Устройство для температурной защиты электродвигателя

Устройство для температурной защиты электродвигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик (n)675518 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено160577 (21) 2486972/24-07 с присоединением заявки Но (51))И. Кл.2

Н 02 Н 5/04

Н 02 Н 7/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 250779, Бюллетень ))о 27 (53) УДК 621 316..925 (088.8) Дата опубликования опйсания 250779 (72) Авторы изобретения

В.Г, Стройников н Н.М. Шакула (7) ) Заявитель

Коммунарский горно-металлургический институт (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для температурной защиты обмоток электродвигателей, применяемых в шахтах.

Причинами, вызывающими аварию электродвиГатейей, могут быть перегрузка, однофазная нагрузка, несимметрия напряжения, механические повреждения, 1О нарушения в системе вентиляции. Потери в обмотке, являющиеся основной причиной ее перегрева, растут значительно быстрее полных потерь.,Если для ЗОВ перегрузки полные потери:возрастают на 39%, то нагрев обмотки увеличивается при этом на 70% выше нагрева при номинальной нагрузке.При опрокидывании или заторможенном рото° ре электродвигателя по его обмоткам протекает пусковой ток Уи, вызывающий О очень быстрый нагрев изоляции. Температура изоляции за короткий йромежуток времени может достигать больших значений, чуо резко сокращает срок службы изоляции.

Анализ IlpH H аварийности асинхронных электродвигателей показывает, что в большинстве случаев электродвйгатели выходят иэ строя вследствие повреждения обмоток статора, на долю

Которых приходится более 60% всех видов отказов. Поэтому вопрос защиты электродвигателей от недопустимого перегрева не потерял своей актуальности.

В последние годы при теПловых исследованиях и особенно при эксплуатационном контроле температуры электрических машин наряду с проволочныья применяются полупроводниковые термометры сопротивления (ПТС) — термисторы и позисторы .

Небольшие по размерам, этн элементы закладываются в лобовые части обмотки статора перед ее пропиткой и капсулированием (покрытием обмотки специальным защитным слоем), и осуществляют "контроль теплового состояния обмотки.

Характеристики изменения сопротивления показывают, что с ростом температуры сопротивление термисторов резко падает, а у позисторов оно, наоборот, увеличивается, Обычно ПТС включаются в электрическую схему, позволяющую преобразовать изменения физических свойств полупроводника от температуры в электрический сигнал. нормальных режимах, однако, большинство шахтных электродвигателей (например, комбайновые) работают в условиях частых пусков или даже в режиме заторможенного ротора.В таких режимах термодатчики обладают значительной динамической погрешностью (инерционностью), Применение теплопроводящих компаундоЬ-для заполнения воздушных промежутков между обмоткой и термодатчиком незначительно улучшает действие средств температурной защиты, позволяя стабилизировать величину динамической погрешности.

Применение известного устройства в.шахтных условиях затруднительно с точки зрения обеспечения необходимого уровня безопасности. Так как термочувствительная цепь датчика имеет тепловой контакт с фазными обмотками статора, то для уменьшения опасности перехода напряжения сети на напряжение цепи управления необходимо применять дополнительную изоляцию термодатчика от обмотки, что приводит к увеличению erо инерционности, Устройство температурной защиты при обрыве провода в фаэной обмотке работает малоэффективно, В этом режиме, практически не ограниченном во времени по сравнению с симметричной трехфаэной перегрузкой, электродвигатель может еще некоторое время работать, однако фактическая перегрузка требует быстрого отключения его от сети.

Обычно электропривод горнодобывающих машин работает от источников электроснабжения соизмеримой мощности, что приводит к значительным колебаниям напряжения в шахтных сетях.

Для обеспечения стабильности параметров срабатывания защитное устройство необходимо питать от источника стабилизированного напряжения, а это приводит к усложнению схемы.

Цель изобретения - повысить надежность работы и обеспечить ускоренное ерабатывание защиты при обрыве провода в фаэной обмотке электродвигателя.

