RU2031509C1 - Inductive load with protective device - Google Patents
Inductive load with protective device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2031509C1 RU2031509C1 SU5065751A RU2031509C1 RU 2031509 C1 RU2031509 C1 RU 2031509C1 SU 5065751 A SU5065751 A SU 5065751A RU 2031509 C1 RU2031509 C1 RU 2031509C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- winding
- motor
- starting
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 50
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 101100545204 Danio rerio zdhhc18a gene Proteins 0.000 description 1
- 101150018368 Pigv gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Motor And Converter Starters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов и бытовой техники для обеспечения пуска и защиты однофазных асинхронных электродвигателей. The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of general industrial mechanisms and household appliances to ensure the start-up and protection of single-phase asynchronous electric motors.
Для обеспечения надежного запуска однофазного асинхронного электродвигателя переменного тока используется вспомогательная пусковая обмотка, которая подключается к сети переменного тока на момент запуска двигателя, а после выхода двигателя на рабочий режим отключается от сети. To ensure reliable start-up of a single-phase asynchronous AC motor, an auxiliary starting winding is used, which is connected to the AC network at the time of engine start, and after the motor enters the operating mode, it is disconnected from the network.
В частности, известно устройство для пуска однофазного асинхронного электродвигателя, содержащее двухполюсный переключатель, электромагнитное реле с контактом, выпрямительный диод, времязадающую RC-цепь, фазосдвигающий элемент. In particular, a device is known for starting a single-phase asynchronous electric motor, comprising a bipolar switch, an electromagnetic relay with a contact, a rectifying diode, a timing RC circuit, and a phase-shifting element.
Недостатком этого устройства является наличие механического контакта в цепи питания пусковой обмотки, что может вызвать помехи в цепи питания, искрение, снижение надежности работы в результате окисления контакта, а также снижение надежности запуска при увеличении нагрузки на валу двигателя. The disadvantage of this device is the presence of a mechanical contact in the power supply circuit of the starting winding, which can cause interference in the power supply circuit, sparking, reduced reliability due to oxidation of the contact, as well as a decrease in the reliability of starting when the load on the motor shaft increases.
Этого недостатка лишена схема запуска и управления электродвигателя переменного тока, выполненная на твердотельных элементах и содержащая электронную безыскровую схему, вырабатывающую сдвинутый по фазе ток для питания пусковой обмотки электродвигателя. This drawback is deprived of the circuit for starting and controlling an AC electric motor, made on solid-state elements and containing an electronic sparkless circuit that generates a phase-shifted current to power the starting winding of the electric motor.
Недостаток этой схемы - сложность реализации и отсутствие средств защиты электродвигателя от перегрузки. The disadvantage of this scheme is the difficulty of implementation and the lack of protective equipment for the motor against overload.
С другой стороны, известен ряд устройств, которые обеспечивают защиту однофазного асинхронного электродвигателя от перегрузки. On the other hand, a number of devices are known which provide protection of a single-phase asynchronous electric motor against overload.
В частности, известно устройство для защиты электродвигателя с рабочей и пусковой обмотками, содержащее электромагнитный выключатель, катушка которого подключена в цепь рабочей обмотки, и тепловое реле с биметаллическим элементом, включенным в цепь рабочей обмотки двигателя, и с нагревательной обмоткой, включенной в цепь пусковой обмотки. In particular, it is known a device for protecting an electric motor with a working and starting windings, comprising an electromagnetic switch, the coil of which is connected to the working winding circuit, and a thermal relay with a bimetallic element included in the working winding circuit of the motor, and with a heating winding included in the starting winding circuit .
Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловленная наличием механических контактов и биметаллического теплового элемента в цепи питания. The disadvantage of this device is the low reliability due to the presence of mechanical contacts and a bimetallic thermal element in the power circuit.
Этого недостатка лишено устройство для защиты электродвигателя от перегрузки, содержащее включенный в цепь защищаемого электродвигателя датчик тока, выпрямитель, датчик температуры окружающей среды, квадратор, аналого-частотный преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, реверсивный счетчик, управляемый делитель частоты, блок выявления остановки двигателя, блок выявления пускового режима двигателя, блок выявления токовой недогрузки двигателя, блок выявления сверхтока двигателя, сумматор, блок сигнализации, исполнительный орган и выключатель цепи защищаемого двигателя. The device for protecting the electric motor against overload is deprived of this drawback, comprising a current sensor, a rectifier, an ambient temperature sensor, a quadrator, an analog-to-frequency converter, an analog-to-digital converter, a reversible counter, a controlled frequency divider, a motor stop detection unit, included in the circuit of the protected electric motor engine start-up detection unit, engine current underload detection unit, engine overcurrent detection unit, adder, alarm unit, executive gan circuit breaker and the protected motor.
