SU1045324A1

SU1045324A1 - Device for moisture condensation protection of electric motor windings

Info

Publication number: SU1045324A1
Application number: SU772487527K
Authority: SU
Inventors: Иван Иванович Мартыненко; Николай Александрович Корчемный; Михаил Тихонович Гирченко; Василий Павлович Машевский
Original assignee: Украинский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1983-09-30
Also published as: SU680102A1

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБ«МОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ, содержащее источник оперативного питани , который в отключенном состо нии двигател функционально св зан с обмотками двигател через исполнительный элемент, регулируемый генератор управл емых импульсов и коммутатор, отличающеес тем, что, с целью сниже (Ги затрат электроэнергии, оно дополнительно снабжено последовательно соединенными измерительным блоком , задатчиком, ограничителем, усилителем и фазочу.вствительным каскадом , при этом измерительный орган выполнен в виде моста, два смежных плеча которого образованы термочувствительными элементами, расположенными на обмотках двигател и в окружающей среде, одна из диагоналей моста присоединена к первому входу фазочувствительного блока, вто ра диагональ моста, второй вход фазочувствительного блока и вход генератора управл емых импульсов присоединены к входу источника оперативного питани , выполненного (Л в виде многообмоточного трансформатора , вход которого через контактор включен между фазой и нулевым проводом, а выход генератора управл емых импульсов через исполнительный элемент и контакты коммутатора присоединен к обмоткам двигател . 4 сд A DEVICE FOR PROTECTION ABOUT THE ELECTRIC MOTOR FLOW FROM MOISTURE CONDENSATION, containing an operational power source, which, in the disconnected state of the engine, is functionally connected to the windings of the engine through an actuator, an adjustable controlled-impulse generator and a switch, characterized in that, in order to reduce (Gui the cost of electricity, it is additionally equipped with a serially connected measuring unit, unit, limiter, amplifier and phasor.vstvitelny cascade, while the measuring body made in the form of a bridge, two adjacent arms of which are formed by temperature-sensitive elements located on the motor windings and in the environment, one of the bridge diagonals is connected to the first input of the phase-sensitive unit, the second diagonal of the bridge, the second input of the phase-sensitive block and the input of the controlled pulse generator are connected to the input of a source of operational power supply (L in the form of a multi-winding transformer, whose input through the contactor is connected between the phase and the neutral wire, and the output is the torus of controlled pulses through the actuator and the switch contacts are connected to the motor windings. 4 pr

