SU1721692A1

SU1721692A1 - Device for thermal protecting of asynchronous motor

Info

Publication number: SU1721692A1
Application number: SU904792757A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Степанович Бутев
Original assignee: Донецкий политехнический институт
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1992-03-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике , а именно к устройствам защиты асинхронных электродвигателей от перегрева, и может быть использовано в системах электропривода общепромышленных механизмов и установок. Цель изобретени - расширение области применени устройства путем обеспечени защиты от обрыва фазы. Дл этого осуществл ют контроль не только величины активного сопротивлени статорных обмоток электродвигател , но и путей протекани оперативного тока. На зажимы источника оперативного тока, включенного в одну из фаз питающей электродвигатель 1 сети и выполненного на базе полупроводникового диода 2 и дроссел 3, включен резистивный делитель напр жени 4. Его выход соединен с Т-образным фильтром 5 посто нной составл ющей, выходное напр жение которого используетс в качестве опорного. На зажимы статорной обмотки параллельно пут м протекани оперативного тока включены второй и третий Г-образные 6 и 7 посто нной составл ющей . При неполнофазном режиме электропитани измен ютс пути протекани оперативного тока, в результате чего напр жение одного из фильтров 6 или 7 падает до нул и реле 11 отключает двигатель 1. 1 ил.The invention relates to electrical engineering, namely to devices for protecting induction motors from overheating, and can be used in electric drive systems of general industrial mechanisms and installations. The purpose of the invention is to expand the field of application of the device by providing protection against phase failure. For this, not only the active resistance of the stator windings of the electric motor is monitored, but also the paths of the flow of the operating current. Resistive voltage divider 4 is connected to the terminals of the operating current source included in one of the phases of the mains supplying the motor 1 and made on the basis of semiconductor diode 2 and droplet 3. Its output is connected to a constant T-shaped filter 5, the output voltage which is used as a reference. The second and third L-shaped 6 and 7 constant components are connected to the stator winding terminals parallel to the path of the flow of the operating current. In the case of an incomplete power supply mode, the flow paths of the operating current change, as a result of which the voltage of one of the filters 6 or 7 drops to zero and the relay 11 switches off the motor 1. 1 sludge.

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты асинхронных электродвигателей от перегрева, и может быть использовано в системах электропривода общепромышленных механизмов и установок.The invention relates to electrical engineering, in particular to devices for protecting asynchronous electric motors from overheating, and can be used in electric drive systems of general industrial mechanisms and installations.

Целью изобретения является расширение области применения устройства для тепловой защиты асинхронного электродвигателя.The aim of the invention is to expand the scope of the device for thermal protection of an induction motor.

На чертеже представлена электрическая схема устройства для тепловой защиты асинхронного электродвигателя.The drawing shows an electrical diagram of a device for thermal protection of an induction motor.

В цепь одной из фаз сети, питающей электродвигатель 1, последовательно включен источник постоянного оперативного тока, состоящий из соединенных друг по отношению к другу параллельно полупроводникового диода 2 и дросселя 3 с регулируемой индуктивностью, зажимы которого соединены с входом регулируемого резистивного делителя 4 напряжения, выход которого подключен к входу первого Г-образного фильтра 5 постоянной составляющей, при этом их однопотенциальные зажимы подключены к фазному проводу, соединяющему источник оперативного тока с электродвигателем 1 и принятому в качестве общего узла. Второй 6 и третий 7 фильтры постоянной составляющей своими входами включены между общим узлом и второй и третьей фазами питающей сети так, что и их однопотенциальные зажимы присоединены к общему узлу. Первый нуль-орган 8 своим входом включен на свободные выходные зажимы первого 5 и второго 6 фильтров, а второй нуль-орган 9 - на соответствующие зажимы первого 5 и третьего 7 фильтров. Выходные зажимы первого и второго нульорганов соединены с входами логического элемента 14 10, выход которого нагружен исполнительным реле 11.In the circuit of one of the phases of the network supplying the electric motor 1, a constant operational current source is connected in series, consisting of a semiconductor diode 2 and an inductor 3 with adjustable inductance connected in parallel to each other, the clamps of which are connected to the input of an adjustable resistive voltage divider 4, the output of which connected to the input of the first L-shaped filter 5 of the constant component, while their single-potential clamps are connected to a phase wire connecting the operating current source to the electric odvigatelem 1 and adopted as a common node. The second 6 and third 7 DC filters with their inputs are connected between the common node and the second and third phases of the supply network so that their single-potential clamps are connected to the common node. The first zero-organ 8 is connected by its input to the free output terminals of the first 5 and second 6 filters, and the second zero-organ 9 is connected to the corresponding terminals of the first 5 and third 7 filters. The output terminals of the first and second null organs are connected to the inputs of the logic element 14 10, the output of which is loaded with an actuating relay 11.

