RU2192698C1 - Electric motor protective device - Google Patents
Electric motor protective device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192698C1 RU2192698C1 RU2001118713A RU2001118713A RU2192698C1 RU 2192698 C1 RU2192698 C1 RU 2192698C1 RU 2001118713 A RU2001118713 A RU 2001118713A RU 2001118713 A RU2001118713 A RU 2001118713A RU 2192698 C1 RU2192698 C1 RU 2192698C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric motor
- current
- output
- voltage
- comparator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для защиты электродвигателей от повреждения токами перегрузок и короткого замыкания, а также для отключения его от других аварийных режимов работы. The invention relates to electrical engineering and can be used in various sectors of the national economy to protect electric motors from damage by overload currents and short circuits, as well as to disconnect it from other emergency operating modes.
Известно устройство для защиты электродвигателя, содержащее датчик тока для подключения в цепь питания электродвигателя, тепловой имитатор электродвигателя, компаратор и исполнительное реле [1]. Недостатком известного устройства является то, что оно реагирует на среднее значение тока, протекающего через датчик, в то время как нагрев проводов и обмоток электродвигателя происходит по действующему (эффективному) значению тока, протекающего через провода и обмотки. Необходимо контролировать сигнал по действующему значению. A device for protecting an electric motor is known, comprising a current sensor for connecting to a power supply circuit of a motor, a thermal simulator of a motor, a comparator and an actuating relay [1]. A disadvantage of the known device is that it responds to the average value of the current flowing through the sensor, while the heating of the wires and motor windings occurs according to the current (effective) value of the current flowing through the wires and windings. It is necessary to control the signal according to the actual value.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для защиты электродвигателя, содержащее датчик тока для подключения в цепь питания электродвигателя, квадратор, входы которого подключены к выходам датчика тока, тепловой имитатор электродвигателя, входы которого подключены к выходам квадратора, а выходы - через компаратор ко входам исполнительного реле [2]. Известное устройство позволяет получать нелинейную зависимость сигнала на выходе квадратора от тока, протекающего через провода и обмотки электродвигателя, и тем самым позволяет получить повышение точности срабатывания устройства. The closest in technical essence is a device for protecting the electric motor, containing a current sensor for connecting to the power supply circuit of the electric motor, a quadrator, the inputs of which are connected to the outputs of the current sensor, a thermal simulator of the electric motor, the inputs of which are connected to the outputs of the quadrator, and the outputs through the comparator to the inputs of the executive relay [2]. The known device allows to obtain a nonlinear dependence of the signal at the output of the quadrator on the current flowing through the wires and windings of the electric motor, and thereby allows to increase the accuracy of operation of the device.
Однако в известном устройстве фактически не получают квадратичной зависимости между сигналом на выходе квадратора от величины тока, протекающего через провода и обмотки электродвигателя. Нелинейная зависимость получается зa счет р-n-переходов (диодов и переходов база-эмиттер транзисторов). Известно, что вольтамперная характеристика р-n имеет экспоненциальную, а не квадратичную зависимость. However, in the known device, a quadratic dependence between the signal at the output of the quadrator from the magnitude of the current flowing through the wires and the motor windings is not actually obtained. The nonlinear dependence is obtained due to pn junctions (diodes and base-emitter transistor junctions). It is known that the current-voltage characteristic pn has an exponential rather than quadratic dependence.
Задача изобретения - повышение точности срабатывания устройства путем получения более точной квадратичной зависимости выходного сигнала квадратора от величины тока, протекающего через провода и обмотки электродвигателя. The objective of the invention is to increase the accuracy of operation of the device by obtaining a more accurate quadratic dependence of the output signal of the quadrator on the magnitude of the current flowing through the wires and windings of the electric motor.
