RU2761393C1 - Device for three-phase electric motor protection against operating emergency conditions - Google Patents

Device for three-phase electric motor protection against operating emergency conditions Download PDF

Info

Publication number
RU2761393C1
RU2761393C1 RU2021110210A RU2021110210A RU2761393C1 RU 2761393 C1 RU2761393 C1 RU 2761393C1 RU 2021110210 A RU2021110210 A RU 2021110210A RU 2021110210 A RU2021110210 A RU 2021110210A RU 2761393 C1 RU2761393 C1 RU 2761393C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
terminal
resistor
capacitor
pulse transformer
diode
Prior art date
Application number
RU2021110210A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Иванович Богатырев
Сергей Владимирович Оськин
Алексей Владимирович Мирошников
Дмитрий Сергеевич Цокур
Виктория Александровна Тодорова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина"
Priority to RU2021110210A priority Critical patent/RU2761393C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761393C1 publication Critical patent/RU2761393C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: device contains a power supply unit made with three nodes. The first unit includes an input noise suppression filter, a line rectifier and a smoothing capacitor at the output. The second node for voltage stabilization and regulation contains a pulse-width modulation (PWM) controller with eight functional outputs, three capacitors, six resistors, a moving contact potentiometer, a thermistor, a field-effect transistor, two diodes and a primary winding of a pulse transformer. The third node contains a secondary low-voltage winding of a pulse transformer, a power diode and a filter capacitor. The executive body is made in the form of Peltier elements connected in series, fixed on the stator surface between the cooling fins of the induction motor using spacer wedges and a clamp by means of a tension screw twisted into the terminal box. The "cold" side of the Peltier elements is connected to the stator surface, and the "hot" side is connected to a clamp that acts as a cooler through spacer wedges.
EFFECT: increase in reliability of the protection device and the possibility of trouble-free operation of the electric drive in the process of overheating of the running engine.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических двигателей от аномальных режимов, работающих в промышленности и сельском хозяйстве.The invention relates to electrical engineering and can be used to protect electric motors from abnormal conditions operating in industry and agriculture.

Известно устройство для тепловой защиты электродвигателя (RU 2115987, МПК Н02Н 5/04, Н02Н 7/08. Заявлено 06.06.1996; Опубликовано: 20.07.1998).A device for thermal protection of an electric motor is known (RU 2115987, IPC Н02Н 5/04, Н02Н 7/08. Declared 06.06.1996; Published: 20.07.1998).

Это устройство содержит три последовательно соединенных терморезистора с положительным коэффициентом температурного сопротивления (ТКС) и расположенных на фазных обмотках статора, однопереходный транзистор, два постоянных резистора, тиристор, симистор в цепи включения контактором электродвигателя, выпрямительный мост, соединенный одним входным выводом с управляющим выходом симистора, введены конденсатор, два диода, два подстроечных резистора, четвертый терморезистор с положительным коэффициентом сопротивления, расположенный на магнитопроводе статора, один вывод которого соединен с одним свободным выводом последовательно соединенных трех терморезисторов и эмиттером однопереходного транзистора, а второй вывод с анодом первого введенного диода, катод которого соединен с первым выводом введенного первого подстроечного резистора, с катодом тиристора, с первым выводом первого резистора и отрицательным выводом выпрямительного моста, второй вывод последовательно соединенных терморезисторов соединен с первым выводом второго резистора и с первым выводом введенного конденсатора, второй вывод которого соединен с анодом тиристора, с вторым выводом первого резистора и с положительным выводом выпрямительного моста, второй вывод второго резистора соединен со второй базой однопереходного транзистора, первая база которого соединена со вторым и третьим выводами первого введенного подстроечного резистора с управляющим электродом тиристора и с первым выводом второго введенного подстроечного резистора, второй и третий выводы которого соединены с анодом введенного второго диода, катод которого соединен с эмиттером однопереходного транзистора, выпрямительный мост другим входным выводом соединен с анодом симистора.This device contains three series-connected PTC thermistors located on the stator phase windings, a single-junction transistor, two fixed resistors, a thyristor, a triac in the switching circuit of an electric motor contactor, a rectifier bridge connected by one input terminal to the triac control output, a capacitor, two diodes, two trimming resistors, a fourth thermistor with a positive coefficient of resistance, located on the stator magnetic core, one terminal of which is connected to one free terminal of three series-connected thermistors and the emitter of a unijunction transistor, and the second terminal with the anode of the first inserted diode, the cathode of which connected to the first terminal of the introduced first trimmer resistor, to the thyristor cathode, to the first terminal of the first resistor and to the negative terminal of the rectifier bridge, the second terminal of the series-connected thermistors soe is connected with the first terminal of the second resistor and with the first terminal of the introduced capacitor, the second terminal of which is connected to the thyristor anode, to the second terminal of the first resistor and to the positive terminal of the rectifier bridge, the second terminal of the second resistor is connected to the second base of the unijunction transistor, the first base of which is connected to the second and the third terminals of the first inserted trimmer resistor with the thyristor control electrode and with the first terminal of the second inserted trimmer resistor, the second and third terminals of which are connected to the anode of the inserted second diode, the cathode of which is connected to the emitter of the unijunction transistor, the rectifier bridge is connected by another input terminal to the anode of the triac.

