RO111140B1 - Dispozitiv electronic, pentru protecția motoarelor electrice - Google Patents

Abstract

Invenția se referă Ia un dispozitiv electronic, pentru protecția motoarelor electrice de c.c. și de c.a., care controlează regimul termic al motoarelor electrice, prin măsurarea curentului electric prin motor și, în funcție de valoarea și durata acestuia, semnalizează și apoi comandă declanșarea întrerupătorului de alimentare a motorului. Dispozitivul electronic acționează un contact de semnalizare atunci, când curentul prin motor depășește valoarea curentului uniorar și un contact de protecție care comandă declanșarea întrerupătorului de alimentare a motorului, în următoarele condiții: la depășirea curentului maxim al motorului; după intervale de timp, generate de dispozitiv, în funcție de valorile supracurenților prin motor și determinate astfel, încât să nu se depășească încălzirea admisă, dată de către constructorul motorului.

Description

Invenția se referă la un dispozitiv electronic pentru protecția motoarelor electrice, care controlează regimul termic al motoarelor prin măsurarea curentului electric prin motor și, în funcție de valoarea și durata acestuia, semnalizează și apoi comandă declanșarea întrerupătorului de alimentare a motorului.

Dispozitivul se poate utiliza la motoare electrice de curent continuu și pentru motoare de curent alternativ.

în scopul protecției motoarelor electrice, este cunoscută o soluție care utilizează relee termice, care prezintă dezavantajul că nu poate fi reglat separat timpul de deconectare pentru anumite domenii ale curenților prin motor și nu asigură o protecție rapidă la valori maxime ale curentului prin motor.

Se mai cunoaște (RO 67733] un circuit de protecție a motoarelor de c.c., alimentate de redresoare comandate, utilizate în tracțiune electrică, alcătuit dintr-un traductor de curent și un circuit cu prag, care, la depășirea curentului maxim admis prin motor, blochează dispozitivul de comandă pe grilă al redresorului.

Se cunoaște de asemenea (RO 93732] un circuit pentru protejarea motoarelor la suprasarcină, format dintrun bloc de diferențiere, care primește la o intrare o tensiune proporțională cu curentul prin motor, iar la cealaltă intrare un semnal de referință reglabil, un comutator care conectează la intrarea unui integrator semnalul de la ieșirea blocului de diferențiere sau un semnal prestabilit cu polaritate contrară, un circuit basculant cu prag, conectat la ieșirea integratorului, și care comandă un element de execuție care acționează comutatorul menționat și furnizează în exterior un semnal logic de durată fixă. corespunzător funcționării motorului, și un alt semnal logic de durată proporțională cu valoarea curentului prin motor, corespunzător pauzei.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este protecția motoarelor electrice la curent maxim și împotriva încălzirii prin măsurarea curentului prin motor.

Dispozitivul electronic pentru protecția motoarelor electrice elimină dezavantajul de mai sus, prin aceea că măsoară curentul prin motor cu ajutorul unui shunt și al unui traductor de curent, care are ieșirea legată la intrarea unui circuit cu prag, care, pentru un curent prin motor mai mare decât curentul uniorar, basculează și comandă un circuit amplificator ce acționează un releu care aprinde o lampă de semnalizare ce marchează depășirea curentului uniorar; ieșirea traductorului de curent este legată și la intrarea unui al doilea circuit cu prag, care. pentru valori de curent prin motor mai mari decât curentul maxim, basculează și comanda pe prima intrare un circuit logic SAU a cărui ieșire comandă un alt amplificator prin care se acționează un al doilea releu, al cărui contact comandă declanșarea unui întrerupător de alimentare pentru motorul electric, realizând protecția motorului în cazul unui curent maxim; ieșirea traductorului de curent este legată și la prima intrare a unui circuit comparator basculant care are ieșirea legată la trei rezistențe, dintre care numai una din rezistențe este legată direct la intrarea unui circuit integrator, determinând panta de creștere a tensiunii de ieșire a integratorului pentru curenți prin motor mai mici decât curentul uniorar, caz în care celelalte două rezistențe sunt deconectate de la intrarea circuitului integrator prin două comuntatoare electronice, astfel că tensiunea de ieșire a integratorului care se aplică la cea de-a doua intrare a circuitului comparator basculant, prin intermediul unui alt comutator, comandat de primul circuit de prag în starea de conducție, se compară cu tensiunea dată de traductorul de curent, determinând tensiunea de ieșire a integratorului să urmărească tensiunea traductorului de curent și să nu atingă valoarea tensiunii de basculare a unui circuit cu prag a cărui ieșire este conectată la cea de-a doua intrare a circuitului logic SAU, astfel ca releul de protecție nu este acționat, iar motorul funcționează normal; pentru curenți mai mari decât curentul uniorar, comutatorul

