SU1125697A1

SU1125697A1 - Device for protecting electric motor against overheat

Info

Publication number: SU1125697A1
Application number: SU823510674A
Authority: SU
Inventors: Владислав Никитович Данилов
Original assignee: Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства
Priority date: 1982-11-15
Filing date: 1982-11-15
Publication date: 1984-11-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДОШ ЭЖКТРОДВИГАТЁЛЯ ОТ ЙЕРЕГРЕВА, содержащее тиристорный ключ, включенный парап-/ лельно кнопке Пуск через зам|акающий слаботочный контакт магнитного пускател , в цетш питани катушки которого включена указанна кнопка Пуск, термодатчики, размещенные на лрбовых част х обмотки статора, и стабилизированнь источник посто н- . ного тока, выполненный на основе дополнительной обмотки, намотанной на катушку магнитного пускател , к которой подключен выпр мительный мост, к выходной диагонали которого подключены стабилитрон и балластный резистор, соединенный с анодом стабилитрона, о т л и ч а ю щ е е с тем, что, с целью пов1%1ени надежности путем обеспечени четкости запирани тиристорного ключа при возникновении перегрева электродвигател , термодатчики, в качестве которых использованы позисторы, подключены через вновь введенный дополнитель. (Л ный замыкаю1ций слаботочный контакт магнитного пусТкатёл между другим выводом бапластиого резистора и минусом выпр мительного моста стабипизнрованного источника посто нного тока.EQUIPMENT MOTOR FROM YEREGREV EQUIPMENT, containing a thyristor key, turned on the paraphernal Start button via a locking low-current contact of the magnetic starter, in which the Start button is turned on, the thermal sensors placed on the antenna section of the stator, are placed on the coil of the instrument, and the sensor is mounted on the coil of the instrument. post n- based on an additional winding wound on a coil of a magnetic starter, to which a rectifying bridge is connected, to the output diagonal of which is connected a zener diode and a ballast resistor connected to the anode of the zener diode, that, in order to increase the reliability by ensuring the clearness of locking the thyristor key in the event of overheating of the electric motor, the thermal sensors, which are used as posistors, are connected through the newly introduced additional device. (A closed circuit is a low-current contact of a magnetic trigger between another terminal of the capacitive resistor and the minus of the rectifying bridge of the stabilized DC source.