Недостатком известного устройства является то, что цепь управления во время работы двигателя находится под фазным напряжением. При тепловой перегрузке электродвигателя он отключается от сети, что недопустимо для некоторых электрических приводов, например для канализационных насосных станций.The disadvantage of the known device is that the control circuit is under phase voltage during engine operation. In the event of a thermal overload of the electric motor, it is disconnected from the network, which is unacceptable for some electric drives, for example, for sewage pumping stations.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является «Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы» (патент RU 2254656, МПК Н02Н 7/08, заявлено 24.03.2004, опубликовано: 20.06.2005, Бюл. №17).The closest technical solution adopted for the prototype is "Device for protecting a three-phase electric motor from emergency operating modes" (patent RU 2254656, IPC Н02Н 7/08, declared 03.24.2004, published: 06.20.2005, bull. No. 17).

Это устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы, содержащее блок питания со сглаживающим конденсатором на выходе, подключенный через выходное реле к блоку стабилизации на стабилитронах, имеющему выходы повышенного и пониженного напряжения, к которым подключены транзисторные блоки температурой защиты и защиты от несимметрии напряжений и обрыва фаз и исполнительный орган, имеет дополнительный блок защиты, состоящий из магнитного пускателя, ветвей прямого и обратного направления, состоящих из последовательно соединенных резисторов и диодов, при этом ветвь прямого направления включена параллельно силовому контакту магнитного пускателя, а ветвь обратного направления включена через размыкающий контакт магнитного пускателя к одной из свободных фаз и к общей точке резисторов датчика обрыва фаз.This is a device for protecting a three-phase electric motor from emergency modes of operation, containing a power supply with a smoothing capacitor at the output, connected through an output relay to a stabilization unit on zener diodes, which has overvoltage and undervoltage outputs, to which transistor blocks are connected with temperature protection and protection against voltage unbalance and phase failure and an actuator, has an additional protection unit, consisting of a magnetic starter, forward and reverse branches, consisting of series-connected resistors and diodes, while the forward branch is connected parallel to the power contact of the magnetic starter, and the reverse direction is connected through an opening contact magnetic starter to one of the free phases and to the common point of the phase failure sensor resistors.

Недостатки этого устройства:Disadvantages of this device:

1. Сложная схема и малая надежность устройства из-за наличия большого количества узлов и дискретных элементов.1. Complex circuit and low reliability of the device due to the presence of a large number of nodes and discrete elements.

2. При наличии аварийных режимов происходит отключение электрического двигателя, что недопустимо для некоторых приводов при чрезвычайных ситуациях, когда опасно останавливать технологический процесс. Например, привод канализационных насосных станций. Установка на эти насосы частотных преобразователей приводит к тому, что при малых скоростях вращения электрические двигатели перегреваются и выходят из строя. Кроме того, на малых частотах вращения электродвигатели имеют и малый развиваемый момент. При попадании посторонних предметов электродвигатели не могут преодолеть момент сопротивления, что может приводить к режиму заторможенного ротора. Существующие защиты отключают электродвигатель, что недопустимо для этого технологического процесса.2. In the presence of emergency modes, the electric motor is switched off, which is unacceptable for some drives in emergency situations when it is dangerous to stop the technological process. For example, a drive for sewage pumping stations. Installation of frequency converters on these pumps leads to the fact that at low speeds of rotation, electric motors overheat and fail. In addition, at low speeds, electric motors also have a small developed torque. If foreign objects enter, the electric motors cannot overcome the moment of resistance, which can lead to a locked rotor mode. The existing protection switches off the electric motor, which is unacceptable for this technological process.