RO 111140 Bl electronic este comandat de circuitul cu prag în starea deschisă, astfel că tensiunea de ieșire a integratorului nu se mai compară cu tensiunea traductorului de curent și crește continuu cu o pantă mărită, care depinde de valoarea curentului prin motor, măsurată de traductorul de curent, care este detectarea de alte două circuite cu prag, și în funcție de care se închid succesiv comutatoarele electronice prin care se conectează la intrarea integratorului cele două rezistențe care determină valoarea pantei de creștere, astfel ca tensiunea de ieșire a integratorului, ajunge la valoarea tensiunii de basculare a circuitului cu prag conectat la ieșirea integratorului care produce acționarea releului de protecție și deconectarea întrerupătorului de alimentare a motorului.

Dispozitivul electronic penru protecția motoarelor electrice are următoarele avantaje:

- semnalizează depășirea curentului uniorar al motorului;

- acționează un contact de releu de protecție la depășirea unui curent impus;

- generează durate de timp reglabile independent, pe game de curenți, pentru acționarea releului de protecție;

-se poate utiliza pentru motoare de curent continuu, cât și pentru motoare de curent alternativ.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției, în legătură cu fig.1, ...4 care reprezintă:

- fig.1, schema de principiu a dispozitivului electronic pentru protecția unui motor de c.c., utilizat pe un vehicul cu tracțiune electrică;

-fig.2, caracteristica intrare-ieșire a traductorului de curent;

- fig.3, diagrama de semnale în cazul funcționării protecției;

- fig.4, schema de principiu a dispozitivului electronic pentru protecția unui motor de c.a.

Motorul electric este caracterizat de un curent maxim l_max care nu trebuie depășit și de un curent uniorar l_H pe care motorul 11 suportă timp de o oră fără ca temperatura maximă să fie depășită.

Pentru curenți, prin motor l_M mai mici decât curentul uniorar l_H, încălzirea motorului este sub limita admisă, la o funcționare de durată.

Pentru curenți prin motor l_M mai mari decât curentul uniorar l_H, durata t a supracurentului admis de motorul electric, pentru a nu se depăși încălzirea admisă, este dată de constructorul motorului. în general trebuie să fie îndeplinită condiția:

/k(l_M] (l_Mf Λ<[Ι^36ΟΟ s în care k este o mărime proprie fiecărui motor.

Pentru un curent constant l_M>l_H durata tare valoarea:

(I_m)²3 600

TTîJTîT²

Dispozitivul electronic pentru protecția motoarelor electrice de c.c. conform invenției, ilustrat (fig.1), utilizează pentru măsurarea curentului printr-un motor de tracțiune 1, un shunt 2, tensiunea de pe shunt fiind măsurată de un traductor de curent 3 cu izolație galvanică.

Tensiunea de la intrarea traductorului de curent 3 este proporțională cu valoarea curentului l_M prin motor și rămâne pozitivă indiferent de sensul curentului prin motor, care se schimbă în regimul de frânare față de regimul de tracțiune (fig.2).

Atunci când curentul prin morar l_M este mai mare decât curentul uniorar l_H, basculează un circuit cu prag 4.

Ieșirea acestui circuit comandă un amplificator 5, care anclanșează un releu de semnalizare G. Prin acționarea contactului normal deschis al releului 6 se aprinde o lampă de semnalizare 7 prin care se semnalizează depășirea curentului uniorar prin motor.

în momentul în care curentul prin motor l_M este mai mare decât curentul maxim admis de motor, basculează

RO 111140 Bl un alt circuit cu prag 8.

Ieșirea acestui circuit cu prag, 8, este conectată la prima intrare a unui circuit logic SAU, 9, și comandă un amplificator, 10, care anclanșează un alt releu de protecție 11.

Prin acționarea contactului normal deschis al releului 11 se transmite comanda la întrerupătorul principal 12, care se declanșează deconectând motorul de la rețeaua de alimentare.

Tensiunea de ieșire a traductorului de curent 3 se aplică de asemenea la prima intrare a unui circuit comparator basculant 13, a cărui ieșire este conectată la trei rezistențe 14, 15, 16.

Una dintre rezistențe. 14, este conectată direct la intrarea unui circuit integrator 17 căruia îi determină constanta de timp de integrare de 3600

s.

