FI88833C - Elektronisk motorskyddsrelae - Google Patents

Description

! 88833

Elektroninen moottorinsuojarele. - Elektronisk motorskyddsrelä.

Esillä oleva keksintö kohdistuu elektroniseen moottorinsuojare-leeseen, jossa on hidastettu laukaisu, jossa on suojattavan kohteen lämpenemistä jäljittelevä lämpenemismalli, jossa on operaatiovahvistin ja invertoivaan tuloon johtavalla takaisin-kytkentätiellä integrointikondensaattorin ja purkausvastuksen rinnankytkentä ja joka antaa raja-arvon saavutettaessa laukaisu-signaalin .

Tällainen moottorinsuojarele tunnetaan esimerkiksi DE-kuulutus-julkaisusta 26 11 014. Tämän moottorinsuojareleen lämpenemis-mallin muodostaa operaatiovahvistin, jonka invertoivaan tuloon johtavalla takaisinkytkentätiellä on kondensaattorin ja purkaus-vastuksen rinnankytkentä . Samoin operaatiovahvistimen invertoivaan tuloon johdettu, suurimpaan vaihevirtaan verrannollinen jännite tulee täten integroiduksi ja määrätyn virta- aikainteg-raalin tapauksessa jälkeenkytketty vertailuelin antaa laukaisu-signaalin. Lämpenemisilmiöt, etenkin suojattavan laitteen, esim. moottorin, pienellä ylikuormituksella, etenevät yleensä hitaasti. Tarkka pitkän ajan yli ulottuva lämpenemismalli voidaan saavuttaa tällaisilla integrointielimillä vain hyvälaatuisilla ja siten kalliilla komponenteilla tai erikoiskytken-nöi1lä.

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on esittää elektroninen moottorinsuojarele, jonka lämpenemismalli on rakenteeltaan yksinkertainen, on pitkäaikaiselta stabiilisuudeltaan hyvä, voidaan asettaa eri aikavakioille ja voidaan testata yksinkertaisella tavalla.

P»' Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan tunnusmerkkien avulla. Keksinnön kohteen edullisia toteutusmuotoja on esitetty muissa patenttivaatimuksissa.

O O f' 7 7 2 '.· oOjO

Keksinnön mukaisen moottorinsuojareleen toimintatapaa selitetään seuraavassa erään suoritusesimerkin avulla.

Kuvio 1 esittää valvottavan moottorin syöttökytkentäjärjestelyä, kuvio 2 esittää keksinnön mukaisen elektronisen moottorinsuoja-releen kytkinkaaviota.

Kuviossa 1 valvottava moottori on merkitty viitenumerolla 110. Sitä syötetään vaihejohtimilla RST, jotka voidaan kytkeä ja erottaa sähköisesti moottorista 110 tehokatkaisijalla 100, esim. suojakytkimellä. Virtamuuntajat 1, 2, 3, joilla havaitaan vaihe-johtimissa R, S, T virtaavat virrat, on esitetty vain kaaviol-lisesti. Suojattava laite voi myös olla muuntaja tai muu ylivirralle herkkä kuorma.

Kuviossa 2 esimerkiksi sähkömoottoria syöttävät vaihejohtimet on myös merkitty kirjaimilla R, S, ja T. Ne muodostavat samalla virtamuuntajien 1,2,3 ensiöjohtimet. Virtamuuntajien 1,2,3 toisiokäämit on kytketty toisella puolella tähtipisteeseen 4, joka on sähköisessä yhteydessä syötön 0 V lähtöön. Virtamuuntaj ien 1,2,3 toiset toisioliitännät ovat virran positiivisilla puolijaksoilla sähköäjohtavassa yhteydessä diodien 5,6,7 kautta kuormitusvastuksiin 11, 12, 13, kun taas virran negatiivisten puoli jaksojen aikana virtamuuntajien 1,2,3 toisiopiirit ovat diodien 8, 9, 10 sulkemia. Kuormitusvastukset 11, 12, 13 yhdistävät tällöin diodien 5, 6, 7 katodit tähtipisteeseen 4. Diodien 8, 9, 10 anodit on samoin yhdistetty tähän tähtipisteeseen .

Kuormitusvastusten 11, 12, 13 yli muodostuu virtaan verrannolliset jännitteet, jotka syötetään varausvastusten 14, 15, 16 avulla suodatuskondensaattoreille 17, 18, 19. Liitospisteissä 20, 21, 22 on tämän seurauksena käytettävissä vaihevirtojen R, S, T huippuarvoihin verrannolliset tasajännitteet.