Description

Изобретение относитс к области защиты изол ции обмоток электродвигателей от сырости и влаги и мО жет быть использовано дл защиты электродвигателей, работающих со значительными перерывами между включени ми в услови х сельскохоз йственного производства, в част-ности в животноводческих и птицеводческих помещени х с повышенной влажностью окружающей среды. Известны защита и восстановление сопротивлени изол ции увлажненных обмоток электродвигателей путем индукционного нагрева, конвективной и радиационной су1лки, а также использованием тока от постороннего . источника ClJ. Однако восстановление изол ции этими способами возможно в услови х пунктов технического обслуживани при отсоединении двигател от рабо чей машины его разборки, примене и .специального дополнительного оборудовани , что приводит к увели чению затрат времени на техническое обслуживание и наруьлению техно логического процесса. Известно устройство сушки изол ции электрической машины в экспл тационных услови х путем пропускани тока от источника к ее обмотка во врем отключени машины от пита щей сети С 2. К недостаткам этого устройства следует отнести значительный перерасход электрической энергии, поско ку в процессе сушки величина тока обмоткам не регулируетс и вл етс посто нной, установленной при н ладке, а также неравномерность нагрева и сушки всех обмоток вследст того, что ток проходит лишь по двум из них, отсутствует контроль режима сушки электродвигател и температуры окружающей среды. К тому же, ча тое чередование процессов увлажнени и сушки приводит к преждевремен ному старению изол ции. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому вл етс устройство , подающее через тиристор с помощью ког Ф1утационного аппарата к двум обмоткам электродвигател пульсирующий ток. Параллельно тиристору подсоединена последоват альна цепочка из конденсатора и парал лельно соединенных резистора и диод Сигнал управлени снимаетс с конденсатора и через диод подаетс на управл ющий электрод тиристора ГЗ. Однако в устройстве прототипа по зышенный расход электроэнергии, та как оно непрерывно подпитывает обмотки током. Цель изобретени - устранение вышеуказанного недостатка известно устройства, повышение эксплуатационной надежности, снижение энергетических и трудовых затрат на техническое обслуживание. Поставленна цель достигаетс тем,, что устройство дл защиты обмоток электродвигател от конденсаиии влаги, содержащее источник оперативного питани , который в отключенном состо нии двигател функционально св зан с обмотками электродвигател через исполнительный элемент , регулируемый генератор управл е .их импульсов и коммутатор, дополнительно снабжено последовательно соеллненными измерительным блоком, задатчиком, ограничителем, усилителем и фазочувствительным каскадом, при этом измерительный орган выполнен в виде моста, два смежных плеча которого образованы термочувствительным элементами, расположенными на обмотках двигател и в окружающей cpeдe одна из диагоналей моста присоединена к первому входу фаэочувствительного блока, втора диагональ моста, второй вход фазочувствктельного каскада и вход генератора управл емых импульсов присоедич йены к входу источника оперативноjfo питани f выполненного в виде многообиюточного трансформатора, вход которого через контактор включен между фазой и нулевым проводом, а выход генератора управл емых импульсов через исполнительный элемент и контакты коммутатора присоединен к обмоткам двигател . Hci чертеже представлена принципиальна электрическа схема устройства защиты обмоток электродвигател от конденсации влаги. Устройство дл защиты изол ции обмоток электродвигателей, работающих в услови х повышенной влажности, содержит измерительный блок 1, задатчик 2, ограничитель 3, усилитель 4, фазочувствительный каскад 5, генератор 6 управл ющих импульсов, исполнительный элемент 7, источник 8 оперативного питани и комг-гутатор 9. Hci вход усилител 4 подключены измерительный блок 1. задатчик 2, ограничитель 3. Выход усилител 4 подсоединен к входу фазочувствительного каскада 5, Сигнал с фазочувствительного каскада 5 поступает на вход зар дной цепочки генератора 6 импульсов. Управл ющ 1й сигнал подаетс на исполнительный элемент 7. Подключение электродвигател 12 к выходу исполнительного элемента 7 осуществлено посредством контактов коммутирующего аппгфата 9, Отдельные узлы устройства подключены к источнику 8 питани . Измерительный блок состоит из измерительного моста переменногоThe invention relates to the protection