Недостатком этого устройства является сложность и отсутствие средств для запуска двигателя, имеющего вспомогательную обмотку. The disadvantage of this device is the complexity and lack of means for starting an engine having an auxiliary winding.
Существуют также устройства, объединяющие в себе функции пуска и защиты электродвигателей. There are also devices that combine the functions of starting and protecting electric motors.
В частности, известно устройство для пуска и защиты электродвигателей, имеющих рабочую и пусковую обмотки, состоящее из двух тепловых элементов, один из которых соединен с пусковой обмоткой и характеризуется медленным срабатыванием, а другой соединен с рабочей обмоткой и отличается быстрым срабатыванием. In particular, it is known a device for starting and protecting electric motors having a working and starting winding, consisting of two thermal elements, one of which is connected to the starting winding and is characterized by a slow response, and the other is connected to the working winding and is characterized by a quick response.
Недостатком этого и подобных ему устройств является наличие механических контактов в цепи питания обмоток, а также достаточно высокая инерционность срабатывания при возникновении перегрузки, что может привести к выходу электродвигателя из строя. The disadvantage of this and similar devices is the presence of mechanical contacts in the power supply circuit of the windings, as well as a sufficiently high inertia of operation when an overload occurs, which can lead to the failure of the electric motor.
Прототипом выбран электропривод переменного тока, содержащий двигатель с рабочей и пусковой обмотками, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первой шине питания, и электронную схему управления двигателем, содержащую выпрямитель и осуществляющую функцию запуска двигателя. The prototype is an AC drive containing an engine with a working and starting windings, the first terminals of which are interconnected and connected to the first power bus, and an electronic motor control circuit containing a rectifier and performing the function of starting the engine.
Недостатком этого устройства является отсутствие в нем средств защиты электродвигателя от перегрузок по току и недостаточно высокая надежность запуска, так как отключение пусковой обмотки происходит по факту истечения заданного времени, а не по факту установления номинального рабочего режима. The disadvantage of this device is the lack of protective equipment for the electric motor against overcurrents and insufficiently high starting reliability, since the starting winding is disconnected upon the expiration of a predetermined time, and not upon the establishment of a nominal operating mode.
Цель изобретения - повышение надежности запуска двигателя и обеспечение его защиты от перегрузки по току без использования контактных систем. The purpose of the invention is to increase the reliability of starting the engine and ensuring its protection against overcurrent without the use of contact systems.
Цель достигается тем, что в электроприводе переменного тока, содержащем двигатель с рабочей и пусковой обмотками, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первой шине питания, и электронную схему управления двигателем, содержащую выпрямитель, согласно изобретению, в электронную схему управления введены трансформатор тока, линейный преобразователь тока в напряжение, пиковый детектор, формирователь импульсов, пороговое устройство, счетчик импульсов, блокинг-генератор, логические элементы ИЛИ, "Нет", НЕ, усилитель, а также первый и второй ключи с двусторонней проводимостью; первичная обмотка трансформатора тока включена в цепь питания рабочей обмотки последовательно с первым ключом, управляющий вход которого соединен с выходом блокинг-генератора и с информационным входом элемента "Нет", выход которого через усилитель подключен к управляющему входу второго ключа, выводы которого через пусковую обмотку и первый ключ подсоединены к шинам питания; вторичная обмотка трансформатора тока подключена к линейному преобразователю и к входам пикового детектора, выход которого соединен с входом порогового устройства, соединенного выхода с управляющим входом элемента "Нет" и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого через элемент НЕ соединен с выходом счетчика импульсов и управляющим входом блокинг-генератора, а выход - с установочным входом счетчика, счетный вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, подключенного входом к выходу выпрямителя, соединенного входами с шинами питания. Кроме того, к выходу выпрямителя подключен стабилизатор напряжения для питания узлов электронной схемы управления. The goal is achieved in that in an AC electric drive containing a motor with operating and starting windings, the first terminals of which are interconnected and connected to the first power bus, and an electronic motor control circuit comprising a rectifier, according to the invention, a current transformer is inserted into the electronic control circuit , a linear current-to-voltage converter, a peak detector, a pulse shaper, a threshold device, a pulse counter, a blocking generator, OR gates, "No", NOT, an amplifier, as well as first and second switches with bilateral conductivity; the primary winding of the current transformer is included in the power supply circuit of the working winding in series with the first key, the control input of which is connected to the output of the blocking generator and with the information input of the No element, the output of which through the amplifier is connected to the control input of the second key, the conclusions of which are through the start winding and the first key is connected to the power bus; the secondary winding of the current transformer is connected to the line converter and to the inputs of the peak detector, the output of which is connected to the input of the threshold device, the output connected to the control input of the element "No" and to the first input of the OR element, the second input of which through the element is NOT connected to the output of the pulse counter and the control input of the blocking generator, and the output is with the installation input of the counter, the counting input of which is connected to the output of the pulse shaper connected to the output of the rectifier connected by the inputs with power rails. In addition, a voltage regulator is connected to the output of the rectifier to power the nodes of the electronic control circuit.