Это достигается тем, что в известном устройстве, содержащем источник, три термодатчика, установленные на обмотках электродвигателя и включенйые на вход блока управления с токоч вым ключом на транзисторах, выход которого подключен к исполнительному органу - тиристору, источник питания устройства" выполнен в виде трех дополнительных обмоток, индуктивно связанных с фазными обмотками статора и соединенных последовательно с тремя термодатчиками, образующими три раздельные термочувствительные цепочки с обмотками статора, а блок управления его выполнен на трех насыщающихся трансформаторах с тороидальными . магнитопроводами, входы которых подключены к трем раздельным термочувст3 675518 4

Известно устройство, в котором позисторы, вмонтированные в три обмотки электродвигателя, являются частью схемы триггерного усилителя постбянногб тока, выполненного на двух транзисторах и резисторах flj. При нормальной работе двигателя сопротивление поэис- 5 торов мало, один иэ транзисторов закрыт, а другой открыт. Выходное рбле обтекается током, контакты его замкнуты и магнитный пускатель двигателя включен. При аварии сопротивление позисторов резко возрастает, второй транзистор открывается, а первый тран= эистбр закрывается. Реле размыкает свои контакты, и двигатель отключается. 15

Известны и другие устройства температурной защиты электродвигателя с применением поэисторов f2) .

Известно также устройство тепловой защиты электродвигателей переменного тока, связанное с магнитным пускателем f3) . .- - -- "B данном устройстве цепь термосо-противления питается от дополнительной обмотки, индуктивно связанной с обмоткой контактора и установленной на магнитопроводе контактора. Последовательно с термосопротивлением включается промежуточное реле, размыкающие контакты которого включены в цепь втягивающей катушки контактора, а 3О замыкающие - параллельно термосопротивлению.Известно также устройство для температурной защиты электродвигателя, содержащее источник питания, термодат-35 чики, установленные на обмотках электродвигателя, блок управления, выполненный в виде токового ключа, исполнительный орган - тиристор, отключающий аппарат (43 . 40

Токовый ключ, состоящий иэ двух транзисторов, работает по принципу сравнения управляющего напряжения, получаемого с делителя, выполненного на резисторе и термодатчиках, с напря-45 жением с другого делителя, выполненного на резисторе и потенциометре.

Если управляющее напряжение меньше опорного, то один иэ транзисторов открыт, и на управляющей цепи тиристора 5р имеется сигнал, открывающий его. Обмотка отключающегО аппарата обтекается током, и он включает электродвигатель..При повышении температуры до пороговой резко увеличивается сопро-, тивление термодатчиков (одного или всех) . В результате другой транзистор открывается, а тнристор запирается, обесточивая обмотку отключающего аппарата.

Основные недостатки данного устрой6О стза следует разделить на несколько категорий.

Терморезисторы обеспечивают доста- точно высокую точность слежения за нагревом, обмоток электродвигателя в

Формула изобретения

5 675 вительным цепочкам, а выходы подклю чены к однополупериодным полупроводниковым выпрямителям со сглаживающими конденсаторами, включенными параллельно переходам эмиттер-база транзисторов, причем эмиттеры-коллекторы транзисторов соединены между собой после- 5 цовательно, и соединяют анод с управляющим электродом тиристора.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит термочувстви- !О тельные цепочки 1, состоящие из термодатчиков 2, 3 и 4 с положительным температурным коэффициентом и дополнительных обмоток 5, б и 7, индуктивно связанных с фазными обмотками ста- (5 тора, насыцающиеся трансформаторы 8, 9 и 10 с тороидальными магнитопроводами. полупроводниковые диоды 11, 12 и 13, сглаживающие конденсаторы 14, 15 и 16, транзисторы 17, 18 и 19 токового ключау исполнительный орган тиристор 20; отключающий аппарат 21; обмотку 22 отключающего аппаратау конденсатор 23, диод 24; демпфирующий диод 25 ; контакты 26 и 27 отключающе- >> го аппарата; кнопки Пуск 28 и Стоп 29.

Устройство температурной эащитыэлектродвигателя работает следующим образом.

При нажатии кнопки Пуск 28 обмотка 22 отключающего аппарата обтекается форсированным током, позволяюцим надежно притянуть якорь, замкнуть контакты 2б, шунтирующие кнопку Пуск, и разомкнуть контакты 27.

С момечта разьыкания контактов 27 вводится в действие конденсатор 23, обеспечивающий еце некоторое время форсированный режим работы отключающего аппарата 21 в течение которого 40 производится запуск электродвигателя.

