Пристрій захисту асинхронного електродвигуна від перевантаження та обриву фази

1. Пристрій захисту асинхронного електродвигуна від перевантаження і обриву фази, що містить блок живлення, блок датчиків струму з датчиками, сполученими по схемі "зірка", нульова точка якої сполучена з "загальним" провідником пристрою, причому входи датчиків струму є вхідними виводами пускача, виходи якого з’єднані з асинхронним електродвигуном, блок контролю часу пуску і струму, послідовно сполучені блок контролю наявності напруги і блок порядку чергування фаз, блок незалежної витримки часу, три елементи I-НЕ, три джерела постійної вхідної дії і три порогові елементи, перші входи яких сполучені з першим джерелом постійної вхідної дії, а другі входи - з відповідними трьома виходами блока датчиків струм у і трьома входами блока контролю часу пуску і стр уму, четвертий, п'ятий входи якого сполучені відповідно з другим і третім джерелами постійної вхідної дії, а вихід сполучений з другими входами першого, U 2 28445 1 3 28445 сполучені блок контролю наявності напруги і порядку чергування фаз, блок незалежної витримки часу, ключовий елемент в ланцюзі живлення котушки пускача, три елементи І-НЕ, три джерела постійної вхідної дії і три порогові елементи, перші входи яких сполучені з першим джерелом постійної вхідної дії, а др угі входи - з відповідними трьома виходами блоку датчиків струму і трьома входами блоку контролю часу пуску і стр уму, четвертий і п'ятий входи якого сполучені відповідно з другим і третім джерелами постійної вхідної дії, а ви хід сполучений з другими входами першого, другого, третього елементів ІНЕ, ви ходи яких сполучені з трьома входами блоку контролю наявності напруги і порядку чергування фаз, ви хід ключового елементу сполучений з входом блоку живлення [1]. Недоліком пристрою є відсутність можливості встановлювати енергоефективний режим пускача при його утриманні у включеному стані при використанні пристрою для захисту електродвигунів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити відомий пристрій шляхом введення регулятора напруги, що дозволяє скоротити витрати електроенергії, підвищити ефективність роботи пускача. Рішення поставленої задачі досягається тим, що пристрій захисту асинхронного електродвигуна від перевантаження і обриву фази, що містить блок живлення, блок датчиків струму з датчиками, сполученими по схемі "зірка", нульова точка якої сполучена з "загальним" провідником пристрою, причому входи датчиків струму є вхідними виводами пускача, виходи якого з’єднані з асинхронним електродвигуном, блок контролю часу пуску і струм у, послідовно сполучені блок контролю наявності напруги і блок порядку чергування фаз, блок незалежної витримки часу, три елементи І-НЕ, три джерела постійної вхідної дії і три порогові елементи, перші входи яких сполучені з першим джерелом постійної вхідної дії, а другі входи - з відповідними трьома виходами блоку датчиків струму і трьома входами блоку контролю часу пуску і струму, четвертий, п'ятий входи якого сполучені відповідно з другим і третім джерелами постійної вхідної дії, а ви хід сполучений з другими входами першого, другого, третього елементів І-НЕ, ви ходи яких сполучені з трьома входами блоку контролю наявності напруги і порядку чергування фаз, новим є те, що додатково містить регулятор напруги, підключений своїми двома входами до виводів розмикаючого блок-контакту пускача, а ви хід сполучений з входом пускача, третій вхід підключений до виходу блоку незалежної витримки часу, а четвертий вхід сполучений з входом блоку живлення. Регулятор напруги виконаний у вигляді послідовно сполучених оптронного елементу, першого резистора, другого резистора, тиристорного елементу, а також мостового випрямляча, катодні виводи якого сполучені з анодом тиристорного елементу і першим виведенням оптронного елементу, а анодні виводи - з катодом тиристорного елементу, перший і 4 другий входи мостового випрямляча сполучені, відповідно, з виходом і четвертим входом регулятора напруги, другий вхід якого сполучений з точкою з'єднання першого і другого резисторів, а перший вхід - з першим резистором і другим виходом оптронного елементу, вхід якого підключений до третього входу