Достижение цели изобретения обеспечивается тем, что единая электронная схема управления обеспечивает функции не только запуска, но и защиты двигателя от перегрузки по току, при этом выполнение указанных функций осуществляется без использования механических контактов, т.е. безыскровым методом. Кроме того, отключение пусковой обмотки происходит по факту установления номинального тока через рабочую обмотку двигателя, что предотвращает преждевременное или запаздывающее отключение пусковой обмотки, обеспечивая более надежный запуск двигателя. The achievement of the objective of the invention is ensured by the fact that a single electronic control circuit provides functions not only of starting, but also protecting the motor from overcurrent, while performing these functions is carried out without the use of mechanical contacts, i.e. sparkless method. In addition, the starting winding is disconnected upon the establishment of the rated current through the working winding of the motor, which prevents premature or delayed shutdown of the starting winding, ensuring a more reliable starting of the motor.
На фиг.1 приведена схема электропривода; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу. Figure 1 shows a diagram of an electric drive; figure 2 - diagrams explaining his work.
Электропривод содержит электрический двигатель 1 с рабочей и пусковой обмотками 2, 3 и электронную схему 4 управления двигателем. Электронная схема 4 содержит трансформатор 6 тока, линейный преобразователь 7 тока в напряжение, пиковый детектор 8, формирователь 9 импульсов, пороговое устройство 10, счетчик 11 импульсов, элемент НЕ 12, элемент ИЛИ 13, блокинг-генератор 14, элемент "Нет" 15, усилитель 16, первый и второй ключи 17 и 18, стабилизатор 19 напряжения. The electric drive contains an
Первые выводы обмоток 2 и 3 соединены между собой и подключены к одной из шин питания. Первичная обмотка трансформатора 6 тока включена в цепь питания рабочей обмотки 2 последовательно с ключом 18 и в цепь питания пусковой обмотки 3 последовательно с ключами 17 и 18, выполненными, например, на симисторах. Вторичная обмотка трансформатора 6 тока подключена к линейному преобразователю 7, выполненному в виде эталонного резистора, и к входам пикового детектора 8. Выход выпрямителя 5 подключен к входу формирователя 9 импульсов, выполненному, например, в виде триггера Шмидта, инверсный выход которого соединен со счетным входом счетчика 11. Вход порогового устройства 10 подключен к выходу пикового детектора 8, а его инверсный выход - к первому входу элемента ИЛИ 13 и к управляющему входу элемента "Нет" 15. Пороговое устройство 10 может быть также выполнено на основе триггера Шмидта (при необходимости разгрузки выходной цепи могут быть использованы два триггера Шмидта). Выход счетчика 11 через элемент НЕ 12 подключен к другому входу элемента ИЛИ 13 и к управляющему входу блокинг-генератора 14, выход которого соединен с другим входом элемента "Нет" 15 и с управляющим входом ключа 18. Выход элемента "Нет" 15 соединен через усилитель 16 с управляющим входом ключа 17. Установочный вход счетчика 11 соединен с выходом элемента ИЛИ 13. The first conclusions of
Трансформатор 6 тока выполнен на сердечнике из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, что позволяет снизить габариты трансформатора, а также осуществить передачу амплитуды измеряемого тока с минимально погрешностью за счет незначительной величины тока подмагничивания в ненасыщенном состоянии сердечника. The
Работает электропривод переменного тока следующим образом. The AC drive operates as follows.
