Перетворювач температури

Перетворювач температури, що має термодатчик, встановлений на корпусі електродвигуна або 28892 чний вузол нагріву, можна так подібрати його температурний діапазон, що зміна опору другого термодатчика буде проходити на найбільш крутій ділянці його характеристики з більшим значенням похідної. Це підвищує чутливість перетворювача. Крім цього, чутливість підвищується з-за того, що в сусідні плечі мосту включені термодатчики, похідні опору які мають протилежні знаки. На фіг. 1 представлена конструкція перетворювача температури, на фіг. 2 - принципова електрична схема перетворювача, на фіг. 3 - залежність потужності Р2 на валу електродвигуна і опорів термодатчиків Rt1, Rt2 від часу роботи двигуна Т, на фіг. 4 - залежність опорів термодатчиків Rt1, Rt2 від потужності на валу двигуна Р2, на фіг. 5 - характеристика терморезистора з від'ємним ТКО типу КМТ-І. Перетворювач складає магнітопровід, який складається з двох горизонтально, паралельно розташованих видовжених шихтованих стержнів 1 і 2. В середніх частинах горизонтальних стержнів встановлені вертикальні стержні 3 і 4, які замкнені ярмом 5. Стержні 3, 4 і ярмо 5 утворюють Пподібну перетинку. П-подібна перетинка може бути виконана з гнучких електротехнічних пластин. На П-подібній перетинці, наприклад на ярмі 5, встановлено електромагнітний екран (короткозамкнений витік) 6. На екран приклеєний термодатчик 7 терморезистор з від'ємним ТКО. З вістрів стержнів 1 і 2 встановлені постійні магніти 8, 9, 10, 11, які з'єднуються з вістрами цих стержнів через теплоізоляційні прокладки 12, 13, 14, 15 за допомогою винтів. Між магнітами і корпусом 16 двигуна прокладок немає. Між стержнями 1 і 2 і корпусом 16 двигуна також встановлені теплоізоляційні прокладки 17, 18. Другий термодатчик 19 - терморезистор з від'ємним ТКО вигляді шайби встановлений на корпус двигуна. Термоізоляційна прокладка 20 встановлена між екраном 6 і ярмом 5 магнітопровода. Обидва термодатчика 7 і 19 включені у вигляді терморезисторів Rt1 і Rt2 в сусідні плечі моста, у два інші плеча якого включені резистори R1 і R2. Одна діагональ моста підключена до стабілізованого джерела постійної напруги Uст, а інша до релейно-підсилювального елемента РПЕ і через нього до виконавчого елемента ВЕ (фіг. 2). В якості РПЕ можна вибрати високочутливе (герконове) реле або ел. підсилювач-компаратор або тригер. Виконавчим елементом є силове реле, що комутує котушку магнітного пускача або контактора, що живить двигун. Принцип дії пристрою слідуючий. Магнітопровід встановлюється на корпусі двигуна і примагнічується до нього за допомогою постійних магнітів 8, 9, 10, 11. Під час включення електродвигуна утворюється магнітний потік розсіювання Фр, який замикається у повітрі через корпус двигуна. Частина потоку Фр замикається через стержні 1, 2, 3, 4 і ярмо 5 як показано на фіг. 1 стрілками. Створення стержнів видовженими дозволяє підвищити густину потоку, що проходить по магнітопроводу через стержні 3, 4 і ярмо 5. Цей потік наводить в електромагнітному екрані 6 вихревий струм, який нагріває екран і термодатчик 7. Опір термодатчика зменшується по закону, показаному на фіг. 5. Термодатчик 7 з опором (Rt1 на фіг. 2) нагрівається значно швидше, ніж термодатчик 19 (Rt2 на фіг. 2). На фіг. 3 показані криві нагріву термодатчиків 7 і 19 при номінальній потужності Р2 ном на валу електродвигуна. Термодатчик 7 нагрівається швидше і досягає встановленої позначки раніше ніж термодатчик 19, так як він нагрівається від екрана, що має малу сталу масу і теплоємність. Параметри магнітопровода і екрана підібрані таким чином, що температура нагріву екрана 6 значно нижче, ніж встановлена температура нагріву корпуса електродвигуна при номінальному режимі. Тому діапазон зміни опору Rt1 менший ніж Rt2. Але оскільки температурний діапазон экрану лежить в межах 20¸50°С швидкість зміни опору Rt1 велика. На фіг. 4 показані залежності опорів Rt1 і Rt2 термодатчиків від потужності P2 на валу електродвигуна. Магнітний потік розсіювання Фр знижується з підвищенням потужності Р2 на валу, так як підвищується розмагнічуюча дія МРС ротора. Це приводить до зниження температури нагріву екрана 6 і збільшення опору Rt1 датчика 7. Навпаки з ростом P2 підвищується температура нагріву обмотки і корпуса двигуна і знижується опір Rt2 датчика 19. Змінюючи параметри магнітопровода і екрана можна змінювати температур у нагріву екрана і швидкість її зміни і, відповідно, швидкість і величину зміни цієї Rt1 (пунктирна лінія Rt1 на фіг. 4). Міст врівноважений при умові: Rt1×R1=Rt2×R2 Як видно з фіг. 3 при сначкоподібному збіль' шенні потужності на валу двигуна від Р2 ном до P2 (режим перезавантаження двигуна) відбувається скачкоподібне зменшення потоку Фр і достатньо швидке охолодження екрану через його малу теплоємність. При цьому опір Rt1 швидко збільшується. Так як опір Rt1 зростає, a Rt2 спадає, то наступає значний розбаланс моста і на вході РПЕ з'являється напруга розбалансу U1. Як тільки U1 досягає заданого значення, стрибкоподібно спрацьовує РПЕ і приводе в дію ВЕ, який забезпечує котушку магнітного пускача. При нормальному пуску двигуна екран 6 доволі швидко нагрівається до встановленої температури і опір Rt1 також швидко знижується по початковій ділянці кривої на фіг. 5 до установленого значення, але доволі швидко в цьому випадку знижується також по кривій на фіг. 5 опір Rt2 термодатчика 19. При цьому розбаланс мосту відносно невеликий і сигнал U1 на його виході не досягає значення спрацювання РПЕ. Якщо ж пуск двигуна доволі затягнутий або двигун не може запуститись, то потік розсіяння буде малим і екран не буде суттєво нагріватись. Тоді опір Rt1 буде знижуватись незначно (Rt1 на фіг. 3), а опір Rt2 буде падати із-за швидкого нагріву обмотки і корпуса. Знову з'явиться значний розбаланс моста, що приводе до спрацювання РПЕ та BE і відключенню двигуна. Опір Rt1 термодатчика 7 доволі швидко змінює свою величину при різних анормальних режимах двигуна (перевантаження, перекидання), що приводе до значного розбалансу моста і появі на його виході сигналу розбалансу U1 достатнього для спрацювання вихідних каскадів. 2 28892 Система володіє підвищеною чутливістю внаслідок того, що термодатчик 7 працює на початковій ділянці гіперболічної характеристики (фіг. 3). Такий режим задається йому штучно з приміненням магнітної системи з екраном і підбор їх параметрів. Одночасно підвищується і швидкодія системи, так як за рахунок малої теплоємкості екрана 6 термодатчик 7 швидко нагрівається і охолоджується, збільшуючи швидкість розбалансу моста. Це досягається не дивлячись на достатньо повільний нагрів і охолодження термодатчика 19. Підбиваючи параметри магнітної системи перетворювача і екрана, а також значення опорів термодатчиків, можна добитися того, що перетворювач опиниться більш швидкодіючим, ніж, наприклад, вбудований температурний захист типу УВТЗ, що особливо важливо в таких анормальних режимах, як незапуск або перекидання двигуна, так як обмотка двигуна в ци х випадках нагрівається дуже швидко. Можна використовувати перетворювач з монтажом термодатчика 19 не на корпус двигуна, а безпосередньо в обмотку, але це вимагає розборки двигуна. Щоб зменшити вплив температури нагріву корпусу двигуна на термодатчик 7, між стержнями 1, 2 і корпусом встановлені термоізоляційні прокладки 17, 18 виконані наприклад з азбесту і приклеєні до стержнів 1 і 2. Також прокладки 12, 13, 14, 15 можна встановити і між постійними магнітами 8, 9, 10, 11 і торцями стержнів 1 і 2. При цьому зменшується теплопередача від нагрітого корпусу через магніти до торців стержнів 1 і 2. В спрощеному варіанті прокладки 12, 13, 14, 15 можна не встановлювати. Додатковий опір тепловому потоку від корпусу двигуна 16 до екрану 6 і термодатчику 7 через магнітопровід створює термоізоляційна прокладка 20. Таким чином, введення магнітної системи з екраном 6 і термодатчиком 7 дозволяє зробити штучний температурний вузол з температурним діапазоном, при якому крутизна зміни опору Rt максиdR t мальна, тобто максимальна похідна . dt 0 Для терморезистора КМТ-1 максимальна крутизна зміни Rt лежить в діапазоні t0=20¸40°С. Це дозволяє суттєво підвищити чутливість перетворювача. Крім того, включення в сусідні плечі мосту терморезисторів Rt1 і Rt2 опір одного із яких збільшується, а друге зменшується, дозволяє ще більше збільшити чутливість перетворювача. Внаслідок того, що екран 6 має малу теплоємність, його охолодження і нагрівання при коливаннях навантаження двигуна проходять доволі швидко. І тому термодатчик 7, з малою інерційністю відсліджує за коливаннями навантаження електродвигуна. Конструкція перетворювача температури Фіг. 1 3 28892 Електрична схема вмикання термодатчиків в міст з релейно-підсилювальними виконавчими елементами Фіг. 2 Залежності потужності Р2 на валу двигуна та опорів термодатчиків Rt1 i Rt2 від часу Т роботи двигуна Фіг. 3 Залежності опорів термодатчиків Rt1 i Rt2 від потужності Р2 на валу двигуна Фіг. 4 Характеристика терморезистора з від'ємним ТКО типу КМТ-1 Фіг. 5 4 28892 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5