Индуктивный в дополнительных обмотках 5, б, 7 ток, через термодатчики 2, 3 и 4, имеющие тепловой койтакт с фазными обмотками статора, подает- 45 ся на вход насьпаающихся трансформаторов 8, 9 и 10 с тороидальными магнитопроводами из феррита, выполняющих функцию ограничителей:и отделяющих гальванически термочувствительную цепь от цепи управления. Выходы трансформаторов 8, 9 и 10 подключены к однополупериодным полупроводниковым выпрямителям ll, 12 и 13 со сглаживающими конденсаторами 14, 15 и 16. Под-55 заряженные конденсаторы 14, 15 и 16 осуществляют управление транзисторами 17, 18 и 19, образующих при последсвательном соединении эмиттеров-коллекторов токовый ключ, соединяющий 6О анод с управляющим электродом тиристора 20. При нормальных условиях пуска токовый ключ из транзисторов 17, 18 и 19 осуществляет управление исйолнительным органом-тириотором 20, коммутирующим конденсатор 23. Конденсатор

518 6

23 разряжается. Благодаря этому обмотка 22 отключающего аппарата обтекается током, достаточным для удержания якоря, и осуществляется работа электродвигателя.

При повышении температуры до поро)говой резко увеличивается сопротивление термодатчиков 2, 3 и 4 (одного или всех), ток в термочувствительных цепочках (одной или всех) резко уменьшается.За счет этого сигнал на выходе насыщающихся трансформаторов 8,9 и 10 (одного или всех) практически отсутствует.Транзисторы 17,18 и 19 закрываются (один или все),тиристор 20 теряет управление и запирается.Конденсатор 23 быстро заряжается, обесточивад обмотку 22 отключающего аппарата. Контакты 26 размыкаются,замюкаются контакты 27,шунтирующие конденсатор 23, и отключающий аппарат подготавливается к дальнейшей работе.

Предлагаемое устройство обеспечивает ускоренное отключение электродвигателя, работаюцего в неполнофазном режиме: с оборванной фазой или обрывом провода в фазной обмотке — для электродвигателей с соединением фазных обмоток статора в звезду; с обрывом провода в фазной обмотке — для электродвигателей с соединением фаэных обмоток статора в треугольник.

Предлагаемое устройство имеет большую точность слежения эа температурой изоляции статора электродвигателя в особо опасных режимах благодаря уменьшению динамической погрешности; устраняется опасность перехода напряжения сети на напряжение цепи и управления.благодаря применению насыщающихся трансформаторову ускоряется отключение электродвигателя тгри обрыве провода в фазной обмотке статора; зависимость параметров срабатывания от колебаний напряжения незначительна.

Экономическая целесообразность применения изобретения определяется увеличением срока службы электродвигателя между капитальными ремонтами, уменьшением общего числа отказов электрооборудования. Предлагаемое устройство температурйой. зациты может применяться для защиты от перегрева мощных электродвигателей как общепромышленного, так и специального исполнения, а также для ,тепловой защиты IaaxTHHx трансформаторов с одновременной защитой их от неполнофазных режимов работы.

Устройство для температурной защиты электродвигателя, содержащее источник питания, три термодатчика, установленные на обмотках электродвигателя и включенные на вход блока управления с токовык ключом на транзисто1

7 675518 8 рах, к выходу которого подключен ис- проводниковым выпрямителям со сглажиполнительный орган — тиристор, о т - вающими конденсаторами, включенными л и ч а ю щ е е с я тем, что, с параллельно переходам эмиттер-баз а целью повышения надежности работы и транзисторов, причем эмиттеры-коллекповышения быстродействия защиты при торы транзисторов соединены последообрыве провода в фазной обмотке, ис- вательно и включены между анодом и точник питания его-выполнен в виде 5 управляющим электродом тиристора. трех дополнительных обмоток, индуктив- Источники информации, принятые во — но связанных с фаэными обмоткамй ста- внимание при экспертизе тора и соединенных последовательно с 1. Авторское свидетельство СССР тремя термодатчиками в три раздельные ....:Р 432631, Н 02 Н 7/085р 1972. термочувствительные цепочки, а блок (Q 2. Авторское свидетельство СССР управления его выполнен.на трех насы- Р 433586 H 02 H 7/08, 1972. щающихся трансформаторах с тороидаль- 3. Нечаев Г.К. Термосопротивления ными магнитопроводами, входы которых в температурном контроле, Киев, подключены к трем раэдельнйй -термо- Гостехиздат УССР, 1959, с. 180. .чувствительным цепочкам, а выходы 5 4. Авторское свидетельство СССР подключены к однополупериодным полу- у 357644, Н 02 Н 7/08, 1971 °

Составитель Л. Васькова

Ре акто О, Стенина Те О.Анд ейко Корректор 0 Билак

Эакаэ 4323/45 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж»35 Ра ская наб

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4