Сетевое напряжение подается на вход выпрямителя 5, а с его выхода - на вход стабилизатора 19 постоянного напряжения. При установлении напряжения на его выходе блокинг-генератор 14 начинает генерировать двухполярные импульсы тока (фиг.2а), которые поступают на вход схемы "Нет" 15 и на управляющий вход ключа 18, отпирая последний. При этом происходит подключение рабочей обмотки 2 к питающей сети (фиг.2б). При подключении рабочей обмотки 2 двигателя 1 наблюдается скачок потребляемого тока (фиг.2в), который улавливается вторичной обмоткой трансформатора 6 и в виде пропорционального ему напряжения на резисторе 7 поступает на вход пикового детектора 8. На выходном емкостном фильтре пикового детектора 8 формируется постоянное напряжение (фиг. 2г), обеспечивающее срабатывание порогового устройства 10 (фиг. 2д). При этом на его инверсном выходе формируется уровень логического нуля, поступающий на управляющий вход логического элемента "Нет" 15, обеспечивая прохождение импульсов с выхода блокинг-генератора 14 на выход элемента "Нет" 15 и далее через усилитель 16 на управляющий вход ключа 17 (фиг.2е). При этом пусковая обмотка 3 через открытые ключи 17 и 19 подключается к питающей сети (фиг.2ж). Mains voltage is supplied to the input of the
Частота колебаний блокинг-генератора 14 выбрана достаточно высокой, что позволяет осуществлять включение ключей 17 и 18 в каждый полупериод сетевой частоты вблизи перехода тока нагрузки через нулевой уровень. Это обеспечивает облегченный режим коммутации и минимальные искажения формы коммутирующего тока. The oscillation frequency of the
В процессе увеличения оборотов двигателя ток через его обмотки, измеряемый трансформатором 6, уменьшится (фиг.2в). При этом напряжение на выходе пикового детектора 8 также уменьшится до величины порога отпускания устройства 10 (фиг.2г). На его инверсном выходе появится уровень логической единицы (фиг. 2д), поступающий на запрещающий вход логического элемента "Нет" 15, препятствуя прохождению импульсов с блокинг-генератора на его выход (фиг. 2е), что вызывает запирание ключа (фиг.2ж). При этом пусковая обмотка 2 отключается от сети. In the process of increasing the engine speed, the current through its windings, as measured by the
В режиме защиты устройство работает следующим образом. In protection mode, the device operates as follows.
При возрастании тока, протекающего через рабочую обмотку 2 двигателя, возрастает напряжение на выходе пикового детектора 8 до величины порога срабатывания порогового устройства 10. Сигнал логического нуля с его инверсного выхода через элемент ИЛИ 13 поступает на установочный вход счетчика 11 и переводит его из режима блокировки в режим счета. На счетный вход счетчика 11 поступают импульсы удвоенной частоты питающего напряжения с выхода формирователя 9 импульсов (фиг.2з). Если к моменту времени, когда на выходе последнего разряда счетчика появится сигнал высокого уровня (фиг. 2и), ток перегрузки и соответствующее ему напряжение на выходе пикового детектора 8 не уменьшаются до уровня отпускания порогового устройства 10, указанный сигнал, пройдя через элемент НЕ 12 и через элемент ИЛИ 13, подтвердит дальнейшую работу счетчика 11 в режиме счета. Одновременно сигнал с выхода элемента НЕ 12 поступает на управляющий вход блокинг-генератора 14 и переводит его из режима генерации в режим молчания. При этом запирается ключ 18 и полностью обесточивается обмотка 2. Счетчик 11 продолжает работать до завершения полного цикла счета, определяемого емкостью счетчика 11, после чего он устанавливается в исходное состояние, режим счета возобновляется, а запрет на работу блокинг-генератора снимается. Работа устройства начинается сначала. With an increase in the current flowing through the working winding 2 of the motor, the voltage at the output of the
Если ток перегрузки успевает уменьшиться до момента появления сигнала на выходе последнего разряда счетчика 11, на выходе порогового устройства 10 появляется сигнал, блокирующий через элемент ИЛИ 13 работу счетчика. При запуске двигателя время установления номинального тока через обмотки двигателя гарантированно меньше времени от начала счета до появления сигнала на его выходе, поэтому счетчик 11 своевременно устанавливается сигналом с выхода порогового устройства 10 в режим блокировки счета, обеспечивая непрерывную работу блокинг-генератора 13. If the overload current has time to decrease until a signal appears at the output of the last discharge of the