of the insulation of windings of electric motors from dampness and moisture and can be used to protect electric motors operating with significant intervals between switching on in conditions of agricultural production, in particular in livestock and poultry farms with high humidity environment. The protection and restoration of the insulation resistance of humidified windings of electric motors by induction heating, convective and radiation sink, as well as the use of current from extraneous are known. clj source. However, the restoration of isolation by these methods is possible under the conditions of the maintenance points when the engine is disconnected from the dismantling machine, using special additional equipment, which leads to an increase in time spent on maintenance and disruption of the technological process. A device for drying the insulation of an electric machine under operating conditions is known by passing a current from the source to its winding when the machine is disconnected from the C 2 power supply. The disadvantages of this device include a significant overrun of electrical energy during the drying process is not regulated and is constant, established at the time of installation, as well as uneven heating and drying of all windings due to the fact that the current passes through only two of them, there is no control over the drying mode of the electric motor bodies and the ambient temperature. In addition, the alternation of wetting and drying processes leads to premature aging of the insulation. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed device is a device that supplies a pulsating current through the thyristor with the help of an F1T apparatus to the two windings of an electric motor. Parallel to the thyristor, a series circuit of a capacitor and a parallel connected resistor and a diode are connected. The control signal is removed from the capacitor and fed through a diode to the control electrode of the thyristor GZ. However, in the prototype device, there is an increased power consumption, as it continuously feeds the windings with current. The purpose of the invention is to eliminate the above disadvantage of the known device, improving operational reliability, reducing energy and labor costs for maintenance. The goal is achieved by the fact that the device for protection of motor windings from moisture condensation, containing an operational power source, which, in the disconnected state of the motor, is functionally connected with the motor windings through an actuating element, an adjustable generator of control pulses and a switch, is additionally provided in series connected by a measuring unit, control unit, limiter, amplifier and phase-sensitive cascade, while the measuring body is made in the form of a bridge, two and the adjacent arms of which are formed by temperature-sensitive elements located on the windings of the engine and in the surrounding environment one of the diagonals of the bridge is connected to the first input of the phage-sensitive unit, the second bridge diagonal, the second input of the photosensitive cascade and the input of the controlled impulse generator attached to the input source of the operational jitter pit. in the form of a multi-point transformer, whose input through the contactor is connected between the phase and the neutral wire, and the output of the generator of controlled pulses is ithout actuator and switch contacts are connected to the windings of the motor. Hci is a schematic drawing of a circuit diagram for protecting motor windings from moisture condensation. The device for protecting the insulation of windings of electric motors operating in high humidity conditions includes a measuring unit 1, a setting device 2, a limiter 3, an amplifier 4, a phase-sensitive stage 5, a generator 6 control pulses, an actuating element 7, a source 8 of operational power and com- gutator 9. Hci amplifier 4 input connected measuring unit 1. setpoint 2, limiter 3. Amplifier 4 output connected to phase sensitive stage 5 input. Signal from phase sensitive stage 5 is fed to the input of the charging chain generator 6 pulses. The control signal is supplied to the actuator 7. The electric motor 12 is connected to the output of the actuator 7 by means of the contacts of the switching applet 9, Separate units of the device are connected to the power supply 8. The measuring unit consists of a measuring bridge