3 PC 033 Nämä jännitteet syötetään operaatiovahvistimien 23, 24, 25 ei invertoiviin tuloihin. Operaatiovahvistimien 23, 24, 25 lähtöihin on kytketty diodien 26, 27, 28 anodit, joiden diodien katodit ovat sähköisessä yhteydessä operaatiovahvistimien 23, 24, 25 invertoiviin tuloihin ja yhteiseen pisteeseen 29.

yhteisessä pisteessä 29 on aina suurimpaan vaihevirtaan R, S, T verrannollinen tasajännite UM. Vertaamalla tätä jännitettä liitospisteissä 20, 21, 22 oleviin jännitteisiin viitenumerolla 30 merkityssä suorakulmiossa aikaansaadaan yksinkertaisella tavalla vaihevirtojen R, S, T valvonta vaiheen häviämisen tai epäsymmetrian suhteen. Osa jännitteestä UM syötetään aseteltavan kalibrointijännitteenjakajan 31 välityksellä vielä erään operaatiovahvistimen 32, jonka vahvistus on 1, ei invertoivaan tuloon.

Jännitteenjakajapiirien 33...39 avulla kehitetään suurimpaan vaihevirtaan R, S, T verrannollinen nimellisarvoon suhteutettu jännite UMN. Tämä tapahtuu kytkemällä vastuksia 34, 35, 36 valinnaisesti rinnan valintakytkimien 37, 38, 39 avulla sarjassa vastuksen 33 kanssa. Kuten katkoviivalla on osoitettu, laitteessa voi olla muita rinnankytkettäviä vastuksia. Vastukset 34, 35, 36... on edullisesti porrastettu siten, että jännite UMN voidaan asetella eri moottorien nimellisvirtoja vastaavasti.

Suojattavan kuorman, esim. moottorin, nimellisvirtaan suhteutettu jännite UMN syötetään vastuksen 40 kautta testikondensaat-torille 41 ja operaatiovahvistimen 42 ei invertoivaan tuloon. Testikondensaattori 41 vaimentaa lyhytaikaiset yli- ja alijännitteet ja sitä käytetään, kuten myöhemmin selitetään lähemmin, moottorinsuojareleen omatestaukseen.

Operaatiovahvistin 42 on osalämpenemismallia 43, joka jäljittelee kuorman lämpenemistä. Operaatiovahvistimen 42 lähtö on kytketty takaisin ainakin yhden integrointikondensaattorin 44 ja rinnankytketyn purkausvastuksen 45 kautta invertoivaan tuloon.

O O r 7 7

4 ' u o O O

Operaatiovahvistimen 42 ryömintäilmiöiden korjaamiseksi takai-sinkytkentätielle rinnankytkettyjen integrointikondensaattorin 44 ja purkausvastuksen 45 sekä invertoivan tulon väliin voi olla kytketty kompensointivastus 46. Edellä selitetty takaisinkytken-tätie on yhdistetty virtalähdevastuksen 47 välityksellä syötön 0 V lähtöön. Tämän virtalähdevastuksen 47 yli vaikuttava jännite vastaa oleellisesti jännitettä UMN, joten myös sen kautta kulkevan virran on oltava jännitteeseen UMN verrannollinen. Operaatiovahvistimen 42 lähtö antaa tämän virran ja se integroidaan integrointikondensaattorilla 44. Tämän integrointikondensaattorin 44 purkauksen suorittaa rinnankytketty purkausvastus 45.

Lämpenemismallin 43 termisen aikavakion sovittamiseksi suojattavan moottorin todelliseen aikavakioon integrointikondensaattorin 44 rinnalle voidaan kytkeä kytkimien 48, 49 avulla muita kondensaattoreita 50,51. Lämpenemismallin aikavakio T on siten T = R45Cjco)c' missä tarkoittaa rinnankytkettyjen kondensaat torien 44, 50, 51 summaa. Myös tässä voi olla muita kondensaattoreita, kuten katkoviivan avulla on osoitettu.

Jos virtalähdevastus 47 valitaan paljon pienemmäksi kuin purkausvastus 45, operaatiovahvistimen 42 lähtöjännite on verrannollinen suojattavan kohteen lämpenemiseen. Virtalähdevastusta 47 suurentamalla integrointikondensaattorin 44 yli vaikuttavaan jännitteeseen voidaan summata suurimpaan vaihevirtaan R, S, T verrannollinen jänniteosuus, niin että laukaisuominaiskäyrä siirtyy tämän osuuden verran.

