Пристрій контролю функціонального стану і захисту асинхронних електродвигунів від аварійних режимів роботи

Реферат: Пристрій контролю функціонального стану і захисту асинхронних електродвигунів від аварійних режимів роботи включає мікроконтролер, блок вводу даних, блок спряження пристрою з комп'ютером, блок світлової сигналізації, блок включення-відключення електродвигуна, блок звукової сигналізації, блок цифрової індикації, блок живлення, контролюючий півкомплект, який містить у своєму складі блок контролю температури статорної обмотки з первинним вимірювальним перетворювачем температури та блоком підсилення, електронний ключ, блок порівняння напруги, що надходить з перетворювача температури, стабілізатор напруги перетворювача, блок контролю струму по фазах з первинним вимірювальним перетворювачем струму та блоком перетворення струму, а також блок контролю і вимірювання фазної напруги мережі з мережними фільтрами, дільниками та обмежувачами напруги. Крім цього, до пристрою додатково введені блок контролю температури навколишнього середовища, вихід якого зв'язаний з мікроконтролером, блок контролю витрати ресурсу ізоляції, обидва входи якого зв'язані з мікроконтролером і блоком живлення, та годинник реального часу, вхід якого зв'язаний із блоком живлення, а вихід - з мікроконтролером. UA 113261 U (12) UA 113261 U UA 113261 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки, а саме до пристроїв захисту електричних машин від аварійних режимів роботи, і може бути використана для контролю функціонального стану та захисту асинхронних електродвигунів приводу робочих машин потокових технологічних ліній. Відомий пристрій автоматичного захисту групи електродвигунів від анормальних режимів роботи [Пат. 34858 Україна, МПК Н02Н 7/09. Пристрій автоматичного захисту групи електродвигунів від анормальних режимів роботи, автори: Нестерчук Д.М., Квітка C.O.; опубл. 26.08.2008, Бюл. № 16], що включає контролюючі півкомплекти, мікроконтролер, блок вводу даних, блок спряження пристрою з комп'ютером, блоки включення-відключення електродвигунів, блоки світлової і звукової сигналізації та цифрової індикації, блок живлення. Кожен контролюючий півкомплект містить первинний вимірювальний перетворювач температури, блок підсилення, блок порівняння напруги, що надходить з перетворювача температури, стабілізатор напруги перетворювача, блок контролю струму по фазах, який містить первинні перетворювачі струму та блоки перетворення струму. Недоліком пристрою є те, що пристрій не передбачає контроль напруги на затискачах асинхронних електродвигунів, що дозволило б враховувати її вплив у вигляді неприпустимого відхилення та асиметрії на функціональний стан електродвигунів. Відомий пристрій автоматичного захисту електродвигуна від анормальних режимів [Пат. 48876 Україна, МПК Н02H 7/09. Пристрій автоматичного захисту електродвигуна від анормальних режимів, автори: Квітка C.O., Нестерчук Д.М., Квітка О.С; опубл. 12.04.2010, Бюл. № 7], що включає контролюючий півкомплект, мікроконтролер, блок вводу даних, блок спряження пристрою з комп'ютером, блок світлової сигналізації, блок включення-відключення електродвигуна, блок звукової сигналізації, блок цифрової індикації, блок живлення. Контролюючий півкомплект включає блок контролю температури статорної обмотки, який містить первинний вимірювальний перетворювач температури, блок підсилення, електронний ключ, блок порівняння напруги, що надходить з перетворювача температури, стабілізатор напруги перетворювача, блок контролю струму по фазах, який містить первинні перетворювачі струму і блоки перетворення струму, а також блок контролю та вимірювання фазної напруги мережі, який містить мережні фільтри, дільники напруги та обмежувачі напруги. Недоліки пристрою такі: пристрій не передбачає контроль температури навколишнього середовища, що не дозволяє враховувати вплив на функціональний стан асинхронного електродвигуна перевищення температури обмотки статора і може призвести до хибних відключень електродвигуна, та витрати ресурсу ізоляції, що не дає можливості враховувати значення залишкового ресурсу електродвигуна у його подальшій експлуатації. В основу корисної моделі поставлена технічна задача удосконалення автоматичного захисту електродвигуна від анормальних режимів за рахунок введення додаткових блоків та нових функціональних зв'язків між ними, що дозволяє розширити функціональні можливості відомого пристрою та створити новий пристрій контролю функціонального стану і захисту асинхронних електродвигунів від аварійних режимів роботи. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрій контролю функціонального стану і захисту асинхронних електродвигунів від аварійних режимів роботи, який включає мікроконтролер, блок вводу даних, блок спряження пристрою з комп'ютером, блок світлової сигналізації, блок включення-відключення електродвигуна, блок звукової сигналізації, блок цифрової індикації, блок живлення, контролюючий півкомплект, який містить у своєму складі блок контролю температури статорної обмотки з первинним вимірювальним перетворювачем температури та блоком підсилення, електронний ключ, блок порівняння напруги, що надходить з перетворювача температури, стабілізатор напруги перетворювача, блок контролю струму по фазах з первинним вимірювальним перетворювачем струму та блоком перетворення струму, а також блок контролю і вимірювання фазної напруги мережі з мережними фільтрами, дільниками та обмежувачами напруги, згідно з пропонованою корисною моделлю додатково введені блок контролю температури навколишнього середовища, вихід якого зв'язаний з мікроконтролером, блок контролю витрати ресурсу ізоляції, обидва входи якого зв'язані з мікроконтролером і блоком живлення, та годинник реального часу, вхід якого зв'язаний із блоком живлення, а вихід - з мікроконтролером. Застосування у пристрої блока контролю температури навколишнього середовища дозволяє вимірювати та перетворювати значення цього параметру, що дає змогу визначати перевищення температури обмотки статора асинхронного електродвигуна і застосовувати саме його значення для порівняння з припустимим в подальшій роботі пристрою у частині аварійного відключення. Блок контролю витрати ресурсу ізоляції разом із годинником реального часу і мікроконтролером дозволяє здійснювати візуальний контроль залишкового значення ресурсу 1 UA 113261 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ізоляції обмотки статора асинхронного електродвигуна з метою врахування цього значення у подальшій експлуатації електродвигуна. На кресленні зображена блок-схема пристрою контролю функціонального стану і захисту асинхронних електродвигунів від аварійних режимів роботи. Пристрій складається з мікроконтролера 8, первинного вимірювального перетворювача 1 температури обмотки статора, блока 4 контролю температури обмотки статора, первинних вимірювальних перетворювачів 2 струму, за які використані інтегральні перетворювачі струму, блока 6 контролю струму, блока 5 контролю напруги, первинного вимірювального перетворювача 3 температури навколишнього середовища, блока 7 контролю температури навколишнього середовища, блока 11 контролю витрати ресурсу ізоляції, годинника 18 реального часу, блока 14 світлової сигналізації, блока 15 звукової сигналізації, блока цифрової індикації 16, блока 17 реле, блока 9 пам'яті, блока 10 вводу даних, комунікаційного порту 12 та блока 13 живлення. Пристрій працює наступним чином. Контроль температури статорної обмотки електродвигуна здійснюється первинним вимірювальним перетворювачем 1 температури, який змінює свій опір при зміні температури статорної обмотки електродвигуна. Електричний сигнал в аналоговій формі потрапляє на блок 4 контролю температури обмотки статора, з якого після перетворень надходить до мікроконтролера 8. Разом із цим відбувається контроль температури навколишнього середовища первинним вимірювальним перетворювачем 3 температури, який змінює свій опір при зміні температури навколишнього середовища. Електричний сигнал в аналоговій формі потрапляє на блок 7 контролю температури навколишнього середовища, з якого після перетворень надходить до мікроконтролера 8. У ньому здійснюється визначення перевищення температури обмотки статора асинхронного електродвигуна та порівняння його з уставкою за температурою за спеціальною програмою. В результаті