токд, в плечи которого включены термореэисторы 10 и 11, один из которых служит датчиком температуры обмоток электродвигател 12, а другой - датчиком температуры окружающей среды. Термисторы в плечи мо та включены так, .что выходной сигнал пропорционален разности температур обмоток двигател и окружающей среды.Tokd, in the shoulders of which are included thermoresistors 10 and 11, one of which serves as a temperature sensor for the windings of the motor 12, and the other as an ambient temperature sensor. Thermistors on the shoulders of the motor are turned on so that the output signal is proportional to the temperature difference between the motor windings and the environment.

Задающее устройство 2 выполнено на базе согласующего трансформатора 13, вторична обмотка подключена последовательно в цепь сигнала мостусилитель , а первична - источнику переменного напр жени , снимаемого с делител на резисторах 14 и 15. Ограничитель 3 состоит из двух встречно направленных стабилитронов 16, подключенных параллельно цепи сигнала.The driver 2 is made on the basis of a matching transformer 13, the secondary winding is connected in series to the signal booster circuit, and primary to the alternating voltage source removed from the divider on resistors 14 and 15. The limiter 3 consists of two oppositely directed zener diodes 16 connected in parallel to the signal circuit .

Усилитель 4 выполнен на транзисторе 17. В усилителе введены последовательна 18 и параллельна 19 и обратные 20 св зи, обеспег1ивающие повышенную стабильность работы.Amplifier 4 is made on a transistor 17. In the amplifier, serial 18 and parallel 19 and feedback 20 connections are introduced, ensuring increased stability of operation.

Фазочувствительный каскад 5 соетоит из транзистора 21, резисторов 22 и 23 и конденсатора 24, подключенных к источнику однополупериодного напр жени .The phase-sensitive cascade 5 is emitted from a transistor 21, resistors 22 and 23, and a capacitor 24 connected to a half-wave voltage source.