Техническим результатом является повышение надежности работы устройства защиты и возможность безаварийной работы электропривода в процессе перегрева работающего двигателя.The technical result is to increase the reliability of the protection device and the possibility of trouble-free operation of the electric drive in the process of overheating of the running engine.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы, блок питания выполнен с тремя узлами, состоящими из входного помехоподавляющего фильтра, сетевого выпрямителя, сглаживающего конденсатора на выходе, соединенного своими выводами со вторым узлом стабилизации и регулирования напряжения состоящим из контроллера широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с восемью функциональными выводами, при этом вывод CMPS ШИМ-контроллера через параллельно соединенные первый конденсатор и первый резистор соединен с выводом UFb и подвижным контактом потенциометра, верхний вывод которого соединен с выводом Ucc и через второй резистор с плюсом сглаживающего конденсатора, а нижний вывод потенциометра через терморезисторы с положительным ТКС соединен с отрицательным выводом сглаживающего конденсатора и общим выводом GND ШИМ-контроллера, а вывод C/S соединен с истоком полевого транзистора и через третий резистор с общим выводом GND, вывод Rt/Ct с одной стороны через четвертый резистор соединен с выводом Vref, а с другой стороны через второй конденсатор с общим выводом GND. вывод Out через пятый резистор соединен с базой полевого транзистора, одновременно с выводом Ucc через первый диод соединен первый вывод обмотки обратной связи импульсного трансформатора, а второй вывод этой обмотки соединен с общим выводом Gnd, сток полевого транзистора соединен с анодом второго диода и первым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, катод этого диода через параллельно соединенные третий конденсатор и шестой резистор соединен с плюсом сглаживающего конденсатора и вторым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, в четвертом узле вторичная низковольтная обмотка импульсного трансформатора через силовой диод соединена с конденсатором фильтра, а последний с исполнительным органом в виде последовательно соединенных элементов Пельтье закрепленных на поверхности статора между ребрами охлаждения асинхронного двигателя с помощью распорных клиньев и хомута посредством натяжного винта, закрученного в коробку выводов, причем «холодная» сторона элементов Пельтье соединена с поверхностью статора, а «горячая» сторона с хомутом, выполняющим роль охладителя через распорные клинья.The technical result is achieved by the fact that in the device for protecting a three-phase electric motor from emergency operation, the power supply is made with three nodes, consisting of an input noise suppression filter, a mains rectifier, a smoothing capacitor at the output, connected by its terminals with the second node of stabilization and voltage regulation consisting of a pulse-width modulation (PWM) controller with eight functional pins, while the CMPS output of the PWM controller is connected through the parallel-connected first capacitor and the first resistor to the U Fb terminal and the moving contact of the potentiometer, the upper terminal of which is connected to the Ucc terminal and through the second resistor with plus the smoothing capacitor, and the lower terminal of the potentiometer through thermistors with a positive TCS is connected to the negative terminal of the smoothing capacitor and the common terminal G ND of the PWM controller, and the C / S terminal is connected to the source of the field-effect transistor and through the third resistor with the common terminal G ND , terminal R t / Ct on the one hand through the fourth resistor is connected to the Vref terminal, and on the other hand through the second capacitor with a common terminal G ND . Out terminal through the fifth resistor is connected to the base of the field-effect transistor, simultaneously with the Ucc terminal through the first diode, the first terminal of the feedback winding of the pulse transformer is connected, and the second terminal of this winding is connected to the common terminal G nd , the drain of the field-effect transistor is connected to the anode of the second diode and the first terminal the primary winding of the pulse transformer, the cathode of this diode through the parallel-connected third capacitor and the sixth resistor is connected to the plus of the smoothing capacitor and the second terminal of the primary winding of the pulse transformer, in the fourth node the secondary low-voltage winding of the pulse transformer is connected through the power diode to the filter capacitor, and the latter to the actuator in the form of series-connected Peltier elements fixed on the stator surface between the cooling fins of the induction motor using spacer wedges and a clamp by means of a tension screw screwed into the terminal box, and the "cold" side of the elements The peltier is connected to the stator surface, and the "hot" side is connected to a clamp that acts as a cooler through spacer wedges.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что исполнительный орган выполнен в виде последовательно соединенных элементов Пельтье закрепленных на поверхности статора между ребрами охлаждения асинхронного двигателя с помощью распорных клиньев и хомута посредством натяжного винта закрученного в коробку выводов, причем «холодная» сторона элементов Пельтье соединена с поверхностью статора, а «горячая» сторона с хомутом, выполняющим роль охладителя через распорные клинья, а блок питания элементов Пельтье выполнен с тремя узлами, состоящими из входного помехоподавляющего фильтра, сетевого выпрямителя, сглаживающего конденсатора на выходе, соединенного своими выводами со вторым узлом стабилизации и регулирования напряжения состоящим из контроллера широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с восемью функциональными выводами, при этом вывод CMPS ШИМ-контроллера через параллельно соединенные первый конденсатор и первый резистор соединен с выводом