Указанная задача достигается тем, что в устройстве для защиты электродвигателя, содержащем датчик тока для установки в цепь питания электродвигателя, квадратор, входы которого подключены к выходам датчика тока, тепловой имитатор электродвигателя, входы которого подключены к выходам квадратора, а выходы через компаратор - ко входам исполнительного реле, квадратор выполнен на операционном усилителе, между выходной клеммой которого и его инвертирующим входом включен полевой транзистор с управляющим р-n-переходом, затвор и исток которого соединены между собой. Причем входные и выходные клеммы операционного усилителя являются, соответственно, входными и выходными клеммами квадратора. Такое выполнение квадратора в устройстве для защиты электродвигателя позволяет точнее получить квадратичную зависимость между выходным и входным сигналами. This problem is achieved by the fact that in the device for protecting the electric motor, comprising a current sensor for installation in the power supply circuit of the electric motor, a quadrator, the inputs of which are connected to the outputs of the current sensor, a thermal simulator of the electric motor, the inputs of which are connected to the outputs of the quadrator, and the outputs through the comparator to the inputs an executive relay, the quadrator is made on an operational amplifier, between the output terminal of which and its inverting input a field-effect transistor with a control pn junction is connected, the gate and source of which with interconnected. Moreover, the input and output terminals of the operational amplifier are, respectively, the input and output terminals of the quad. This embodiment of the quadrator in the device for protecting the motor allows you to more accurately obtain a quadratic relationship between the output and input signals.
Сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, где показана электрическая схема устройства. The invention is illustrated by the attached drawing, which shows the electrical circuit of the device.
Электродвигатель 1 подключен посредством магнитного пускателя 2 к трехфазному источнику переменного тока с фазами А, В, С и нулевым проводом N. Устройство содержит датчик 3 тока с выпрямителем 4 для подключения в цепь питания электродвигателя 1, квадратор 5, входы которого подключены к выходам датчика 3, теплового имитатора 6 электродвигателя, входы которого подключены к выходам квадратора 5, а выходы через компаратор 7 - ко входам исполнительного реле 8, т. е. выходы имитатора 6 подключены ко входам компаратора 7, а обмотка исполнительного реле 8, в свою очередь, подключена в электронный ключ компаратора 7 к источнику питания. Квадратор 5 выполнен на операционном усилителе, между выходной клеммой которого и его инвертирующим входом включен полевой транзистор 9 с управляющим р-n-переходом, затвор и исток которого соединены между собой. Входные и выходные клеммы операционного усилителя являются, соответственно, входными и выходными клеммами квадратора. The electric motor 1 is connected via a magnetic starter 2 to a three-phase AC source with phases A, B, C and a neutral wire N. The device contains a current sensor 3 with a rectifier 4 for connection to the power supply circuit of electric motor 1, a quadrator 5, the inputs of which are connected to the outputs of the sensor 3 thermal simulator 6 of the electric motor, the inputs of which are connected to the outputs of the quadrator 5, and the outputs through the comparator 7 to the inputs of the executive relay 8, i.e., the outputs of the simulator 6 are connected to the inputs of the comparator 7, and the coil of the executive relay 8, turn, is connected to the electronic key of the comparator 7 to the power supply. The quadrator 5 is made on an operational amplifier, between the output terminal of which and its inverting input a field effect transistor 9 is connected with a control pn junction, the gate and source of which are interconnected. The input and output terminals of the operational amplifier are, respectively, the input and output terminals of the quad.
Питание операционных усилителей и компаратора 7 осуществляется от источника питания, который на чертеже не показан. Катушка магнитного пускателя 2 включена в сеть переменного тока посредством нормальноразомкнутой кнопки 10 "Пуск" и нормальнозамкнутой кнопки 11 "Стоп". Параллельно кнопке 10 "Пуск" включены нормальноразомкнутые контакты пускателя 2. Последовательно кнопке 11 "Стоп" включены нормальнозамкнутые контакты исполнительного реле 8. Power operational amplifiers and comparator 7 is provided from a power source, which is not shown in the drawing. The coil of the magnetic starter 2 is connected to the AC network by means of a normally open button 10 "Start" and a normally closed button 11 "Stop". In parallel with the 10 "Start" button, the normally open contacts of the starter 2 are turned on. The normally closed contacts of the executive relay 8 are connected in series with the 11 "Stop" buttons.