Генератор 6 управл ющих импульсов состоит из зар дной цепочки и порогового элемента, в качестве которого использован аналог двухбазового диода на транзисторах 25 и 26. Зар дна цепь генератора б соетоит из резисторов 23, 27 и 28, конденсатора 24, а также зар дного конденсатора 29. Сигнал снимаетс с резистора 30, соединенного с катодом и управл ющим электродом исполнительного элемента 7, выполненкого натиристоре 31. Параметры зар дной цепочки, а также величина на пр жени , поступающего в цепь зар дного конденсатора 29, определ ют угол открыти тиристора 31 и, соответственно , величину напр жени , подаваемую на обмотки электродвигател 12.The control pulse generator 6 consists of a charging circuit and a threshold element, which is used as an analogue of a two-base diode on transistors 25 and 26. The charging circuit of the generator consists of resistors 23, 27 and 28, a capacitor 24, and a charge capacitor 29 The signal is removed from a resistor 30 connected to the cathode and the control electrode of the actuator 7, made to the thyristor 31. The parameters of the charging chain, as well as the magnitude of the voltage entering the charging capacitor circuit 29, determine the opening angle iristora 31 and, respectively, the magnitude of the voltage supplied to the motor windings 12.

Схема работает следугадим образом При остановке электродвигател , осуществл емой с помощью кнопки Стоп 32 или команды другого программного устройства, например 33, коммутирующее устройство 34 отключаетс . Через нормально закрытый котакт 35 подаетс напр жение на коммутирующее устройство 36, которое , срабатыва , своими контактами 37 - 39 осуществл ет подключение электродвигател к устройству защиты и контактом 40 запитывает это устройство.The circuit works in the following way. When the motor is stopped using the Stop button 32 or a command from another software device, for example 33, the switching device 34 is turned off. Through the normally closed contact 35, the voltage is applied to the switching device 36, which, by its contacts 37-39, connects the electric motor to the protection device and supplies the device 40 by contact 40.

Расмотрим возможные случаи при эксплуатации устройства.Consider the possible cases during operation of the device.

При включении устройства температура обмоток равна температуре When the device is turned on, the temperature of the windings is equal to the temperature

откружающей среды. Поскольку при од наковой температуре сопротивлени резисторов 10 и 11, вл ющихс датчиками температуры обмоток и температуры окружающей среды, равны, сигнал на выходе измерительной мостовой схемы равен нулю. Но в это; врем на вход усилител 4 и транзистора 17 поступает сигнал с задатчика 2, величина которого определ ет заданное превышение температуры двигател над температурой окружающей среды. Установка сигнала задатчика определ етс величиной напр жени , снимаемого с резисторов 14 и 15 и параметрами согласующего трансформатора 13. Учитыва , что фаза сигнала с задатчика 2 совпадает с фазой питающего напр жени фазочувствительного каскада 5, транзистор 21 открываетс и конденсатор 24 зар жаетс до напр жени , определ емого напр жением источника питани , сигналом управлени и параметрами резистора 23 и конденсатора 24. При этом напр жение, снимаемое с резистора 23 и конденсатора 24, суммиру сь с пульсирующим напр жением питани генератора 6 импульсов оказываетс приложенным к зар дному конденсатору 29. При достижении на зар дном конденсаторе 29 напр жени , равного напр жению срабатывани аналога двухбазового диода на транзисторах 25 и 26, последний открываетс и на резисторе 30 по вл етс импульсное напр жение, которое, поступа на управл ющий электрод исполнительного элемента 1, тиристора 31, открывает его. К обмоткам электродвигател 12 прикладываетс напр жение части полусинусды , определ емое углом открывани тиристора 31. По обмоткам электродвгател пройдет импульс тока. При прохождении тока обмотки нагреваютс Когда напр жение переходит через нуль, тиристор 31 закрываетс , ток по обмоткам прекращаетс . Следующа полуволна напр жени сети не вызывает тока в обмотках двигател , так как тиристор 31 оказываетс в закрытом состо нии. Дальнейша полуволна напр жени проходит через тиристор 31 н обмотки электродвигател 12, и процесс повтор етс .off environment. Since, at the same temperature, the resistances of the resistors 10 and 11, which are sensors for the temperature of the windings and the ambient temperature, are equal, the signal at the output of the measuring bridge circuit is zero. But into this; the time to the input of the amplifier 4 and the transistor 17 receives a signal from the setpoint 2, the value of which determines the specified excess temperature of the motor above the ambient temperature. The setting of the setpoint signal is determined by the voltage taken from the resistors 14 and 15 and the parameters of the matching transformer 13. Taking into account that the phase of the signal from setpoint 2 coincides with the phase of the supply voltage of the phase-sensitive stage 5, the transistor 21 opens and the capacitor 24 is charged before the voltage determined by the voltage of the power source, the control signal and the parameters of the resistor 23 and the capacitor 24. At the same time, the voltage removed from the resistor 23 and the capacitor 24 is summed with the pulsating voltage of the gene The pulse rampter 6 is applied to the charging capacitor 29. When the voltage on the capacitor 29 reaches a voltage equal to the response of the analogue of the two-base diode on transistors 25 and 26, the latter opens and a voltage pulse appears on the resistor 30 on the control electrode of the actuator 1, the thyristor 31, opens it. The windings of the motor 12 are applied to the voltage of a part of the half-sine, defined by the opening angle of the thyristor 31. A current pulse will pass through the windings of the electric motor. As the current passes, the windings heat up. When the voltage goes through zero, the thyristor 31 closes, the current through the windings stops. The next half-wave of the mains voltage does not cause a current in the motor windings, since the thyristor 31 is in the closed state. A further half-wave voltage passes through the thyristor 31n of the winding of the electric motor 12, and the process is repeated.