UFB и подвижным контактом потенциометра, верхний вывод которого соединен с выводом Ucc и через второй резистор с плюсом сглаживающего конденсатора, а нижний вывод потенциометра через терморезисторы с положительным ТКС соединен с отрицательным выводом сглаживающего конденсатора и общим выводом Gnd ШИМ-контроллера, а вывод C/S соединен с истоком полевого транзистора и через третий резистор с общим выводом GND. вывод Rt/Ct с одной стороны через четвертый резистор соединен с выводом Vref, а с другой стороны через второй конденсатор с общим выводом Gnd. вывод Out через пятый резистор соединен с базой полевого транзистора, одновременно с выводом Ucc через первый диод соединен первый вывод обмотки обратной связи импульсного трансформатора, а второй вывод этой обмотки соединен с общим выводом Gnd, сток полевого транзистора соединен с анодом второго диода и первым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, катод этого диода через параллельно соединенные третий конденсатор и шестой резистор соединен с плюсом сглаживающего конденсатора и вторым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, в четвертом узле вторичная низковольтная обмотка импульсного трансформатора через силовой диод соединена с конденсатором фильтра, а последний с последовательно соединенными элементами Пельтье.The novelty of the proposed proposal is due to the fact that the executive body is made in the form of series-connected Peltier elements fixed on the stator surface between the cooling fins of the induction motor using spacer wedges and a clamp by means of a tension screw twisted into the terminal box, and the "cold" side of the Peltier elements is connected to the stator surface , and the "hot" side with a clamp acting as a cooler through spacer wedges, and the power supply unit of the Peltier elements is made with three nodes, consisting of an input noise suppression filter, a mains rectifier, a smoothing capacitor at the output, connected by its terminals with the second node of voltage stabilization and regulation consisting of a pulse-width modulation (PWM) controller with eight functional outputs, while the CMPS output of the PWM controller is connected through the first capacitor and the first resistor connected in parallel to the U FB terminal and the moving contact of the potentiometer, the upper whose terminal is connected to the Ucc terminal and through the second resistor with a plus of the smoothing capacitor, and the lower terminal of the potentiometer through thermistors with a positive TCS is connected to the negative terminal of the smoothing capacitor and the common terminal G nd of the PWM controller, and the C / S terminal is connected to the source of the field-effect transistor and through the third resistor with a common terminal G ND . the Rt / Ct pin is connected on one side through the fourth resistor to the Vref pin, and on the other side through the second capacitor with a common terminal G nd . Out terminal through the fifth resistor is connected to the base of the field-effect transistor, simultaneously with the Ucc terminal through the first diode, the first terminal of the feedback winding of the pulse transformer is connected, and the second terminal of this winding is connected to the common terminal G nd , the drain of the field-effect transistor is connected to the anode of the second diode and the first terminal the primary winding of the pulse transformer, the cathode of this diode through the parallel-connected third capacitor and the sixth resistor is connected to the plus of the smoothing capacitor and the second terminal of the primary winding of the pulse transformer, in the fourth node the secondary low-voltage winding of the pulse transformer is connected through the power diode to the filter capacitor, and the latter is connected to the series-connected Peltier elements.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы. На фиг.2 показан вид асинхронного двигателя со стороны вала с конструктивными элементами и элементами Пельтье. На фиг.3 показан вид асинхронного двигателя с боку. На фиг.4 показана выноска Б с фигуры 2.The essence of the invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a functional diagram of a device for protecting a three-phase electric motor from emergency operating modes. Figure 2 shows a view of an induction motor from the shaft side with structural elements and Peltier elements. Figure 3 shows a side view of an induction motor. Figure 4 shows callout B from figure 2.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы, содержит блок питания 1 с тремя узлами 2, 3, 4 состоящими из входного помехоподавляющего фильтра 5, сетевого выпрямителя 6 с сглаживающим конденсатором 7 на выходе, соединенным своими выводами со вторым узлом 3 стабилизации и регулирования напряжения состоящим из контроллера широтно-импульсной модуляции (ШИМ) 8 с восемью функциональными выводами с 9 по 16, при этом: вывод контроллера 9 (CMPS) - вход компенсации; вывод 10 (UFb) - вход обратной связи по напряжению; вывод 11 (C/S) - вход детектора тока; вывод 12 (Rt/Ct) - вход RC-генератора; вывод 13 (Gnd) - общий вывод; вывод 14 (Out) - выход ШИМ-контроллера; вывод 15 (Ucc) - вход питания от источника напряжения; вывод 16 (Vref) - выход внутреннего источника опорного напряжения.A device for protecting a three-phase electric motor from emergency modes of operation, contains a power supply 1 with three nodes 2, 3, 4 consisting of an input noise suppression filter 5, a network rectifier 6 with a smoothing capacitor 7 at the output, connected by its terminals with the second node 3 of stabilization and voltage regulation consisting of a pulse-width modulation (PWM) controller 8 with eight functional pins from 9 to 16, while: controller pin 9 (CMPS) - compensation input; pin 10 (U Fb ) - voltage feedback input; pin 11 (C / S) - current detector input; pin 12 (Rt / Ct) - RC-generator input; pin 13 (G nd ) - general pin; pin 14 (Out) - PWM controller output; pin 15 (Ucc) - power input from a voltage source; pin 16 (Vref) - the output of the internal voltage reference.