Датчик 3 тока состоит из трансформатора 12 тока, выпрямителя 4 и шунтирующего резистора 13. The current sensor 3 consists of a current transformer 12, a rectifier 4 and a shunt resistor 13.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При нажатии кнопки 10 "Пуск" на катушку магнитного пускателя 2 подается напряжение сети. Замыкаются силовые контакты пускателя 2, напряжение сети подается к электродвигателю 1, одновременно замыкаются контакты, шунтирующие кнопку "Пуск", и поддерживается подача напряжения к катушке пускателя 2. При этом к электродвигателю 1 потекут токи. По первичной катушке трансформатора 12 потечет пусковой ток защищаемого электродвигателя. Во вторичной обмотке этого трансформатора будет индукцироваться напряжение, величина которого определяется коэффициентом трансформации, падением напряжения на диодах выпрямителя 4 и величиной шунтирующего резистора 13. С выхода датчика 3 на вход квадратора 5 будет подаваться постоянное напряжение, величина которого определяется током электродвигателя 1 и сопротивлением резистора 13. When you press button 10 "Start" on the coil of the magnetic starter 2, the mains voltage is applied. The power contacts of the starter 2 are closed, the mains voltage is supplied to the electric motor 1, the contacts shunting the “Start” button are closed at the same time, and the voltage supply to the coil of the starter 2 is maintained. In this case, currents flow to the electric motor 1. In the primary coil of the transformer 12, the inrush current of the protected motor will flow. In the secondary winding of this transformer, a voltage will be induced, the value of which is determined by the transformation coefficient, the voltage drop across the diodes of the rectifier 4 and the value of the shunt resistor 13. From the output of the sensor 3, a constant voltage will be applied to the input of the quadrator 5, the value of which is determined by the current of the electric motor 1 and the resistance of the resistor 13 .
Ток резистора 14 квадратора 5 определяет рабочую точку полевого транзистора 9. Ток Iс стока транзистора 9 будет почти равен току резистора 14. При малых напряжениях Uси сток-исток полевой транзистор ведет себя как управляемый резистор, сопротивление Rси канала которого пропорционально абсолютному значению напряжения Uзи затвор-исток. Следовательно, полевой транзистор, затвор которого соединен с одним из электродов канала, имеет квадратичную зависимость Ucи=f(Ic)2, так как ток стока определяет падение напряжения канала, которое в свою очередь определяет сопротивление канала.The current of the resistor 14 of the quadrator 5 determines the operating point of the field-effect transistor 9. The current I from the drain of the transistor 9 will be almost equal to the current of the resistor 14. At low voltages U si, the drain-source field-effect transistor behaves like a controlled resistor whose channel resistance R s is proportional to the absolute value of the voltage U si shutter-source. Therefore, the field-effect transistor, the gate of which is connected to one of the channel electrodes, has a quadratic dependence U cи = f (I c ) 2 , since the drain current determines the channel voltage drop, which in turn determines the channel resistance.
Интеграл сигнала с выхода квадратора 5 имитирует величину энергии теплового нагрева асинхронного двигателя. Резистор, включенный параллельно конденсатору теплового имитатора 6, разряжает этот конденсатор. Величина напряжения, на которую разряжается конденсатор, имитирует энергию охлаждения электродвигателя. Отсюда выходное напряжение теплового имитатора 6 будет имитировать фактический нагрев с учетом охлаждения. The integral of the signal from the output of the quadrator 5 simulates the value of the energy of thermal heating of an induction motor. A resistor connected in parallel with the capacitor of the thermal simulator 6 discharges this capacitor. The voltage value to which the capacitor is discharged imitates the cooling energy of the electric motor. From here, the output voltage of the thermal simulator 6 will simulate the actual heating, taking into account cooling.
При достижении напряжения на выходе теплового имитатора порога срабатывания, устанавливаемого резисторами компаратора 7, замыкается его выходной электронный ключ, по обмотке исполнительного реле 8 потечет ток. После срабатывания реле 8 размыкаются его нормальнозамкнутые контакты, которые включены последовательно с кнопкой "Стоп", а размыкание этих контактов равносильно нажатию кнопки "Стоп". Через катушку магнитного пускателя 2 ток прекратится и его контакты разомкнутся. Электродвигатель отключается от сети. When the voltage at the output of the thermal simulator of the response threshold set by the resistors of the comparator 7 is reached, its output electronic switch closes, current flows through the winding of the executive relay 8. After the relay 8 is activated, its normally closed contacts that are connected in series with the Stop button are opened, and opening these contacts is equivalent to pressing the Stop button. Through the coil of the magnetic starter 2, the current will stop and its contacts will open. The electric motor is disconnected from the network.
Если через обмотки электродвигателя 1 ток протекал не выше установленного значения и его пуск произошел нормально и в дальнейшем электродвигатель нормально функционирует, то выходное напряжение теплового имитатора 6 не достигнет порога срабатывания компаратора 7. If the current flowed through the windings of the electric motor 1 no higher than the set value and its start-up occurred normally and subsequently the electric motor functions normally, the output voltage of the thermal simulator 6 will not reach the threshold of the comparator 7.