Description

1 Изобретение относитс к области защиты от аварийных режимов электро двигателей, работаюви х в промышленности и сельском хоз йстве. Известно устройство дл защиты электродвигател от .перегрузки и тока короткого замыкани , в котором термодагчики с отрицательным температурным коэффициентом сопротивлени ( ТКС) включены в цепь управл ющего перехода тиристора. При перегрузке Электродвигател eiO температура повышаетс , сопротивление термодатчиков уменьшаетс , срабатывает тиристор , вызыва отключение электродвигател О. Вследствие того, что характеристика термодатчика подчинаетс экспо ненциальному закону, а параметры срабатывани тиристора имеют разбро дл увеличейи крутизны управл ющег сигнала между термодатч1иками и тиpHCTOipoMi-включен усилитель, что усложн ет устройство. Кроме того, включение термодатчиков параллельно стабилитрону перегружает последний при перегреве электродвигател Это отражаетс на напр жении питани усилител ив некоторьк случа х защитное устройство вообще мсикет не сработать. . Известно устройство дл температурной защиты электродвигател , в котором термодатчики с положительным ТКС (позисторы) включены чере.з промежуточный усилитель в цепь упра Лжощего перехода тиристора. Питание промежуточного усилител осуществл етс от дополнительных обмоток, имею щих индуктивную св зь с обмотками фаз сети. При перегреве электродвигател сопроа вление позисторрв воз растает , транзисторы один или два) закрьшаютс , управл ющий переход тирис:тора обесточиваетс , тиристор закрьгаае1 -с , что вызывает отключение .электродвига-гел . 2} .,.. Недостатком данной схемы вл етс неустойчивый режим работы тиристора вследствие нерелейност характеристики позйсторов и нерелей ого закрыти транзисторов. Это может привести к дребезгу магнитного пускател , подгоранию его контактов, дополнительному перегреву электродвигател и пробою тиристора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс уст ройство дл Защиты электродвигател 7 от перегрева, содержащее тиристорный ключ, включенный параллельно кнопке Пуск кнопочной станции через аамькающий слаботочный контакт магнитного пускател , термодатчики с отрицательным ТКС, размещенные на лобовых част х обмотки статора, и стабилизированный источник посто нного тока, вьлолненный на основе дополнительной обмотки, намотанной на катушку, магнитного пускател , выпр мительного моста, стабилитрона , балластного резистора, включенного между минусом въщр мительного моста и анодом стабилитрона и сглаживающего конденсатора зТ. I Однако известное устройство не обеспечивает необходимого урови на/|ежности при работе в зоне срабатывани защиты, так как в ием имеет место неустойчивый режим работы тиристора тиристорного ключа. Тиристор запираетс нечетко, ток через катушку магнитного пускател то.прорьшаетс , то по вл етс вновь. Пропускаетс один - три периода и пускатель, не успев отключитьс в силу своей иИерционности, вновь подключаетс к сети. При вибрации силовых контактов пускател возникает электрическа дуга, оплавл юща контакты. Возможно даже их. сваривание, слеДова.тельно , в динамической режнме работают пускатель и электродвигатель с отрицательным эффектами: возникают перенапр жени в цепи катушки тиристорного ключа и обмотках статора, двигатель греетс не только вследствие технологической перегрузки, но и вследствие повьш1енного скольжени ротора. Перенапр жени могут вывести из стро обмотку статора электродвигател , катушку .магнитного пускател , тйристориый ключ, работанщий на иидукт ную нагрузку. Неустойчивый режим работы тиристора объ сн етс тем, что характеристика примененных в качестве термо- . атчиков терморезисторов имеет паающую по закону экспоненты характеистику . Причем в области темпераур 2О-7Ъ С характеристика имеет знаительную крутизну, а в области сраатывани - тиристорного ключа сопроивление термодатчиков уменьшаетс в еньшей степени. Положение усугубл тс в том случае, если технологичеса перегрузка незначительна и темпеатура электродвигател повышаетс медленно. При уменьшении тока управ лени тиристора увеличиваетс угол открыти тиристоров. Поэтому в обла ти срабатывани защитного устройств ти1оисторы имеют угЛл открыти 2060 , катушка магнитного пускател чарть времени остаетс без тока. Кроме Tjoro, недостатком устройства вл етс вибраци магнитного пускател , увеличение тока через ка тушку и ее перегрев. Дл обеспечени работы тиристора завышают класс тиристора и диодов по напр жению, что удорожает схему защитного устройства . Проста замена в защитном устрой стве терморезисторов на позисторы н у.стран ет эти недостатки из-за того , что реальна характеристика позистора не вл етс релейной, как э прин то считать. Нарастание сопроти лени в зоне температуры срабатыван позистора составл ет только 250 ,750) Ом : 50-150 Ом/°С. При возрастании температуры на последую щие 5 С нарастание сопротивлени составл ет 5-10 . Целью изобретени вл етс повышение надежности путем обеспечени четкости запирани тиристорного ключа защитного устройства при возникновении перегрева электродвигател . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дп защиты электродвигател от перегрева, содержащем тиристорный ключ, включенный параллельно кнопке Пуск ч рез замыкаквдий слаботочный контакт магнитного пускател , в цепи питани катушки которого включена указанна кнопка Пуск, термодатчики размещенные на лобовых част х обмо ки статора, и стабилизированный источник посто нного тока, выполненный на основе дополнительной обмотки, намотанной на катушку маг нитного пускател , к которой подкл чен вьтр мительный мост, к выходной диагонали которого подключены стабилитрон и балластный резистор, соединенный с анодом стабилитрона, термодатчики, в качестве которых использованы позисторы, подключены через вновь введенный дополнительный замыкающий слаботочный контакт магнитного пускател между другим выводом балластного резистора и минусом выпр мительного моста стабилизированного источника посто нного тока. На чертеже показана электрическа схема устройства дл защиты электродвигател от перегрева. Устройство содержит термодатчики I и 2, в качестве которых использованы позисторы и которые включены через замыкающий дополнительный слаботочный контакт -3 последовательно с балластньм резистором 4 стабилизированного источника посто нного тока, выполненного на основе дополнительной обмотки 5, намотанной на катушку 6 магнитного пускател , выпр мительного моста. 7, стабилитрона 8 и конденсатора 9, тиристорный ключ с одним тиристором 10, четырьм диодами 11-14 и конденсатором 15, вы ход которого через.замыкающий слаботочный контакт 16 Магнитного пускател подключен параллельно пусковой кнопке 17, соединенной последовательно со стоповой кнопкой 18 и ка тушкой 6 магнитного пускател , а вход, которым вл етс управл ющий переход тиристора 10, :через резистор 19 - параллельно стабилитрону 8 и конденсатору 9 стабилизиров-анного источника посто нного тока, электродвигатель 20, подключенный к сети трех- , фазного переменного тока силовыми .контактами 21 магнитного пускател . , Устройство работает следукицим образом .. При нажатии на пусковую кнопку 17 катушка 6 магнитного пускател получает питание, замыкаютс его силовые контакты 21 и электродвигатель 20 включаетс в работу. Одновременно в дополнительной обмотке 5, намотанной на катушку 6, наводитс ЭДС, подаваема на выпр мительный мост 7, вход щий в состав стабилизированного источника посто нного тока. Магнитный пускатель, срабатыва , замыкает также слаботочные контакты 3 и 16. На стабилитроне 8 по вл етс напр жение, которое подаетс через, резис.тор 19, слаботочный контакт 3 и позисторы 1 и 2 на управл юп й переход тиристора 10 тиристорного ключа. Последний открываетс , шунтиру пусковую кнопку 17. При перегреве обмоток электродвигател 20 сопротивление позисторов 1 и 2 резко возрастает, происходит перераспределение потенциалов стабилизированного источника посто нного .1 The invention relates to the field of protection against emergency conditions of electric motors, working in industry and agriculture. A device for protection of an electric motor against overload and short-circuit current is known, in which thermo-jaws with a negative temperature resistance coefficient (TCR) are included in the thyristor control junction circuit. When the eiO motor is overloaded, the temperature rises, the resistance of the sensors decreases, the thyristor is triggered, causing the O motor to turn off. Due to the fact that the characteristic of the thermal sensor is subject to an exponential law, the response parameters of the thyristor are scattered to increase the steepness of the control signal between the sensors and the speed of the taps of the torsc- arts. which complicates the device. In addition, the inclusion of thermal sensors parallel to the Zener diode overloads the latter when the motor overheats. This is reflected in the supply voltage of the amplifiers and in some cases the protective device in general does not trigger. . It is known a device for thermal protection of an electric motor, in which thermal sensors with a positive TKS (posistors) are connected through an intermediate amplifier into the control circuit of a false thyristor junction. The intermediate amplifier is powered from additional windings having inductive coupling with the windings of the mains phases. When an electric motor overheats, the resistance of the resistors increases, one or two transistors are closed, the control switch of the thyristor: the torus is de-energized, the thyristor is closed, and the switch turns off the electric motor-gel. 2}., .. The disadvantage of this circuit is the unstable operation of the thyristor due to the non-relay characteristics of the posistors and the non-closed transistors. This can lead to a magnetic starter chatter, burning of its contacts, additional motor overheating and thyristor breakdown. The closest to the technical essence of the invention is a device for protection of the motor 7 from overheating, which contains a thyristor key connected in parallel with the Start button of the button station through the low-current contact of the magnetic starter, thermal sensors with negative TKS located on the frontal parts of the stator winding, and stabilized source of direct current, based on an additional winding wound on a coil, magnetic starter, rectifier bridge, zener diode, ballast resis torus, connected between the minus of the inculcating bridge and the anode of the zener diode and the smoothing capacitor zT. I However, the known device does not provide the necessary level of | / ryh when working in the zone of operation of the protection, as in the unstable mode of operation of the thyristor of the thyristor