Вывод 9 (CMPS) ШИМ-контроллера 8 через параллельно соединенные первый конденсатор 17 и первый резистор 18 соединен с выводом 10 (UFb) и подвижным контактом потенциометра 19, верхний вывод которого соединен с выводом 15 (Ucc) и через второй резистор 20 с плюсом сглаживающего конденсатора 7, а нижний вывод потенциометра 19 через три терморезистора 21 с положительным ТКС соединен с отрицательным выводом сглаживающего конденсатора 7 и общим выводом 13 (Gnd) ШИМ-контроллера 8. Вывод 11 (C/S) соединен с истоком полевого транзистора 22 и через третий резистор 23 с общим выводом 13 (Gnd). Вывод 12 (Rt/Ct) с одной стороны через четвертый резистор 24 соединен с выводом 16 (Vref), а с другой стороны через второй конденсатор 25 с общим выводом 13 (Gnd). Вывод 14 (Out) через пятый резистор 26 соединен с базой полевого транзистора 22. Одновременно с выводом 15 (Ucc) через первый диод 27 соединен первый вывод обмотки обратной связи 28 импульсного трансформатора 29, а второй вывод этой обмотки соединен с общим выводом 13 (Gnd). Сток полевого транзистора 22 соединен с анодом второго диода 30 и первым выводом первичной обмотки 31 импульсного трансформатора 29. Катод этого диода 30 через параллельно соединенные третий конденсатор 32 и шестой резистор 33 соединен с плюсом сглаживающего конденсатора 7 и вторым выводом первичной обмотки 31 импульсного трансформатора 29. В узле 4 вторичная низковольтная обмотка 34 импульсного трансформатора 29 через силовой диод 35 соединена с конденсатором фильтра 36, а последний с исполнительным органом в виде последовательно соединенных элементов Пельтье 37 закрепленных на поверхности статора 38 между ребрами охлаждения 39 асинхронного двигателя с помощью распорных клиньев 40 и хомута 41 посредством натяжного винта 42 закрученного в коробку выводов 43, причем «холодная» сторона 44 элементов Пельтье 37 соединена с поверхностью статора 38, а «горячая» сторона 45 с хомутом 41, выполняющим роль охладителя через распорные клинья 40.Pin 9 (CMPS) of the PWM controller 8 through the parallel-connected first capacitor 17 and the first resistor 18 is connected to pin 10 (U Fb ) and the movable contact of the potentiometer 19, the upper terminal of which is connected to pin 15 (Ucc) and through the second resistor 20 with a plus smoothing capacitor 7, and the lower terminal of the potentiometer 19 through three thermistors 21 with a positive TCS is connected to the negative terminal of the smoothing capacitor 7 and the common terminal 13 (G nd ) of the PWM controller 8. Terminal 11 (C / S) is connected to the source of the field-effect transistor 22 and through the third resistor 23 with a common terminal 13 (G nd ). Terminal 12 (Rt / Ct) on the one hand through the fourth resistor 24 is connected to the terminal 16 (Vref), and on the other hand through the second capacitor 25 with a common terminal 13 (G nd ). Terminal 14 (Out) through the fifth resistor 26 is connected to the base of the field-effect transistor 22. Simultaneously with the terminal 15 (Ucc) through the first diode 27, the first terminal of the feedback winding 28 of the pulse transformer 29 is connected, and the second terminal of this winding is connected to the common terminal 13 (G nd ). The drain of the field-effect transistor 22 is connected to the anode of the second diode 30 and the first terminal of the primary winding 31 of the pulse transformer 29. The cathode of this diode 30 through the parallel-connected third capacitor 32 and the sixth resistor 33 is connected to the plus of the smoothing capacitor 7 and the second terminal of the primary winding 31 of the pulse transformer 29. In node 4, the secondary low-voltage winding 34 of the pulse transformer 29 through a power diode 35 is connected to the filter capacitor 36, and the latter is connected to an actuator in the form of series-connected Peltier elements 37 fixed on the surface of the stator 38 between the cooling ribs 39 of the induction motor using spacer wedges 40 and a clamp 41 by means of a tension screw 42 twisted into the terminal box 43, the "cold" side 44 of the Peltier elements 37 being connected to the surface of the stator 38, and the "hot" side 45 with the clamp 41, which acts as a cooler through the spacer wedges 40.