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить и запуск, и защиту асинхронного однофазного электрического двигателя, производя отключение соответствующих обмоток, без использования механических контактов. При этом большая часть узлов электронной схемы используется для реализации обеих функций. Использование трансформатора тока позволяет своевременно реагировать на изменения тока в цепи нагрузки и исключить неоправданный перерасход энергии. Применение в устройстве блокинг-генератора позволяет получить двухполярные управляющие импульсы достаточно большой мощности, необходимые для включения симисторов при малой средней потребляемой мощности, за счет большой скважности генерируемых импульсов. Это позволяет использовать в устройстве сравнительно маломощный стабилизированный источник питания. Компактность устройства позволяет использовать его в бытовых электроприборах. Thus, the proposed device allows both the start-up and protection of an asynchronous single-phase electric motor, by disconnecting the corresponding windings without using mechanical contacts. Moreover, most of the nodes of the electronic circuit is used to implement both functions. Using a current transformer allows you to respond in a timely manner to changes in current in the load circuit and eliminate unnecessary energy overruns. The use of a blocking generator in the device makes it possible to obtain bipolar control pulses of sufficiently high power necessary to turn on the triacs at a low average power consumption, due to the large duty cycle of the generated pulses. This allows you to use a relatively low-power stabilized power source in the device. The compactness of the device allows its use in household electrical appliances.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5065751 RU2031509C1 (en) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | Inductive load with protective device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5065751 RU2031509C1 (en) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | Inductive load with protective device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2031509C1 true RU2031509C1 (en) | 1995-03-20 |
Family
ID=21614930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5065751 RU2031509C1 (en) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | Inductive load with protective device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2031509C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2276450C2 (en) * | 2000-09-18 | 2006-05-10 | Телэйр Интернешнел Аб | Method and device for controlling operation of drive unit |
-
1992
- 1992-10-13 RU SU5065751 patent/RU2031509C1/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1385214, кл. H 02P 1/42, 1986. * |
| Заявка Франции N 2138156, кл. H 01H 73/00, 1973. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2276450C2 (en) * | 2000-09-18 | 2006-05-10 | Телэйр Интернешнел Аб | Method and device for controlling operation of drive unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5761018A (en) | Variable thermal model overload in electrical switching apparatus | |
| KR910002458B1 (en) | Voltage electronic relay | |
| JPH03212180A (en) | Electronic circuit for starting singlephase induction motor | |
| JPH0710145B2 (en) | Overcurrent protection device | |
| US20080018294A1 (en) | Inductance Contactless Starter | |
| RU2031509C1 (en) | Inductive load with protective device | |
| US4359681A (en) | Alternating current power controller with DC transistor switching and an internal DC power supply | |
| RU2066084C1 (en) | Device for control of electric load | |
| JP2001333536A (en) | Non-utility generating facility | |
| RU2015596C1 (en) | Electric motor protection device | |
| JP2851485B2 (en) | Circuit breaker power supply | |
| RU2069435C1 (en) | Device for protecting ac electric engine against abnormal modes of operation | |
| SU1377955A1 (en) | Arrangement for emergency-duty protection of three-phase induction motor | |
| EP0981265B1 (en) | Microwave oven providing a security to the high-voltage-transformer | |
| SU1582308A1 (en) | Device for starting and protecting induction motor from emergency conditions | |
| RU2195762C1 (en) | Magnetic starter | |
| RU2218645C1 (en) | Device for protecting three-phase loads against phase-failure and asymmetric modes of operation | |
| CA2018831A1 (en) | A.c. power controller with short circuit and overload protection | |
| JPH025615Y2 (en) | ||
| RU1786584C (en) | Device for electric drive protection | |
| RU2055438C1 (en) | Phase-failure protective gear for three-phase electrical installation | |
| RU2050661C1 (en) | Electric drive thyristor exciter | |
| RU2168200C2 (en) | Gear for control and protection of converter | |
| EP0628975B1 (en) | Spark suppressor circuit for protection of an electrical switch, and electrical thermal appliance comprising such a circuit | |
| JPS54148221A (en) | Overload current protection circuit for dc-dc converter |