последовательно с исполнительного элемента, подключен к источнику посто нного тока, к которому присоединены магнитоуправл емый контакт и его управл юща  катушка, соединенные последовательно с резисторами, отличающеес  тем, что, с целью повышенн  чувствительности и точности работы устройства , а также надежности зашиты двигател , к фазе, близ которой расположен геркон, подключена его втора  введенна  управл юща  катущка, соединенна  последовательно с резистором и диодом, катод которого подключен к следующей по чередованию, по отношению к упом нутой фазе, а врем задающа  цепочка шунтирована размыкающим контактом исполнительного элемента и присоединена через диод к указанному магнитоуправл емому контакту. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 377936, кл. Н 02 И 7/12, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке N 2939275/24-07, кл. Н 02 Н 7/085, 13.06.80.

   15

   (риг.1

   д}(/г.2.