В соответствии с фиг.2 и 3 асинхронный двигатель имеет подшипниковый щит 46, выходной вал 47, опоры 48 и крышку вентилятора 49.In accordance with Figs. 2 and 3, the induction motor has an end shield 46, an output shaft 47, supports 48 and a fan cover 49.

Устройство промышленно применимо. В качестве ШИМ-контроллера можно применять микросхемы 1114ЕУ7/ИМ, 1114ЕУ8/ИМ, 1114ЕУ9/ИМ, 1114ЕУ10/ИМ, К1033ЕУ25Р, К1033ЕУ25Т с обратной связью по току и напряжению для управления ключевым каскадом. Или зарубежные прототипы UC3842, UC3843, UC3844, UC3845, UC1842, UC1843, UC1844, UC1845 [http://www.integral.by, http://www.eltom.ru/].The device is industrially applicable. As a PWM controller, microcircuits 1114EU7 / IM, 1114EU8 / IM, 1114EU9 / IM, 1114EU10 / IM, K1033EU25R, K1033EU25T can be used with current and voltage feedback to control the key stage. Or foreign prototypes UC3842, UC3843, UC3844, UC3845, UC1842, UC1843, UC1844, UC1845 [http://www.integral.by, http://www.eltom.ru/].

В качестве элементов Пельтье (куллер Пельтье) возможно применение отечественных разработок и зарубежных аналогов соответственных габаритных размеров и мощности. Мощность и габариты элементов Пельтье определяются мощностью защищаемого двигателя. Для расширения функциональных возможностей допустимо, кроме последовательного соединения применение последовательно-параллельного соединения.As Peltier elements (Peltier cooler), it is possible to use domestic developments and foreign analogues of the corresponding dimensions and power. The power and dimensions of the Peltier elements are determined by the power of the protected motor. To expand the functionality, it is permissible, in addition to the serial connection, to use a serial-parallel connection.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы работает следующим образом.A device for protecting a three-phase electric motor from emergency operating modes works as follows.

На асинхронном двигателе который не имеет встроенных терморезисторов с положительным ТКС, необходимо их установить в лобовые части обмоток. На поверхности статора (ориентировочно под углом 120°), между ребрами охлаждения, через термопасту крепятся элементы Пельтье хомутом согласно фигуре 2 и 4.On an asynchronous motor that does not have built-in PTC thermistors, they must be installed in the frontal parts of the windings. On the stator surface (approximately at an angle of 120 °), between the cooling fins, through thermal paste, Peltier elements are attached with a clamp according to Figures 2 and 4.

Блок питания (фиг.1) перед началом эксплуатации настраивают следующим образом. Подключают к схеме три терморезистора, аналогичные тем, которые встроены в двигатель. Вместо элементов Пельтье через амперметр подключают эквивалентное сопротивление необходимой мощности.The power supply unit (Fig. 1) is configured as follows before operation. Three thermistors are connected to the circuit, similar to those built into the engine. Instead of Peltier elements, an equivalent resistance of the required power is connected through an ammeter.

При комнатной температуре подают сетевое напряжение на вход помехоподавляющего фильтра 5 блока питания 1 и потенциометром 19 устанавливают такой режим, при котором отсутствует генерация ШИМ контроллера 8, отсутствует напряжение на выходе вторичной обмотки 34 и ток в эквивалентном сопротивлении.At room temperature, the mains voltage is applied to the input of the noise suppression filter 5 of the power supply 1 and the potentiometer 19 is set to such a mode in which there is no generation of PWM controller 8, there is no voltage at the output of the secondary winding 34 and the current in the equivalent resistance.

Нагревают терморезисторы внешним источником тепла и настраивают схему таким образом, чтобы при допустимой температуре для данного класса изоляции, например, 105°С заработал ШИМ контроллер 8, появилось напряжение на выходе вторичной обмотки 34 и ток в эквивалентном сопротивлении.The thermistors are heated with an external heat source and the circuit is tuned so that at an acceptable temperature for a given class of insulation, for example, 105 ° C, the PWM controller 8 starts working, a voltage appears at the output of the secondary winding 34 and a current in the equivalent resistance.