регулятора напруги. На Фіг.1 представлена структурна схема пристрою захисту асинхронного електродвигуна від перевантаження і обриву фази. На Фіг.2 представлені діаграми сигналів в окремих точках схеми пристрою. Пристрій захисту асинхронного електродвигуна 1 від перевантаження і обриву фази складається з блоку датчиків струму 2 з датчиками, сполученими по схемі "зірка", нульовий дріт якої сполучений з "загальним" дротом пристрою. Фазні виводи датчиків струму сполучені з входом блоку 5 контролю часу пуску і струм у, а також з пороговими елементами 3.1...3.3, виходи яких через елементи І-НЕ 4.1..4.3, блок 6 контролю наявності напруги і порядку чергування фаз, блок 7 незалежної витримки часу, сполучені з входом регулятора напруги 8, включеного в ланцюг живлення котушки 9 пускача електродвигуна 1. Силові контакти пускача включені в ланцюг живлення статора електродвигуна 1, один замикаючий блок-контакт пускача включений паралельно кнопці ПУСК, а виводи другого розмикаючого блок-контакта сполучені, відповідно, з першим і другим входами регулятора напруги, четвертий вхід якого сполучений з блоком живлення 10 і виведенням кнопки СТОП. Вихід блоку контролю часу пуску і струму сполучений з другими входами елементів І-НЕ 4.1..4.3. Перше джерело постійної вхідної дії Е1 сполучене з другими входами порогових елементів 3.1..3.3. Друге і третє джерела постійної вхідної дії Е2, Е3 сполучені відповідно з четвертим і п'ятим входами блоку 5 контролю часу пуску і струм у. Регулятор 8 напруги виконаний у вигляді послідовно сполучених оптронного елементу 11, першого резистора 12, другого резистора 13, тиристорного елементу 14, а також мостового випрямляча 15, катодні виводи якого сполучені з анодом тиристорного елементу 14 і першим виведенням оптронного елементу 11, а анодні виводи - з катодом тиристорного елементу 14, перший і другий входи мостового випрямляча 15 сполучені, відповідно з виходом і четвертим входом регулятора напруги 8, другий вхід якого сполучений з точкою з'єднання першого 12 і другого 13 резисторів, а перший вхід - з першим резистором 12 і другим виходом оптронного елементу 11, вхід якого підключений до третього входу регулятора 8 напруги. Прийняті позначення Uіn - напруга на і виході n-го блоку. Працює пристрій таким чином. Після подачі напруги в силові ланцюги натискається кнопка ПУСК вона подається також через розмикаючий контакт кнопки СТОП на блок живлення 10 і через регулятор 8 напруги на котушку 9 пускача електродвигуна 1. П усковий 5 28445 режим пускача забезпечується при одиничному вихідному логічному рівні блоку 7 і замкнутому розмикаючому блок-контакті, що забезпечує максимальний струм в котушці 9. Силові контакти пускача підключають статор асинхронного двигуна 1 до мережі, замикається замикаючий блокконтакт, який ставить кнопку ПУСК на блокування, а розмикаючий блок-контакт розмикається і загальний опір в ланцюзі управляючого електроду тиристорного елементу 14 збільшується і дорівнює сумі опорів резисторів 12 і 13. При цьому змінюється кут управління тиристорного елементу 14 від a=a 0 до a=a 1, Фіг.2, і він підзапирається, забезпечуючи замкнутий стан пускача з котушкою 9 в режимі утримання при зменшеній напрузі. По статору починає протікати струм. Сигнали датчиків струму 2 імпульсні за формою, поступають в блок 5 контролю часу пуску і стр уму, а також через порогові елементи 3.1...3.3 і елементи I-НЕ 4.1.4.3 на блок б контролю наявності напруги і порядку чергування фаз. Якщо амплітуда імпульсів струму кожної з фаз перевищують значення порогу спрацьовування порогових елементів 3.1...3.3 з характеристикою ì1 приU2 > E1 U3.1 = í î0 при U2 < E1 , то імпульси проходять на входи елементів ІНЕ 4.1...4.3. На їх др угі входи поступає сигнал логічної одиниці з виходу блоку 5 контролю часу пуску і стр уму, що дозволяє проходження сигналів на блок б контролю наявності напруги і порядку чергування фаз. Логічна схема контролю блоку 6 контролює наявність імпульсів на виході кожного порогового елементу 3.1...3.3 і порядок їх проходження. При нормальному робочому режимі на виході блоку 6 сигнал рівний логічному нулю. При зниженні струму в одній з фаз нижче за пороговий рівень або при зміні порядку проходження імпульсів