SU1690067A1 - Устройство дл защиты электродвигател от перегрузки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности функционировани . Цель достигаетс  тем, что устройство содержит трехфазный источник 1 переменного тока, выход которого соединен с первым входом блока 2 управлени ,.двигатель 4, с валом которого св зан тахометр 5, и первый компаратор 7, второй вход которого соединен .с выходом задатчика 8 порога по ускорению. Кроме того, вход формировател  11 импульсов соединен с выходом блока 10 задержки, а выход - с вторым входом блока 2 управлени . Выход его соединен с входом датчика 3 тока, первый выход которого соединен с двигателем 4, а второй выход - с входом преобразовател  12 тока. 2 ил.

Description

со

С

Изобретение относитис  к электротехнике .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности функционировани .

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что повышение надежности функционировани  устройства достигаетс  за счет введени  в алгоритм работы устройства информации о токе электродвигател  и о тенденции двигател  к ускорению, а также за счет введени  режима блокировки двигате- л  и режима автоматического повторного запуска. Известно, что наиболее частым не- нормальным режимом дл  электродвигателей  вл етс  перегрузка током.. Прохождение повышенных токов сверх определенного времени опасно дл  электродвигателей . Основной опасностью сверхтоков дл  электродвигател   вл етс  сопровождающее их повышение температуры отдельных частей и, в первую очередь, обмоток. Повышение температуры ускор ет износ изол ции обмотки и снижает срок службы электродвигател .

Защита электродвигател  должна быть такой, чтобы она, с одной стороны, защищала от недопустимых перегрузок, а с другой - давала возможность наиболее полно использовать перегрузочную характеристику двигател  при его пуске. Это противоречивое условие решаетс  в предлагаемом устройстве за счет введени  канала токовой перегрузки, на выходе которого по вл етс  сигнал логической единицы в момент превышени  TOKQM через двигатель заданного порога допустимого тока. По сигналу токовой перегрузки происходит отключение электродвигател  через заданную выдержку времени, если сигнал перегрузки не блокируетс  сигналом о наличие разгонка, т.е.

о чэ о о о

vj

сигналом о том, что ротор двигател  не только вращаетс , но имеет тенденцию к увеличению скорости вращени . Сигнал о наличии тенденции к ускорению позвол ет сократить интервал времени, задаваемый в блоке задержки, до величины, необходимой дл  исключени  ложных срабатываний защиты от помех, что, в свою очередь, исключает вбзможность перегрева и выхода из стро  двигател , во-первых, в случае токовой перегрузки, не привод щей к снижению частоты вращени  электродвигател , во- вторых, при пуске (из-за пусковых сверхтоков ) в случае заторможенного ротора. Кроме того, за счет введени  формировател  импульсов автоматизирован режим перезапуска электродвигател .

На фиг.1 приведена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напр жений: а) эпюра выходного напр жени  преобразовател  тока U т(д) (I - разгон двигател , II - рабочий режим, III - перегрузка, IV - аварийное отклонение, V - контактный пуск), где Unopl - значение допустимого тока двигател , В; f - функциональна  зависимость напр жени  U оттока двигател  д; б) эпюра выходного напр жени  второго компаратора, где логическа  единица - сигнал о перегрузке двигател  по току, а нуль - отсутствие перегрузки; в) эпюра выходного напр жени  тахометра, которое пропорционально скорости вращени  двигател , т.е. U f(w), f - функциональна  зависимость напр жени  U от скорости двигател  м ; г) эпюра выходного напр жени 

i. df(u) вычислител  ускорени  U j , где

Unop уставка, характеризующа  минимально допустимое приращение скорости вращени  двигател ; t - врем  вращени ; д) эпюра выходного напр жени  первого компаратора , где логическа  единица - сигнал об ускорении двигател , а нуль -- отсутствие ускорени ; е) эпюра выходного напр жени  схемы блокировки перегрузки, где логическа  единица - сигнал аварийной перегрузки , а нуль - отсутствие аварийной перегрузки; ж) эпюра выходного напр жени  формировател  импульсов, где логическа  единица - отключение электродвигател , логический нуль - включение электродвигател , Хзад - врем  задержки отключени  двигател , формируемое в блоке задержки после по влени  сигнала аварийной перегрузки.

Предлагаемое устройство (пример конкретной реализации защиты двигател  от перегрузки) содержит трехфазный источник 1 переменною тока, выход которого соединен с первым входом блока 2 управлени , выход которого соединен с входом датчика 3 тока, первый выход которого подключен к входу электродвигател  4, на валу которого

находитс  тахометр 5, выходное напр жение которого, пропорциональное скорости вращени  двигател  4, подаетс  на вход вычислител  6 ускорени , выход которого сое- динен с первым входом первого

0 компаратора 7, второй вход которого соединен с задатчиком 8 порога по ускорению, а выход соединен с первым входом схемы 9 блокировки перегрузки, выход которой соединен через последовательно включенные

5 блок 10 задержки и формирователь 11 импульсов с вторым входом блока 2 управлени , при этом второй выход датчика 3 тока соединен с входом преобразовател  12 тока , выходное напр жение которого, пропор0 циональное току через двигатель 4, подаетс  на первый вход второго компаратора 13, второй вход которого соединен с задатчиком 14 порога перегрузки по току, а выход - с вторым входом схемы 9 блокиров5 ки перегрузки.