Производственные условия. В некоторых случаях, при чрезвычайных ситуациях, двигатель нельзя отключать по технологическим причинам. Такая ситуация наблюдается в канализационных насосных станциях. При частотном регулировании скорости асинхронного двигателя на малых скоростях вращения резко снижается производительность вентиляции, происходит тепловая перегрузка электродвигателя, и он отключается от сети в реальных условиях.Working conditions. In some cases, in case of emergency, the engine cannot be turned off for technological reasons. This situation is observed in sewage pumping stations. With frequency regulation of the speed of an asynchronous motor at low rotation speeds, the ventilation performance sharply decreases, a thermal overload of the electric motor occurs, and it is disconnected from the network in real conditions.

В нашем случае при повышении температуры появляется напряжение на элементах Пельтье, они поглощают тепло от поверхности статора, передают тепло через распорные клинья 40 и хомут 41 в окружающую среду.In our case, as the temperature rises, a voltage appears on the Peltier elements, they absorb heat from the stator surface, transfer heat through the spacer wedges 40 and the clamp 41 into the environment.

Таким образом, двигатель продолжает работу без перегрева и останова. После изменения нагрузки или увеличении частоты вращения, восстанавливается естественная (штатная) вентиляция, на двигателе снижается температура, уменьшается сопротивление терморезисторов 21. Это сопротивление влияет на ШИМ контроллер 8. Генерация прекращается, исчезает напряжение на выходе вторичной обмотки 34 и ток в элементах Пельтье. Прекращается расход энергии элементами Пельтье.Thus, the engine continues to run without overheating or shutdown. After changing the load or increasing the speed, natural (standard) ventilation is restored, the engine temperature decreases, the resistance of thermistors 21 decreases. This resistance affects the PWM controller 8. Generation stops, the voltage at the output of the secondary winding 34 and the current in the Peltier elements disappear. The energy consumption of the Peltier elements stops.

Claims (1)

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы, содержащее блок питания, блоки стабилизации, выходы повышенного и пониженного напряжения, исполнительный орган, отличающееся тем, что блок питания выполнен с тремя узлами, состоящими из входного помехоподавляющего фильтра, сетевого выпрямителя, сглаживающего конденсатора на выходе, соединенного своими выводами со вторым узлом стабилизации и регулирования напряжения, состоящим из контроллера широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с восемью функциональными выводами, при этом вывод CMPS ШИМ-контроллера через параллельно соединенные первый конденсатор и первый резистор соединен с выводом UFb и подвижным контактом потенциометра, верхний вывод которого соединен с выводом Ucc и через второй резистор с плюсом сглаживающего конденсатора, а нижний вывод потенциометра через терморезисторы с положительным ТКС соединен с отрицательным выводом сглаживающего конденсатора и общим выводом GNd ШИМ-контроллера, а вывод C/S соединен с истоком полевого транзистора и через третий резистор с общим выводом GNd, вывод Rt/Ct с одной стороны через четвертый резистор соединен с выводом Vref, а с другой стороны через второй конденсатор с общим выводом GND, вывод Out через пятый резистор соединен с базой полевого транзистора, одновременно с выводом Ucc через первый диод соединен первый вывод обмотки обратной связи импульсного трансформатора, а второй вывод этой обмотки соединен с общим выводом GNd, сток полевого транзистора соединен с анодом второго диода и первым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, катод этого диода через параллельно соединенные третий конденсатор и шестой резистор соединен с плюсом сглаживающего конденсатора и вторым выводом первичной обмотки импульсного трансформатора, в четвертом узле вторичная низковольтная обмотка импульсного трансформатора через силовой диод соединена с конденсатором фильтра, а последний с исполнительным органом в виде последовательно соединенных элементов Пельтье, закрепленных на поверхности статора между ребрами охлаждения асинхронного двигателя с помощью распорных клиньев и хомута посредством натяжного винта, закрученного в коробку выводов, причем «холодная» сторона элементов Пельтье соединена с поверхностью статора, а «горячая» сторона с хомутом, выполняющим роль охладителя через распорные клинья.A device for protecting a three-phase electric motor from emergency modes of operation, containing a power supply, stabilization blocks, overvoltage and undervoltage outputs, an executive body, characterized in that the power supply is made with three nodes, consisting of an input noise suppression filter, a network rectifier, a smoothing capacitor at the output connected by its terminals to the second node of stabilization and voltage regulation, consisting of a pulse-width modulation (PWM) controller with eight functional terminals, while the CMPS output of the PWM controller is connected through the first capacitor and the first resistor connected to the terminal U Fb and a moving contact potentiometer, the upper terminal of which is connected to the Ucc terminal and through the second resistor with a plus of the smoothing capacitor, and the lower terminal of the potentiometer through thermistors with a positive TCS is connected to the negative terminal of the smoothing capacitor and the common terminal G Nd of the PWM controller, and the C / S terminal is connected inen with the source of the field-effect transistor and through the third resistor with a common terminal G Nd , the Rt / Ct terminal on one side through the fourth resistor is connected to the Vref terminal, and on the other hand through the second capacitor with the common terminal G ND , the Out terminal is connected to the base of the field-effect transistor, simultaneously with the terminal Ucc through the first diode, the first terminal of the feedback winding of the pulse transformer is connected, and the second terminal of this winding is connected to the common terminal G Nd , the drain of the field-effect transistor is connected to the anode of the second diode and the first terminal of the primary winding of the pulse transformer, the cathode of this diode through the parallel-connected third capacitor and the sixth resistor is connected to the plus of the smoothing capacitor and the second terminal of the primary winding of the pulse transformer, in the fourth node the secondary low-voltage winding of the pulse transformer is connected through the power diode to the filter capacitor, and the latter is connected to the actuator in the form of series-connected elements in Peltier, fixed on the stator surface between the cooling fins of the induction motor using spacer wedges and a clamp by means of a tension screw screwed into the terminal box, and the "cold" side of the Peltier elements is connected to the stator surface, and the "hot" side with a clamp acting as a cooler through the spacer wedges.
RU2021110210A 2021-04-12 2021-04-12 Device for three-phase electric motor protection against operating emergency conditions RU2761393C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110210A RU2761393C1 (en) 2021-04-12 2021-04-12 Device for three-phase electric motor protection against operating emergency conditions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110210A RU2761393C1 (en) 2021-04-12 2021-04-12 Device for three-phase electric motor protection against operating emergency conditions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761393C1 true RU2761393C1 (en) 2021-12-07