key. The thyristor is not clearly locked, the current through the coil of the magnetic actuator then degrades, then appears again. One to three periods are skipped and the starter, not having time to shut down due to its own inertia, is reconnected to the network. When the power contacts of the starter vibrate, an electric arc arises, melting the contacts. Maybe even them. Welding, then, in a dynamic mode, the starter and the electric motor with negative effects work: overvoltages occur in the coil circuit of the thyristor key and the stator windings, the motor heats up not only due to technological overload, but also due to increased slip of the rotor. Overvoltage can disable the stator winding of an electric motor, a coil of a magnetic actuator, a triac key operating on an inductive load. The unstable operation mode of the thyristor is explained by the fact that the characteristic used as thermo-. Thermistor resistors have a characteristic characteristic that falls according to the law. Moreover, in the temperaur 2O-7b range, the characteristic has a significant steepness, and in the thyrotor key area, the resistance of thermal sensors decreases to a lesser degree. The situation is aggravated if the technological overload is insignificant and the temperature of the electric motor rises slowly. As the thyristor control current decreases, the thyristor opening angle increases. Therefore, in the range of protection device triggers, the toriors have an open angle of 2060, the coil of the magnetic starter is no current at a time. In addition to Tjoro, the drawback of the device is the vibration of the magnetic actuator, the increase in current through the boil and its overheating. In order to ensure the operation of the thyristor, the thyristor and diode class overstate the voltage, which increases the cost of the protective device circuit. A simple replacement of thermistors by posistors in the protective device does not eliminate these drawbacks due to the fact that the real characteristic of the posistor is not a relay, as is commonly supposed. The increase in resistance in the temperature zone triggered by the posistor is only 250, 750) ohms: 50-150 ohms / ° C. As the temperature rises over the next 5 ° C, the increase in resistance is 5-10. The aim of the invention is to increase reliability by ensuring the clearness of locking the thyristor key of the protective device when an overheating of the motor occurs. The goal is achieved by the fact that in the device dp protection of the electric motor from overheating, containing a thyristor key, connected in parallel with the Start button, cut off the low-current contact of the magnetic actuator, in the coil power supply circuit of which the specified Start button is turned on, thermal sensors placed on the frontal parts of the stator cleaning, and a stabilized DC source, made on the basis of an additional winding, wound on the coil of a magnetic actuator, to which the heat bridge is connected, to the output diagonal the Zener diode and the ballast resistor connected to the Zener anode are connected; thermal sensors, in which posistors are used, are connected via the newly introduced additional closing low-current contact of the magnetic starter between the other terminal of the ballast resistor and the minus of the rectifying bridge of the stabilized DC source. The drawing shows the electrical circuit of the device for protecting the motor against overheating. The device contains thermal sensors I and 2, which are used as posistors and which are connected through an additional closing low-current contact -3 in series with a ballast resistor 4 of a stabilized DC source made on the basis of an additional winding 5 wound on a coil 6 of a magnetic starter, a rectifying bridge . 7, Zener diode 8 and capacitor 9, a thyristor key with one thyristor 10, four diodes 11-14 and a capacitor 15, whose output is through the locking low-current contact 16 of the magnetic starter connected in parallel with the start button 17 connected in series with the stop button 18 and booster 6 magnetic starter, and the input, which is the thyristor control transition 10,: through a resistor 19 - parallel to the Zener diode 8 and the capacitor 9 of a stabilized DC source, an electric motor 20 connected to the network of three- phase voltage alternating current power .contacts 21 magnetic starter. The device operates in the following way. When the start button 17 is pressed, the coil 6 of the magnetic starter is energized, its power contacts 21 are closed and the electric motor 20 is put into operation. At the same time, an additional electromotive force (EMF) is induced in the additional winding 5 wound on the coil 6, which is fed to the rectifying bridge 7, which is part of the stabilized DC source. The magnetic starter also operates, closes low-current contacts 3 and 16. At the Zener diode 8, a voltage appears that is applied through resistor 19, low-current contact 3 and posistor 1 and 2 to the control switch of the thyristor 10 of the thyristor switch. The latter opens to the shunt start button 17. When the windings of the electric motor 20 are overheated, the resistance of the posistor 1 and 2 sharply increases, and the potentials of the stabilized constant source are redistributed.