В качестве первого и второго компараторов могут быть использованы интегральные компараторы, например 597САЗ. Преобразователь тока, выходное напр же0 ние которого пропорционально току через двигатель, может быть выполнен путем включени  конденсатора в качестве нагрузки выпр мител . В качестве задатчика порога перегрузки потоку, задатчика порога по

5 ускорению и вычислител  производной мо1- гут быть использованы операционные усилители средней точности, включенные соответственно по схеме параметрических стабилизаторов напр жени  и дифференци0 ального звена. В качестве тахометра может быть использован тахогенератор и аналоговый датчик скорости вращени , состо щий i из последовательно соединенных импульс- ного датчика скорости вращени , формиро5 вател  калиброванных импульсов и ФНЧ. Схема блокировки перегрузки запрещает прохождение сигнала токовой перегрузки двигател  при наличии тенденции электродвигател  к ускорению и может быть выпол0 йена на элементах, выполн ющих функцию штрих Шеффера, В качестве блока задержки может быть использована врем зэдаю- ща  RC-цепочка, соединенна  с интегральным компаратором, например

5 597САЗ, имеющим фиксированный порог срабатывани . В качестве формировател  импульсов, выходное напр жение которого управл ет включением и выключением двигател , может быть использован интегральный таймер 1006ВИ1, включенный посхеме

одновибратора. В качестве вычислител  6 ускорени  может быть использована схема аналогового дифференциатора, выполненного на операционном усилителе средней точности. В качестве блока управлени  мо- гут быть использованы реле или контактор с трем  группами контактов, выбранные из услови  протекани  через них тока, необходимого дл  нормальной работы двигател , например контактор КНЕ.ОЗО.

Устройство дл  защиты двигател  от перегрузки работает следующим образом,

В алгоритм работы устройства заложена параллельна  обработка -информации о токе, протекающем через двигатель, и о тен- денции двигател  к ускорению.

С помощью датчика тока 3 и преобразовател  тока 12 происходит преобразование тока, протекающего через двигатель 4, в пропорциональное ему напр жение. Этот аналоговый сигнал с помощью второго компаратора 13 квантуетс  по уровню, вырабатываемому в задатчике 14 порога перегрузки по току. С выхода второго компаратора 13 дискретный сигнал, в котором логическа  единица сигнализирует о наличии токовой перегрузки, а логический нуль - об отсутствии перегрузки, поступает на второй вход схемы 9 блокировки перегрузки . В то же врем  напр жение пропорцио- нальное скорости вращени  двигател  4 и вырабатываемое с помощью тахометра 5, поступает на вход вычислител  6 ускорени , выходное напр жение которого пропорционально производной, по скорости, т.е.

dffw;

U L , Это напр жение с помощью

первого компаратора 7 квантуетс  по уровню , вырабатываемому в задатчике 8 порога по ускорению. С выхода первого компарато- ра 7 оцифрованный сигнал, в котором логическа  единица сигнализирует о наличии тенденции двигател  4 к ускорению, а логический нуль - об отсутствии ускорени , поступает на первый вход схемы 9 блокировки перегрузки.

Схема 9 блокировки перегрузки по

своей сути  вл етс  коммутирующим эле ментом, т.е. при наличии разрешающего сигнала на управл ющем входе входной

-сигнал без изменений передаетс  на выход. При наличии на управл ющем входе (вх.1) схемы 9 блокировки перегрузки логического нул  сигнал перегрузки по току, приход щий с выхода второго компаратора 13 на второй вход схемы 9 блокировки перегрузки , без изменений передаетс  на выход последней . Если на управл ющем входе (вх.1) схемы 9 блокировки перегрузки присутствует логическа  единица, сигнализирующа  о

наличии ускорени  двигател , то на выходе схемы 9 блокировки - сигнал логического нул . Запуск блока задержки происходит только при по влении на выходе схемы 9 блокировки сигнала логической единицы, несущей информацию о том, что через двигатель 4 протекает недопустимо большой ток, а двигатель 4 при этом не увеличивает свою скорость вращени . Задержанный в блоке 10 задержки на заданную выдержку времени сигнал логической единицы (причем выдержка выбираетс  из услови  исключени  ложных срабатываний устройства)  вл етс  запускающим дл  формировател  импульсов. Формирователь 11 импульсов формирует калиброванный по длительности импульс, который, поступа  на второй вход блока 2 управлени , отключает на врем  действи  импульса электродвигатель 4. По окончании импульса происходит контрольный пуск двигател  4 и, если причины, вызвавшие срабатывание устройства защиты, устранены, то предлагаемое устройство не вли ет на нормальную работу двигател  4, а если на двигателе 4 по-прежнему присутствует токова  перегрузка и нет информации об ускорении, то двигатель 4 вновь отключаетс  с задержкой т.3ад на врем , задаваемое в формирователе 11 импульсов. Врем , на которое при аварии выключаетс  двигатель , выбираетс  таким, чтобы двигатель 4 не перегревалс .