чого формується сигнал управління, який подається до блока 17 реле. З блока 17 сигнал надходить до кола живлення котушки електромагнітного пускача асинхронного електродвигуна на його відключення. Повторний запуск електродвигуна можна здійснювати при зниженні температури статорної обмотки нижче, ніж гранично допустима температура на 10…15 °C. Первинні вимірювальні перетворювачі 2 струму по фазах асинхронного електродвигуна встановлюються під відповідними проводами, що живлять електродвигун. Інформація з кожного перетворювача 2 струму у вигляді електричного сигналу в аналоговій формі надходить до блока 6 контролю струму, з якого після перетворень надходить до мікроконтролера 8, де здійснюється за спеціальною програмою порівняння його з уставкою за струмом. В результаті чого формується сигнал управління, який подається до блока 17 реле. З блока 17 сигнал надходить до кола живлення котушки електромагнітного пускача асинхронного електродвигуна на його відключення. Блок 5 контролю напруги вимірює і перетворює напругу живлення асинхронного електродвигуна в інформативний електричний сигнал, який для подальшої обробки надходить до мікроконтролера 8, де здійснюється за спеціальною програмою порівняння його з уставкою за напругою. В результаті чого формується сигнал управління, який подасться до блока 17 реле. З блока 17 сигнал надходить до кола живлення котушки електромагнітного пускача асинхронного електродвигуна на його відключення. У процесі роботи асинхронного електродвигуна цифровий сигнал з годинника 18 реального часу надходить до мікроконтролера 8, куди потрапляє також інформація про поточне значення температури обмотки статора асинхронного електродвигуна з блока 4 контролю температури обмотки статора. У мікроконтролері здійснюється за спеціальною програмою розрахунок значення залишкового ресурсу ізоляції обмотки статора електродвигуна, яке надходить у блок 11 контролю витрати ресурсу ізоляції для візуального відображення з метою врахування цього значення у подальшій експлуатації електродвигуна. Блок 14 світлової сигналізації відображає інформацію про експлуатаційний режим роботи асинхронного електродвигуна: нормальний, анормальний або аварійний, а блок 15 звукової сигналізації сповіщає про відключення електродвигуна у разі аварійного режиму роботи. Для накопичування та зберігання дискретної інформації про значення діагностичних параметрів асинхронного електродвигуна у функції часу та відключення електродвигуна передбачений блок 9 пам'яті. Для вводу даних щодо конструктивних, режимних і експлуатаційних параметрів електродвигуна і керування пристроєм в схемі передбачений блок 10 вводу даних. Для обміну даними між пристроєм і персональним комп'ютером передбачений комунікаційний порт 12. Електричне живлення електронних блоків пристрою здійснюється від блока 13 живлення. 60 2 UA 113261 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Пристрій контролю функціонального стану і захисту асинхронних електродвигунів від аварійних режимів роботи, який включає мікроконтролер, блок вводу даних, блок спряження пристрою з комп'ютером, блок світлової сигналізації, блок включення-відключення електродвигуна, блок звукової сигналізації, блок цифрової індикації, блок живлення, контролюючий півкомплект, який містить у своєму складі блок контролю температури статорної обмотки з первинним вимірювальним перетворювачем температури та блоком підсилення, електронний ключ, блок порівняння напруги, що надходить з перетворювача температури, стабілізатор напруги перетворювача, блок контролю струму по фазах з первинним вимірювальним перетворювачем струму та блоком перетворення струму, а також блок контролю і вимірювання фазної напруги мережі з мережними фільтрами, дільниками та обмежувачами напруги, який відрізняється тим, що додатково введені блок контролю температури навколишнього середовища, вихід якого зв'язаний з мікроконтролером, блок контролю витрати ресурсу ізоляції, обидва входи якого зв'язані з мікроконтролером і блоком живлення, та годинник реального часу, вхід якого зв'язаний із блоком живлення, а вихід - з мікроконтролером. Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3