тока. Ток, протекакмций через стабилитрон , и напр жение на нем станов тс практически равны нулю. Тиристор 10 закрываетс , катушка 6 обесточиваетс и электродвигатель 20 отключаетс от сети. Отключение электродвигател при его нормальной работ ,е осуществл етс нажатием на стоповую кнопку 8.current. The current, the flow through the zener diode, and the voltage across it become almost zero. The thyristor 10 is closed, the coil 6 is de-energized and the electric motor 20 is disconnected from the network. The shutdown of the electric motor during its normal operation is not effected by pressing the stop button 8.

Особенность о схемы вл етс включение позисторов I и 2 через замыкаю ций слаботочный контакт 3 последовательно с балластным резистором 4 стабилизированного источника посто нного тока.The peculiarity of the circuit is the inclusion of posistor I and 2 via short-circuit low-current contact 3 in series with the ballast resistor 4 of the stabilized DC source.

Это усиливает р.елейный эффект исчезновени напр жени на управл ющем Перез оде тиристора 10 за . счет одновременного действи двух факторов: возрастани сопротивлени позисторов в зоне температуры срабатывани згщиты и стабилизирующего действи стабилитрона 8.This enhances the on-voltage effect of voltage dissipation on the thyristor clock 10 in charge of control. an account of the simultaneous action of two factors: an increase in the resistance of the posistors in the zone of the operation temperature of the protection and the stabilizing effect of the Zener diode 8.

Когда сопротивление позисторов начинает возрастать в зоне срабатывани , т.е. когда характеристика позисторов еще имеет малую крутизну, это практически не отражаетс на величине напр жени , поступающего со стабилитрона В на управл ющий переход тиристора 10. При дальнейшем повышении температуры происходит резкое нарастание сопротивлени позисторов и исчезновение стабилизирующего действи стабилитрона. При этом передаточные функции позисторов и стабилитрона перемножаютс , так как эти звень в защитном уст-When the resistance of the posistor starts to increase in the zone of operation, i.e. when the posistor characteristic still has a small steepness, it almost does not reflect on the magnitude of the voltage coming from Zener B to the thyristor control transition 10. With a further increase in temperature, there is a sharp increase in posistor resistance and the stabilizing effect of the Zener diode disappears. In this case, the transfer functions of posistor and zener diode are multiplied, since these links in the protective device

ройстве включены мезаду собой последовательно . Этим достигаетс фак тически релейное сн тие напр жени с управл ющего перехода тиристора. Учитыва возможньц разброс параметров позисторов, стабилитрона и тиристора , дл обеспечени абсолютной релейности отключени тиристора при медленном нарастании температуры электродвигател , дл исключени самопроизвольных открытий тиристора, например при повышении напр жени в сети и наличии .остаточного тока через управл ющий переход, последовательно с позисторами вkлючeн замыкающий слаботочный контакт магнитного пускател . При перегреве электродвигател снижаетс почти до нул напр жение на стабштитроне , тиристор закрьтаетс , катушка магнитного пускател обесточиваетс , размыкающий контакт 3 размыкаетс , обеспечива релейное возрастание сопротивлени цепи балластного сопротивлени 4 и позисторов 1 и 2 до бесконечности.. Это устран ет дребезг магнитного пускател , повьшгает надежность заищтного устройства и всей электроустановки в целрм, значительно увеличивает среднее врем безотказной работы устройства при одновременном уменьшении его стоимости.Realism included mezad by itself consistently. This achieves a virtual relay voltage relief from the thyristor control transition. Taking into account the possible variation of the posistor, zener diode and thyristor parameters, to ensure absolute relay of the thyristor shutdown at a slow increase of the motor temperature, in order to avoid spontaneous opening of the thyristor, for example, when the mains voltage rises and there is enough residual current through the control junction, it is closed low-current contact of the magnetic starter. When the motor overheats, the voltage on the stabilizer is lowered to almost zero, the thyristor is closed, the magnetic coil is de-energized, the disconnecting contact 3 is disconnected, providing a relay increase in the resistance of the ballast resistance 4 and posistor 1 and 2 to infinity. the reliability of the device being scanned and the entire electrical installation in the factory significantly increases the average uptime of the device while reducing its cost.

Предложенное устройство выполнено из малогабиритных, недефицитных элементов, легко размещаетс в корпусе Любого магнитного пускател совместно с последним.The proposed device is made of small-sized, non-deficient elements, easily placed in the housing of any magnetic actuator together with the latter.

А В С N jy jy Jf A B C N jy jy Jf

1в1c

тРTP

(-f(-f

1717

YY

1one

flfl

в.at.

-и-and

Claims

DEVICE FOR PROTECTING THE MOTOR FROM OVERHEATING, containing the thyristor key, the included para-. to the Start button ”through the locking low-current contact of the magnetic starter, in the power supply circuit of the coil of which the specified Start button ¹ 'is turned ^on , temperature sensors located on the front parts of the stator winding, and the stabilized direct current source based on an additional winding wound on the magnetic starter coil , to which a rectifier bridge is connected, to the output diagonal of which a zener diode and a ballast resistor are connected, connected to the anode of the zener diode, which is to reliability by providing clarity of locking of the thyristor switch in the event of an electric motor overheating, temperature sensors, which are used as resistors, are connected via a newly introduced additional closing low-current contact of the magnetic starter between the other terminal of the ballast resistor and the minus of the rectifier bridge of a stabilized direct current source.

SU-. 1125697>