Прохождение тока по обмоткам вызывает их нагрев. Температура обмоток повышаетс , измен сопротивление термнстора 10, установленного в обмотках двигател . Вследствие уменьшени сопротивлени термистора мост разбалансируетс . На его выходе по вл етс сигнал разбаланса, пропорциональный величине отклонени температуры двигател 12 от температуры окружающей среды. В св зи с тем, что сигнал измерительного блка 1 находитс в противофазе с сигналом эадатчика 2, результирующий сигнал, поступающий на усилитель уменьшаетс . Одновременно уменьшаетс напр жение, выдел емое на. нагрузке фазочувствительного каскадaJ состо щей из резистора 23 и кон денсатора 24, а соответственно и по даваемое напр жение в цепь зар дного конденсатора 29 генератора 6 импульсов . Врем зар да конденсатера 29 до напр жени срабатывани аналога двухбазового диода 25 и 26, увеличиваетс , соответственно увели чива угол открыти тиристора 31. В результате напр жение, приложенно к обмоткам электродвигател 12, уме шаетс , уменьшаетс ток, а соот .ветственно и интенсивность кагрева его обмоток. При достижении превышени температуры обмоток на сигнал с мо та полностью компенсирует сигнал за датчика, сигнал на входе усилител равен нулю, напр жение на нагрузке фазочувствительного каскада отсутст вует,- Сопротивление 28 в цепи зар д ной емкости при наладке подбираетс таким, что угол открыти тиристора 31 и соответственно величина тока через тиристор и обмотки электродвигател обеспечивает в последних вцделение тепла, равного по количеству теплопотер м двигател 12 в окружающую среду при перепаде тем пературы обмоток и окружающей среды , равном 5-8С,, При длительной работе электродви , тел темдература его обмоток состав л ет 70-8.0С. Рассмотрим принцип работы устрой ства в момент отключени электродвигател . Превышение температуры обмоток значительно превышает 5-8°С Сигнал с измерительной мостовой схемы при этом достигает значительной величины, что может привести к нарушению режима работы усилител или повреждению всего устройства . Поэтому дл зашлты усилител параллельно цепи( сигнала включен ог- раничитель, состо щий из двух встречнонаправленных стабилитронов, осуществл ющих двустороннее ограничение сигнала по амплитуде. Сигнал управлени при этом полностью закрывает тиристор и ток по обмоткам не протекает. В процессе остывани электродвигател разность температур обмоток и окружающей среды уменьшаетс . При достижении превышени температуры 5-8°С тиристор открываетс и по обмоткам электродвигател протекает ток, равный компенсации теплопотерь. При ключении электродвигател в любой момент времени устройство защиты мгновенно отключаетс . Поддержание посто нного повышени температуры в обмотках электродвигател над температурой окружающей среды преп тствует увлажнению изол ции обмоток и, соответственно , позволит значительно повысить срок службы электродвигател при эксплуатации его- в услови х повышенной влажности. Применение защиты электродвигател , эксплуатируемого в услови х повышенной влажности, а также устройства дл его реализации, позволит значительно повысить срок его эксплуатационной надежности, снизить энергетические и трудовые затраты по уходу и эксплуатсщии.The passage of current through the windings causes them to heat up. The temperature of the windings increases by changing the resistance of the thermistor 10 installed in the motor windings. Due to the decrease in resistance of the thermistor, the bridge is unbalanced. At its output, an imbalance signal appears that is proportional to the deviation of the temperature of the engine 12 from the ambient temperature. Due to the fact that the signal of the measuring unit 1 is in antiphase with the signal of the sensor 2, the resulting signal arriving at the amplifier is reduced. At the same time, the voltage released on it decreases. the load of the phase-sensitive cascade J consisting of the resistor 23 and the capacitor 24, and accordingly the voltage supplied to the charging capacitor 29 of the generator 6 pulses. The charging time of the capacitor 29 to the tripping voltage of the analog of the two-base diode 25 and 26 increases, respectively, increasing the opening angle of the thyristor 31. As a result, the voltage applied to the windings of the electric motor 12 decreases, the current decreases, and accordingly the intensity of the coherence his windings. When the temperature of the windings reaches the signal, the signal completely compensates for the signal behind the sensor, the signal at the amplifier input is zero, the voltage at the load of the phase-sensitive stage is absent, - Resistance 28 in the charge capacitance circuit is adjusted so that the opening angle of the thyristor 31 and, accordingly, the amount of current through the thyristor and windings of the electric motor provides in the latter the heat generation equal to the amount of heat loss of the motor 12 to the environment when the temperature of the windings varies and surrounds After a long-term operation of an electric drive, the temperature of its windings is 70–8.0 ° C. Consider the principle of operation of the device at the time of switching off the electric motor. The temperature rise of the windings significantly exceeds 5-8 ° C. The signal from the measuring bridge circuit at the same time reaches a significant value, which can lead to a violation of the operating mode of the amplifier or damage to the entire device. Therefore, in order to send an amplifier in parallel to the circuit (the signal is turned on, a limiter consisting of two oppositely directed Zener diodes performing two-way limiting of the signal in amplitude. The control signal completely closes the thyristor and the current in the windings does not flow. During the cooling of the electric motor, the temperature difference between the windings and The ambient temperature is reduced. When an excess temperature of 5-8 ° C is reached, the thyristor opens and a current flows through the motor windings equal to the compensation of heat losses. and the motor at any time the protection device is instantly disconnected.Continuously increasing the temperature in the motor windings above the ambient temperature prevents moisture insulation of the windings and, accordingly, will significantly increase the service life of the motor during high humidity conditions. protection of an electric motor operated in high humidity conditions, as well as a device for its implementation, will significantly increase its lifespan spluatatsionnoy reliability, reduce energy and labor costs for the care and ekspluatsschii.

«Q ч; “Q h;

Claims

DEVICE FOR PROTECTING ELECTRIC MOTOR WINDINGS FROM MOISTURE CONDENSATION, containing an operational power supply, which in the disconnected state of the motor is functionally connected to the motor windings through an actuator, an adjustable controlled pulse generator and a switch, characterized in that, in order to reduce energy costs, it is additionally equipped with a series-connected measuring unit, master, limiter, amplifier and phase. an actual cascade, while the measuring body is made in the form of a bridge, two adjacent arms of which are formed by heat-sensitive elements located on the motor windings and in the environment, one of the bridge diagonals is connected to the first input of the phase-sensitive block, the second diagonal of the bridge, the second phase-sensitive block input and the input of the controlled pulse generator are connected to the input of the operational source power supply, made in the form of a multi-winding transformer, the passage of which through the contactor is connected between the phase and the neutral wire, and the output of the generator controlled by it pulses through the actuator and the contacts of the switch is connected to the motor windings.

i5324