Family

ID=79174403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021110210A RU2761393C1 (en) 2021-04-12 2021-04-12 Device for three-phase electric motor protection against operating emergency conditions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761393C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283708A (en) * 1990-09-27 1994-02-01 Allen-Bradley Company, Inc. Overload current protection apparatus
RU2115987C1 (en) * 1996-06-06 1998-07-20 Уфимский государственный авиационный технический университет Device for heat protection of electric motor
RU2254656C1 (en) * 2004-03-24 2005-06-20 Кубанский государственный аграрный университет Device for protecting three-phase motor against abnormal conditions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5283708A (en) * 1990-09-27 1994-02-01 Allen-Bradley Company, Inc. Overload current protection apparatus
RU2115987C1 (en) * 1996-06-06 1998-07-20 Уфимский государственный авиационный технический университет Device for heat protection of electric motor
RU2254656C1 (en) * 2004-03-24 2005-06-20 Кубанский государственный аграрный университет Device for protecting three-phase motor against abnormal conditions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7518256B2 (en) Control and protection of a doubly-fed induction generator system
EP2811157B1 (en) Methods for operating wind turbine system having dynamic brake
US20010021116A1 (en) Converter motor with an energy recovery capability
US20180091057A1 (en) Inrush current limiting method based on buck+boost topology
MX2007009324A (en) Pulse generator for a controlled rectifier.
JP2012191802A (en) Inverter power generation apparatus
RU2615492C1 (en) Power conversion device
RU2761393C1 (en) Device for three-phase electric motor protection against operating emergency conditions
US9419548B2 (en) Method and control circuit for controlling a brushless electric motor
RU2411629C1 (en) Multi-level transistor converter of frequency for control of ac electric motor
RU2557807C2 (en) Frequency converter
CN202586287U (en) Overheat protection circuit of asynchronous motor
EP3758440A1 (en) System and method for heating an electrical bus in an electrical cabinet for cold startup and condensation/frost control
CN218976330U (en) Motor protector composed of switch type thermistor and semiconductor
KR101549864B1 (en) Apparatus and method for controlling single-phase induction motor
CN113424431A (en) Drive system having an inverter and an electric machine, and method for operating a drive system
Buck et al. A Phase Current Peak Prediction Technique to Increase the Output Power of Switched Reluctance Generators for Wind Turbines
KR20110035117A (en) Apparatus and method for controlling single-phase induction motor
KR101637445B1 (en) Apparatus and method for controlling single-phase induction motor
RU2291538C2 (en) Electric motor protective gear
RU221748U1 (en) Combined device for dynamic braking of an asynchronous electric motor by a frequency converter with an uncontrolled rectifier and an autonomous voltage inverter
RU2115987C1 (en) Device for heat protection of electric motor
RU27751U1 (en) MOTOR THERMAL PROTECTION DEVICE
US10250167B2 (en) Device and method for starting a motor for alternating current
Okuyama et al. Compact static starting device for gas turbine