Operaatiovahvistimen 42 lähtöjännite on johdettu komparaattorina toimivan operaatiovahvistimen 52 invertoivaan tuloon, jonka vahvistimen ei invertoivan tulojännitteen antaa jännitteenjako 53,54. Jännitteenjakaja 53, 54 on kytketty stabiloidun syöttö-jännitteen 15V ja syötön 0 V lähdön väliin. Laukaisusignaalia ei anneta niin kauan kuin lämpenemismallin 43 lähtöjännite on pienempi kuin jännitteenjaon 53,54 määräämä vertailujännite. Sitä 5 ε ε c 3 3 vastoin heti kun lämpenemismallin 43 lähtöjännite ylittää tämän vertailujännitteen, operaatiovahvistin 52 antaa laukaisusig-naalin laukaisuyksikölle 55, joka aikaansaa kuviossa 1 esitetyn tehokatkaisijan 100 päästämisen ja suojaa moottorin 110 ylikuumenemiselta.

Testipainiketta 56 painamalla testikondensaattori 41 varautuu testivastuksen 57 välityksellä. Jos kaikki valintakytkimet 37, 38, 39 ovat avoimia eikä vaihejohtimien R, S, T kautta kulje virtaa, tällöin laukaisun on tapahduttava määrätyn ajan sisällä. Aikavakio on riippuu tällöin lämpenemismallin asetetusta aikavakiosta T.

Claims (5)

1. Elektroninen moottorinsuojarele, jossa on hidastettu laukaisu, jossa on suojattavan kohteen lämpenemistä jäljittelevä lämpenemismalli, jossa on operaatiovahvistin ja invertoivaan tuloon johtavalla takaisinkytkentätiellä integrointikondensaat-torin ja purkausvastuksen rinnankytkentä ja joka antaa raja-arvo saavutettaessa laukaisusignaalin, tunnettu siitä, että operaatiovahvistimen (42) ei invertoivaan tuloon on johdettu normalisoitu tulosignaali UMN ja operaatiovahvistimen (42) invertoiva tulo on yhdistetty rinnankytkettyjen purkausvastuksen (45) ja integrointikondensaattorin (44, 50, 51) välityksellä operaatiovahvistimen (42) lähtöön ja virtalähdevastuksen (47) välityksellä negatiiviseen syöttöjännitteeseen (0 V).

2. Elektroniskt motorskyddsrelä enligt patentkrav 1, kanne-tecknat av att parallellt med integrationskondensatorn (44) ytterligare kondensatorer (50, 51) kan kopplas. j. Elektroniskt motorskyddsrelä enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att mellan operationsförstärkarens (42) inverterande ingäng och föreningspunkten för integrations-kondensatorns (44) urladdningsmotständ (45) och strömkällmot-ständet (47) ett kompensationsmotständ kan kopplas.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroninen moottorinsuojarele, tunnettu siitä, että integrointikondensaattorin (44) rinnalle voidaan kytkeä muita kondensaattoreita (50,51).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen elektroninen moottorinsuojarele, tunnettu siitä, että operaatiovahvistimen (42) invertoivan tulon ja purkausvastuksen (45), integrointikondensaattorin (44) ja virtalähdevastuksen (47) liitospisteen väliin on kytketty kompensointivastus (46).

4. Elektroniskt motorskyddsrelä enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknat av att operationsförstärkarens (42) icke inverterande ingäng är genom en testkondensator (41) förenad med den negativa matarspänningen (OV) och genom ett ladd-ningsmotständ (57) med den positiva matarspänningen.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen elektroninen moottorinsuojarele, tunnettu siitä, että operaatiovahvistimen (42) ei invertoiva tulo on yhdistetty testikondensaattorin (41) välityksellä negatiiviseen syöttöjännitteeseen (0 V) ja on yhdistettävissä varausvastuksen (57) välityksellä positiiviseen syöttöjännitteeseen.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 4 mukainen elektroninen moottorinsuojarele, tunnettu siitä, että purkausvastus (45) on 10 - 300 kertaa suurempi kuin virtalähdevastus (47). n P P r 7 7 7 '·θυύο L. Elektroniskt motorskyddsrelä med fördröjd utlösning med en det skyddade objektets uppvärmning simulerande värmebild, som bar en operationsförstärkare och en parallellkoppling av en int-.egrationskondensator och ett urladdningsmotständ i äter-kopplingsleden tili den inverterande ingängen och som avgeren utlösningssignal, dS ett gränsvärde uppnäs, känneteck-n a t av att en norma.liserad ingSngssignal UMN ledes tili den icke inverterande ingängen tili operationsförstärkaren (42) och operationsförstärkarens (42) inverterande ingSng är genom de parallellkopplade urladdningsmotständet (45) och integra-tionskondensatorn (44, 50, 51) förenad med operationsförstärkare ns (42) utgäng och genom ett strömkällmotstcind (47) med den negativa matarspänningen (OV).

5. Elektroniskt motorskyddsrelä enligt n&got av patentkraven !. - 4, kännetecknat av att urladdningsmotständet (45) ;ii LO - 300 ganger större än strömkällmotständet (47).