Cele două rezistențe, 15 și 16, sunt conectate la aceeași intrare a integratorului 17, prin două comutatoare 18 și 19, comandate de câte un circuit cu prag, 22 respectiv 23, conectate și acestea la ieșirea traductorului de curent

3.

Ieșirea circuitului integrator 17 este conectată la a doua intrare a circuitului comparator basculant 13 prin intermediul unui al comutator 20, comandat de primul circuit cu prag, 4, pentru sesizarea depășirii curentului uniorar.

Pentru curenți prin motor mai mici decât curentul uniorar l_M1<l_H, fig.3, ieșirea circuitului cu prag 4 menține comutatorul 20 în stare de conducție (închis), astfel încât datorită circuitului de reacție astfel realizat, tensiunea de ieșire a integratorului 17, U17 urmărește variația în timp a curentului prin motor, corespunzătoare intervalului t₀...t₃ din fig.3.

Ieșirea circuitului integrator 17 este conectată la intrarea unui circuit cu prag 21, care basculează când tensiunea de ieșire a integratorului a ajuns la un nivel U17 prag, fig.3. Acest nivel nu este atins de tensiunea de ieșire a integratorului pentru curenți prin motor mai mici decât curentul uniorar datorită circuitului de reacție. Aceasta înseamnă că motorul poate să funcționeze permenent, încălzirea fiind sub limita admisă. Dacă curentul prin motor se menține constant, începând cu momentul tj,, la o valoare l_M=l_H, atunci tensiunea de ieșire a integratorului U17 atinge valoarea U17 prag după un timp de 1 oră.

Pentru curenți prin motor mai mari decât curentul uniorar l_M>l_H, circuitul cu prag 4 basculează și deschide comutatorul 20, astfel încât, circuitul comparator basculant 13, comandat de traductorul de curent 3, rămâne în starea în care determină creșterea, cu constanta de timp determinată de rezistența 14, a tensiunii de ieșire a integratorului spre nivelul U17 prag care produce bascularea circuitului cu prag 21 de la ieșirea integratorului. Creșterea tensiunii de ieșire a integratorului are semnificația faptului că încălzirea motorului este în creștere datorită funcționării cu l_M>l_H.

Dacă la un moment dat, t₄ curentul prin motor depășește o valoare l_M2> l_H, basculează un alt circuit cu prag care comandă închiderea comutatorului 18 conectând astfel rezistența 15 în paralel cu rezistența 14. Se micșorează, în acest mod constanta de timp a integratorului și se mărește panta de creștere a tensiunii de la ieșirea integratorului corespunzător intervalului de timp t₄ · t₅ din fig.3.

Dacă la un alt moment de timp, t₅ curentul prin motor depășește o valoare I_M3>Im2i basculează un alt circuit cu prag care comandă închiderea comutatorului 19 conectând astfel rezistența 16 în paralel cu rezistențele 14 și 15. Se micșorează în acest mod constanta de timp a integratorului și se mărește panta de creștere a tensiunii de la ieșirea integratorului corespunzător intervalului de timp t₅ -1₆. Prin valorile rezistențelor 14, 15 și 18 se controlează viteza de creștere a tensiunii integratorului și deci

RO 111140 Bl timpii de deconectare.

Din diagrama din fig.3 se constată că tensiunea de ieșire a integratoruluiU17 urmărește variațiile curentului prin motor pe intervalul de timp t₀ - t₃, adică atunci când l_M<l_H, iar începând cu momentul t₃ când Im»! _H tensiunea de ieșire a integratorului crește cu o pantă cu atât mai mare cu cât valoarea curentului prin motor este mai mare.

în fig.4 se prezintă schema de principiu a dispozitivului electronic pentru protecția unui motor de curent alternativ.

Pentru măsurarea curentului absorbit de motorul de curent alternativ 1' se utilizează două transformatoare de curent, 2', montate pe fazele R și T, ale căror secundare furnizează o tensiunea alternativă proporțională cu valoarea curentului prin motor și care este redresată de circuitul 3'. Tensiunea de ieșire a acestui redresor comandă în mod similar ca ieșirea traductorului de curent 3 din fig.1 celelalte blocuri din schemă care rămân aceleași, funcționarea dispozitivului fiind identică pentru protecția motoarelor electrice de c.a alimentate de la surse de tensiune care determină un regim nesinusoidal pentru curenții prin motor, dispozitivul electric de protecție, conform invenției, este prevăzut, pentru măsurarea curentului prin motor, cu transformatoare de curent 2' ale căror secundare se leagă la un circuit de redresare a cărui tensiune de ieșire se aplică unui circuit de valoare eficace reală care are ieșirea legată identic cu traductorul de curent 3. în rest, dispozitivul electronic de protecție este cu cel din fig.1. prezentat mai sus, funcționarea fiind identică.