на виході блоку 6 сигнал стає рівним логічній одиниці і блок 7 незалежної витримки часу видає сигнал U7=0 зі встановленою витримкою на вхід блоку 8 і далі знімається живлення котушки 9 пускача. При цьому в блоці 8 закривається вхідний світлодіод і ви хідний фотодіод оптронного елементу 11 і зростає опір в ланцюзі управляючого електроду тиристорного елементу 14 і він закривається і міст випрямляча 15 переходить в режим холостого ходу до моменту поки не розімкнеться замикаючий блок-контакт пускача. Після його розмикання блок 10 живлення схеми пристрою буде знеструмлений. При звичайному пуск у за час п уску рівень сигналу на виході блоку 5 контролю часу пуску і струму не змінюється, а сигнали з виходу блоку 2 через порогові елементи 3.1...3.3 і елементи І-НЕ 4.1...4.3 поступають на блок 6. При затягнутому пуску сигналом блоку 5 відбувається заборона на проходження сигналів на блок 6, що приводить до перемикання рівня сигналу на виході блоку 6 з нульового у високий, відключенню сигналу управління на вході ключового регулятора напруги 8 (U7=0), розмиканню тиристорного елементу 14, відключенню живлення котушки 9 пускача і відключенню електродвигуна 1. При пуску 6 електродвигуна 1 не блокується робота блоку 6 контролю наявності напруги і порядку чергування фаз. При перевантаженні електродвигуна 1 в робочому режимі його струм перевищує допустимий, визначуваний значенням Е2 і сигнал з виходу блоку 5 подається на елементи І-НЕ 4.1....4.3, що приводить до відключення електродвигуна 1 аналогічно приведеному ви ще. Для пристрою, як первинна інформація використовуються сигнали датчиків 2 струму. Подача сигналу з виходу блоку 5 контролю часу пуску і стр уму на входи блоку 6 контролю наявності напруги і чергування фаз через схему логічного множення обумовлена імпульсною формою струмового сигналу з урахуванням того, що обробка сигналів в блоці 5 проводиться в цифровому вигляді, а зміна форми вхідного сигналу не впливає на працездатність пристрою. Пристрій дозволяє контролювати як наявність напруги і порядку чергування фаз, так і амплітуди струму навантаження електродвигуна. На блок 5 витримки часу пуску подається напруга джерела Е3 постійної вхідної дії, яка визначає значення тимчасової затримки, завдяки цьому пристрій може бути підключений до різних електродвигунів по діапазону значень номінальної потужності. Для використання пристрою в широкому діапазоні потужностей електродвигуна використовуються джерела постійної вхідної дії, що дозволяють просто проводити настроювання на конкретну потужність електродвигуна по значеннях робочого струму за допомогою джерела Е1, максимального струму - Е2 і допустимого часу розгону - Е3. Використання оптронного елементу 11 забезпечує не тільки передачу сигналів управління, але і гальванічну розв'язку між ланцюгами управління і схемою управління котушкою 9 пускача. Значення опору резистора 13 визначається допустимим струмом управляючого електроду тиристорного елементу 14 при a=a 0, а сумарний опір резисторів 12 і 13 визначає максимальний кут a=a 1 відмикання тиристорного елементу 14, що забезпечує режим енергоефективного утримання замкнутого стану котушки 9 пускача. Зменшення вихідної напруги на виході регулятора 8 напруги дозволяє забезпечити енергоефективний режим утримання котушки 9 пускача після його включення і значно зменшити витрату електроенергії включеного пускача. Контроль наявності напруги і амплітуди струм у кожної з фаз проводиться в кожен період проходження напруги живлення електродвигуна, тобто п'ятдесят разів в секунду, а сигнал на відключення може бути поданий після першого відсутнього сигналу струму при обриві фази або при появі першого імпульсу перевантаження по струму. Пристрій є безпечним, оскільки на нього не подається лінійна напруга і він знаходиться включеним тільки під час роботи електродвигуна. Використані джерела: 1. Патент України №7650. Дубовик В.Г., Агли улин В.Ф., Калинчик В.П. Пристрій захисту 7 асинхронного електродвигуна від перевантаження і обриву фази. Н02Н 7/09. Бюлетень №4. 26.12.95. 2. Реле контроля трехфазного напряжения ЕЛ-11, ЕЛ-12, ЕЛ-13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИЕУВ.647532.004 ТО. М. Внешторгиз-дат, 1989г. 28445 8