При отключении электродвигателя от сети кнопкой 11 "Стоп" или в результате аварийного срабатывания устройства, токи через обмотки трансформатора 12 прекращаются, напряжение на выходе имитатора 6 падает, компаратор 7 приходит в первоначальное состояние, его ключ размыкается, обмотка исполнительного реле 8 обесточивается, его нормальнозамкнутые контакты замыкаются, т.е. устройство готово для повторного пуска. When the electric motor is disconnected from the mains with the Stop button 11 or as a result of an emergency operation of the device, the currents through the windings of the transformer 12 cease, the voltage at the output of the simulator 6 drops, the comparator 7 returns to its original state, its key opens, the winding of the executive relay 8 is de-energized, its normally closed contacts are closed, i.e. The device is ready for restart.
Так как в квадраторе 5 контроль перегрузки осуществляется ближе к квадрату тока, то, следовательно, устройство срабатывает от перегрузки по действующему (квадратичному) значению тока, протекающего по первичной обмотке трансформатора 12 тока. Тем самым повышается точность отключения электродвигателя от напряжения сети. Since overload control is carried out closer to the square of the current in squared 5, then, therefore, the device is triggered from overload by the current (quadratic) value of the current flowing through the primary winding of the current transformer 12. This increases the accuracy of disconnecting the motor from the mains voltage.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1457052, кл. Н 02 Н 7/08, 1989.Sources of information
1. USSR copyright certificate 1457052, cl. H 02 H 7/08, 1989.
2. Авторское свидетельство СССР 1527686, кл. Н 02 Н 7/08, Н 02 Н 3/08, 1994. 2. Copyright certificate of the USSR 1527686, cl. H 02 H 7/08, H 02 H 3/08, 1994.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001118713A RU2192698C1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Electric motor protective device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001118713A RU2192698C1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Electric motor protective device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2192698C1 true RU2192698C1 (en) | 2002-11-10 |
Family
ID=20251485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001118713A RU2192698C1 (en) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | Electric motor protective device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2192698C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD2585G2 (en) * | 2004-06-01 | 2005-05-31 | Ион ТИГИНЯНУ | Process for semiconductor nanostructures obtaining |
| WO2008074736A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Drive device for at least one electric motor and drive control unit interacting with the drive device |
-
2001
- 2001-07-05 RU RU2001118713A patent/RU2192698C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD2585G2 (en) * | 2004-06-01 | 2005-05-31 | Ион ТИГИНЯНУ | Process for semiconductor nanostructures obtaining |
| WO2008074736A1 (en) * | 2006-12-18 | 2008-06-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Drive device for at least one electric motor and drive control unit interacting with the drive device |
| US8183809B2 (en) | 2006-12-18 | 2012-05-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Drive device for at least one electric motor and drive control unit interacting with the drive device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2403603C (en) | Electronic circuit breaker | |
| US3769548A (en) | Ground fault indicator | |
| AU2003205009B2 (en) | Electrical switching apparatus including glowing contact protection | |
| CA1123055A (en) | Method and apparatus for monitoring line voltage in a polyphase source | |
| US2875382A (en) | Time delay devices for circuit interrupters | |
| US3697813A (en) | Tripping circuit for static switches | |
| US3944888A (en) | Selective tripping of two-pole ground fault interrupter | |
| WO2004082091A1 (en) | Electronic circuit breaker | |
| AU607299B2 (en) | Circuit breaker with over-temperature protection and low error i2t calculator | |
| US20030202305A1 (en) | Circuit interrupter trip unit | |
| US8625238B2 (en) | Ground-fault circuit interrupter | |
| JPS60210119A (en) | Leakage proecting circuit | |
| RU2192698C1 (en) | Electric motor protective device | |
| CA1058741A (en) | Timing circuit for electronic undervoltage detecting device and latch | |
| US7420343B2 (en) | Current limiting DC motor starter circuit | |
| RU2212085C2 (en) | Gear to protect electric networks | |
| US3465206A (en) | Time delay circuit breaker with short-circuit bypass | |
| CN113228513B (en) | Switching system comprising a current limiting device | |
| US3262016A (en) | Load protector | |
| RU2192699C1 (en) | Electric motor protective device | |
| JP3157386B2 (en) | Ground fault detector | |
| US2483515A (en) | Low-voltage protective arrangement | |
| RU2350000C1 (en) | Electrical motor protection device | |
| EP0915550A1 (en) | Electric motor with means for preventing thermal overload | |
| RU2350001C1 (en) | Electrical motor protection device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090706 |