Все фильтры постоянной составляющей выполняются на базе емкостных и резистивных или индуктивных элементов по Гили Т-образной схеме, а второй и третий фильтры должны быть двухкаскадными, что обусловлено требованием обеспечения надежности и предотвращения возможности появления высокого напряжения на входах нуль-органов в случае обрыва одного из выводов входящих в Состав фильтров конденсаторов. В качестве нуль-органов могут быть использованы стандартные компараторы напряжения, а дроссель с регулируемой индуктивностью выполнен на ферромагнитном сердечнике с регулируемым воздушным (немагнитным) зазором.All filters of the constant component are based on capacitive and resistive or inductive elements according to the Gili T-shaped scheme, and the second and third filters must be two-stage, which is due to the requirement of ensuring reliability and preventing the possibility of the appearance of high voltage at the inputs of zero-organs in case of breakage of one of conclusions included in the composition of the filter capacitors. Standard voltage comparators can be used as null organs, and a choke with adjustable inductance is made on a ferromagnetic core with an adjustable air (non-magnetic) gap.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В номинальном режиме работы силовой ток электродвигателя 1, протекая по цепи дросселя 3, создает на его зажимах падение напряжения, мгновенное значение которого в один из полупериодов ограничивается полупроводниковым диодом 2 на уровне его прямого напряжения, что обусловливает несимметрию этого тока и появление в нем постоянной составляющей, используемой в качестве оперативного тока, величина которого регулируется изменением немагнитного зазора дросселя 3.In the nominal operating mode, the power current of the electric motor 1, flowing along the circuit of the inductor 3, creates a voltage drop at its terminals, the instantaneous value of which in one of the half-periods is limited by the semiconductor diode 2 at the level of its direct voltage, which causes the asymmetry of this current and the appearance of a constant component in it used as an operating current, the value of which is regulated by changing the non-magnetic gap of the inductor 3.

На выходных зажимах первого фильтра 5 постоянной составляющей выделяется напряжение, используемое в качестве опорного, величина которого определяется не только уровнем постоянной составляющей силового тока электродвигателя 1, но и коэффициентом передачи резистивного делителя 4 напряжения, включенного между источником оперативного тока и данным фильтром.At the output terminals of the first DC filter 5, the voltage used as a reference voltage is allocated, the value of which is determined not only by the level of the DC component of the power current of the electric motor 1, but also by the transmission coefficient of the resistive voltage divider 4 connected between the operating current source and this filter.

Постоянная составляющая тока, обусловленная однополупериодным выпрямлением, первую половину этого полупериода протекает по цепи источник оперативного тока - первая и вторая статорные обмотки электродвигателя 1 - вторая фаза питающей сети, а вторую половину полупериода - источник оперативного тока - первая и третья статорные обмотки - третья фаза сети и создает на зажимах статорной обмотки падение напряжения, выделяемое вторым 6 и третьим 7 фильтрами постоянной составляющей, величина которых пропорциональна как значению оперативного тока, так и активному сопротивлению статорных обмоток электродвигателя 1, величина последнего однозначно определяется температурой нагрева этих обмоток.The constant component of the current, due to half-wave rectification, the first half of this half-cycle flows through the operating current source - the first and second stator windings of the electric motor 1 - the second phase of the supply network, and the second half of the half-period - the operating current source - the first and third stator windings - the third phase of the network and creates a voltage drop at the terminals of the stator winding emitted by the second 6 and third 7 DC filters, the value of which is proportional to the value of the operating current And active resistance of the stator windings of the motor 1, the latter value is uniquely determined by the temperature of the heating windings.