Рассмотрим работу устройства дл  двух случаев: дл  нормального режима и дл  заторможенного ротора.

Во-первых, при включении двигател  4, т.е. при подаче напр жени  на неподвижный электродвигатель, сопротивление его мало, и ток через двигатель 4 имеет макси- мальное-значение. По мере увеличени  скорости вращени  ток, потребл емый электродвигателем, мен етс  сначала мало и только при приближении к номинальному значению быстро спадает до номинального. До тех пор пока ток через двигатель 4 превышает величину допустимого, на выходе второго компаратора 13 присутствует сигнал логической единицы, котора  сигнализирует о наличии токовой перегрузки. В то же врем  на выходе первого компаратора присутствует сигнал логической единицы, котора  сигнализирует об ускорении двигател  4. Этот сигнал, поступа  на первый вход схемы 9 блокировки,перегрузки, запрещает прохождение сигнала о токовой перегрузке , поступающего с выхода второ го компаратора 13 на второй вход схемы 9Вло- кировки перегрузки, на выходе которой присутствует сигнал логического нул . В момент времени ti значение тока через двигатель 4 становитс  меньше величины допустимого тока, и на выходе второго компаратора по вл етс  сигнал логического нул , который сигнализирует об отсутствии токовой перегрузки двигател  4. Поэтому даже при отсутствии сигнала запрета на первом входе схемы 9 блокировки перегрузки на выходе последней присутствует сигнал логического нул , что позвол ет электродвигателю 4 продолжать нормально работать.

Во-вторых, при пуске двигател  4 с заторможенным ротором через него протекают пусковые токи, которые намного превышают допустимые токи. При этом на втором входе схемы 9 блокировки перегруз- ки присутствует логическа  единица, В это же врем , так как скорость двигател  не увеличиваетс , на первом чвходе схемы блокировки присутствует сигнал логического нул . Сигнал логического нул  не преп тст- вует прохождению сигнала токовой перегрузки через схему 9 блокировки. Этот сигнал перегрузки через заданную выдержку т.зад по вл етс  на выходе блока задержки и запускает формирователь импульсов, логическа  единица на выходе которого, поступа  на бторой вход блока 2 управлени , отключает двигатель 4 на калиброванный по длительности интервал времени, после чего производитс  контрольный пуск и т.д.

Таким образом, такое выполнение устройства позвол ет повысить надежность работы, во-первых, за счет отключени  электродвигател  в случае токовой перегрузки, не привод щей к снижению скорости вра- щени  (при увеличении момента сопротивлени  нагрузки и одновременном увеличении напр жени  питани , подводимого к двигателю); во-вторых, за счет сокращени  задержки отключени  электро- двигател  при заторможенном ротоI

N ч

BblX.1

ре; в-третьих, за счет исключени  ложного отключени  электродвигател  в случае зат нувшегос  пуска, из-за неблагопри тных климатических и т желых механических факторов при наличии тенденции двигател  к ускорению; в-четвертых, за счет реализации режима контрольного пуска (автоматического повторного запуска).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  защиты электродвигател  от перегрузки, содержащее блок управлени , первый вход которого предназначен дл  подключени  к трехфазному источнику переменного тока, тахометр, предназначенный дл  установки на валу защищаемого двигател , первый компаратор, вход которого соединен с выходом задатчика порога по ускорению, и блок задержки, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности функционировани , в него введены вычислитель ускорени , схема блокировки перегрузки, формирователь импульсов, датчик тока, преобразователь тока, второй компаратор и задатчик порога перегрузки по току, при этом вход вычислител  ускорени  соединен с выходом тахометра , а выход - с другим входом первого компаратора, вход формировател  импульсов соединен с выходом блока задержки, а выход - с вторым входом блока управлени , выход которого соединен с входом датчика тока, первый выход которого имеет клеммы дл  подключени  к двигателю, а второй выход соединен с входом преобразовател  тока , выход которого соединен с первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с задатчиком порога перегрузки по току, а выход -.с вторым входом схемы блокировки перегрузки, первый вход которой соединен с выходом первого компаратора , а выход - с входом блока задержки.

   lfa.2

   Фиг Л