Revendicări

Claims (3)

1. Dispozitiv electronic pentru protecția motoarelor electrice, realizând protecția motorului electric de c.c. față de valori maxime de curent și împotriva unei încălziri excesive datorată supracurenților, cuprinzând un shunt (2) și un traductor de curent (3). cu ajutorul căruia se măsoară curentul prin motor, care are ieșirea legată la intrarea unui circuit cu prag (4), care, pentru un curent prin motor mai mare decât curentul uniorar (l_H), basculează și comandă un prim circuit amplificator (5] ce acționează un releu de semnalizare (6) , care aprinde o lampă de semnalizare (7) ce marchează depășirea curentului uniorar, ieșirea traductorului de curent (3) fiind legată și la intrarea unui al doilea circuit cu prag (8), care. pentru valori de curent prin motor mai mari decât curentul maxim, basculează și comandă un alt amplificator (10) prin care se acționează al doilea releu de protecție (11) al cărui contact comandă declanșarea unui întrerupător de alimentare (12) pentru motorul electric (1), realizând protecția motorului în cazul unui curent maxim, caracterizat prin aceea că ieșirea traductorului de curent (3) este legată și la prima intrare a unui circuit comparator basculant (13) care are ieșirea legată la trei rezistențe (14, 15 și 16). dintre care numai una din rezistențe (14) este legată direct la intrarea unui circuit integrator (17), determinând panta de creștere a tensiunii de ieșire a integratorului (17) pentru curenți prin motor mai mici decât curentul uniorar, caz în care celelalte două rezistențe sunt deconectate de la intrarea circuitului integrator (17) prin doua comutatoare electronice (18, 19). astfel că tensiunea de ieșire a integratorului (17) care se aplică la cea de-a doua intrare a circuitului comparator basculant (13). prin intermediul unui alt comutator (20). comandat de primul circuit cu prag (4) în starea de conducție, se compară cu tensiunea dată de traductorul de curent (3), determinând tensiunea de ieșire a integratorului să urmărească tensiunea traductorului de curent, și să nu atingă valoarea tensiunii de basculare a unui circuit cu prag (21) a cărui ieșire este conectată la o intrare a unui circuitului logic SAU, cu două intrări, având conectat la cealaltă intrare circuitul cu prag (8) pentru curent maxim, ieșirea fiind conectată la ieșirea

RO 111140 Bl amplificatorului (10) de comandă a releului de protecție (11), astfel că releul de protecție (11) nu este acționat, iar motorul funcționează normal pentru curenți mai mici decât curentul uniorar 5 pentru curenți prin motor mai mari decât curentul uniorar, comutatorul electronic (20) fiind comandat de circuitul cu prag pentru curent uniorar (4) în stare deschisă, astfel ca tensiunea de ieșire a io integratorului (17) nu se mai compară cu tensiunea traductorului de curent (3) și crește continuu cu o pantă mărită, care depinde de valoarea curentului prin motor măsurată de traductorul (3) și care este 15 detectată de alte două circuite cu prag (22 23) și în funcție de care se închid succesiv comutatoarele electronice (18

Și

19), prin care se conectează la intrarea integratorului (17) și celelalte două 20 rezistențe (15 și 18), care determină valoarea pantei de creștere, astfel ca tensiunea de ieșire a integratorului ajunge la valoarea tensiunii de basculare a circuitului cu prag (21) de la ieșirea 25 integratorului, care produce acționarea releului de protecție (11) și deconectarea întrerupătorului (12) de alimentare a motorului.

2. Dispozitiv, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că. pentru protecția motorului electric de c.a. alimentat de la rețea față de valorile maxime de curent și împotriva unei încălziri excesive datorată supracurenților, se măsoară curentul prin motor (1') cu ajutorul unor transformatoare de curent (2') ale căror secundare se leagă la un circuit de redresare și filtrare (3'), care are ieșirea legată identic ca circuitul traductor de curent (3) de la revendicarea 1.

3. Dispozitiv, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că, pentru protecția motorului electric de c.a., alimentat de la surse de tensiune care determină un regim nesinusoidal pentru curenții prin motor, se măsoară curentul prin motor (1') cu ajutorul unor transformatoare de curent (2') ale căror secundare se leagă la un circuit de redresare a cărui tensiune de ieșire se aplică unui circuit de valoare eficace reală, care are ieșirea legată identic cu circuitul traductor (3) de la revendicarea

1.