Однопотенциальные зажимы всех фильтров постоянной составляющей подключены к общему узлу, и поэтому их выходные напряжения оказываются направленными встречно друг относительно друга, вследствие чего на входах первого 8 и второго 9 нуль-органов формируется разность этих напряжений. Опорное напряжение, снимаемое с выходных зажимов первого фильтра 5, с помощью регулируемого резистивного делителя 4 напряжения устанавливается равным выходным напряжением фильтров 6 и 7 при максимально допустимой температуре перегрева обмоток электродвигателя 1. Поэтому в номинальном режиме, когда перегрев обмоток ниже допустимого, опорное напряжение превышает выходные напряжения второго 6 и третьего 7 фильтров, вследствие чего нуль-органы 8 и 9 на своих выходах формируют напряжения высокого уровня, обеспечивающие выделение на выходе логического элемента И 10 единичного сигнала и срабатывание исполнительного реле 11, контакт которого блокирует цепи включения электродвигателя 1. 5The single-potential clamps of all DC filters are connected to a common node, and therefore their output voltages turn out to be directed opposite to each other, as a result of which a difference of these voltages is formed at the inputs of the first 8 and second 9 zero-organs. The reference voltage taken from the output terminals of the first filter 5, using an adjustable resistive voltage divider 4, is set equal to the output voltage of the filters 6 and 7 at the maximum permissible temperature of the overheating of the motor windings 1. Therefore, in the nominal mode, when the overheating of the windings is lower than the permissible, the reference voltage exceeds the output voltages of the second 6 and third 7 filters, as a result of which the null organs 8 and 9 form high-level voltages at their outputs, providing a selection of the output log of the physical element And 10 of a single signal and the actuation of the actuating relay 11, the contact of which blocks the switching circuit of the electric motor 1. 5

По мере нагрева электродвигателя 1 активные сопротивления его обмоток возрастают, что приводит к соответствующему росту выходных напряжений второго 6 и третьего 7 фильтров постоянной составляю- 10 щей, а при достижении ими уровня опорного - выходные напряжения нуль-органов 8 и 9 принимают нулевые значения, теряет питание исполнительное реле 11, которое и отключает электродвигатель 1 от питающей сети.As the electric motor 1 heats up, the active resistances of its windings increase, which leads to a corresponding increase in the output voltages of the second 6 and third 7 filters with a constant component of 10, and when they reach the reference level, the output voltages of the null organs 8 and 9 take zero values, lose power executive relay 11, which disconnects the motor 1 from the mains.

В случае обрыва одной из фаз питающей сети, т.е. при неполнофазном режиме электропитания электродвигателя 1, изменяется цепь протекания оперативного тока, 20 в результате чего-выходное напряжение одного из фильтров, включенных на зажимах статорных обмоток, снижается до нуля, а другого возрастает почти в полтора раза, что приводит к изменению знака на входе 25 соответствующего нуль-органа и снижению до нуля его выходного напряжения. Появление на одном из входов элемента И 10 логического 0” влечет отключение исполнительного реле 11 и электродвигате- 30 ля 1 от питающей сети, исключая тем самым возможность его перегрева.In the event of a break in one of the phases of the supply network, i.e. in the case of a non-phase power supply mode of the electric motor 1, the operating current flow circuit changes, 20 as a result of which the output voltage of one of the filters included on the terminals of the stator windings decreases to zero, and the other increases almost one and a half times, which leads to a change in sign at input 25 corresponding null organ and reducing its output voltage to zero. The appearance of a logical 0 ”at one of the inputs of the And 10 element entails disconnection of the executive relay 11 and the electric motor 30 from the supply network, thereby eliminating the possibility of its overheating.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет не только тепловую за- 35 щиту асинхронного электродвигателя, но и предотвращает возможность его перегрева в случае неполнофазного режима электропитания, что отличает его от прототипа более широкой областью применения по обеспечению эффективной и надежной эксплуатации электрических машин.Thus, the proposed device provides not only thermal protection of the asynchronous electric motor, but also prevents the possibility of overheating in the event of an out-of-phase power supply mode, which distinguishes it from the prototype in a wider scope for ensuring efficient and reliable operation of electric machines.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for thermal protection of an asynchronous electric motor, comprising an operating current source designed to be included in one of the phases of the supply network, made up of a parallel-connected semiconductor diode and an inductor with adjustable inductance, an adjustable resistive voltage divider, the input of which is connected in parallel with the operating current source, and the output is connected to the input of the first L-shaped filter of a constant component, the first zero-organ and an executive relay, characterized in that , in order to expand the scope by providing protection against phase failure, the second and third Shaped DC filters are additionally introduced into it, the first inputs of which have a terminal for connecting to one phase of the mains, and the second inputs have terminals for connecting to the second and third, respectively phase of the supply network, the second nullorgan, the logical element And, the output of which is connected to the input of the executive relay, the inputs of the logical element And are connected to the outputs of the first and second zero-organs, the first inputs of which x are connected to the output of the first L-shaped filter of the constant component, and the second inputs are connected to the outputs of the second and third L-shaped filters of the constant component, respectively.

Compiled by C. Shil An Editor N. Gunko Tehred M. Morgenthal Corrector L. Patai

Order 958 Circulation Subscription

VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discoveries under the State Committee for Science and Technology of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushskaya nab., 4/5

Production and Publishing Plant Patent, Uzhgorod, Gagarin St. 101