Пристрій для захисту обмоток електродвигуна від конденсації вологи

УКРАЇНА (19) (П) (ІЗ) (5D5 Н 02 К 3/44; Н 02 Н 7/08 ОПИС ДО ПАТЕНТУ ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО НА ВИНАХІД без проведення експертизи по суті на підставі Постанови Верховної Ради України Г* 3769 XII від 23 XII 1993 р Публікується в редакції заявника (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЗАХИСТУ ОБМОТОК ЕЛЕКТРОДВИГУНА ВІД КОНДЕНСАЦІЇ ВОЛОГИ І 1 (21)95052448 (22)22.05.95 (24)30.10.98 (46)30.10.98. Бюл.№5 (56) Авторское свидетельство СССР ( f 1610535, кл. Н 02 H 7/08.5/04. Vc Н 02 К 3/44. (72) Корчемний Микола Олександрович, Юсупов Наріман Абдулаєвич, ФІлоненко Анатолій Федорович (73) Інститут механізації та електрифікації сільського господарства Української академії аграрних наук (57) Устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги, содержащее коммутатор, первый вход которого имеет клеммы для подключения к питающей сети, первый выход его подключен к силовому входу исполнительного элемента и входу блока питания, а второй выход имеет клеммы для подключения к обмоткам электродвигателя, термостабильный шунт, выход которого через последовательно соединенные первые фильтр низкой частоты и ограничитель подключен к первому входу преобразователя ток-напряжение, выход которого соединен с первым входом блока деления, преобразователь напряжение-напряжение, первый вход которого через последовательно соединенные вторые ограничитель и фильтр низкой частоты подключен к клеммам для подсоединения обмоток электродвигателя, а выход соединен со вторым входом блока деления, выход которого подключен к первому входу масштабного усилителя, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика температурного коэффи циента материала обмоток, а выход соединен с первым входом разностного усилителя, ко второму входу которого подключен выход датчика температуры окружающей среды, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом разностного усилителя, второй вход подключен к выходу задатчика превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды, а выход подсоединен к входу блока формирования управляющих воздействий, выход которого соединен с управляющим входом исполнительного элемента, выход которого через термостабильный шунт подключен ко второму входу коммутатора, второй выход первого фильтра низкой частоты соединен со вторым входом второго фильтра низкой частоты, выход блока питания подключен к соответствующим входам преобразователя напряжение-напряжение, преобразователя ток-напряжение, блока деления, задатчика температурного коэффициента материала обмоток, датчика температуры среды, разностного усилителя, блока формирования управляющих воздействий, блока сравнения, задатчика превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды и масштабного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что а него введены измеритель относительной влажности окружающей среды и измеритель температуры окружающей среды, выходы которых сое* динены с вторым и третьим входами задатчика превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды, а соответствующие входы подключены к выходу блока питания. С 24721 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от конденсации влаги обмоток электродвигателей, работающих со значительными перерывами между включениями в местах с изменяющимися относительной влажностью и температурой окружающей среды. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому т е х н и ч е с к о м у р е ш е н и ю является устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги, выбранное в качестве прототипа. Устройство-прототип содержит коммутатор, первый вход которого имеет клеммы для подключения к питающей сети, первый выход его подключен к силовому входу исполнительного элемента, а второй выход имеет клеммы для подключения к обмоткам электродвигателя, термостабильный шунт, выход которого через фильтр низкой частоты и ограничитель подключен к входу преобразователя т о к - н а п р я ж е н и е , выход которого соединен с входом блока деления, преобразователь напряжение-напряжение, вход которого через вторые ограничитель и фильтр низкой частоты подключен к клеммам для подсое/^гнения обмоток электродвигателя, другой вход преобразователя напряжение-напряжение соединен с вторым •'•ходом преобразователя ток-напряжение, вторым входом блока деления, входами блока питания и блока формирования управлс ющих воздействий, выход преобразователя напряжение-напряжение соединен с тре ьим входом блока деления, выход которого через масштабный усилитель соединен с входом разносного усилителя, вход датчика температуры окружающей среды соединен с выходом блока питания, вторым входом разностного усилителя, входами блока сравнения, задзтчика превышения температуры обмоток и вторым входом масштабного усилителя, третий вход которого через задатчик температурного коэффициента соединен с входом дат чика температуры окружающей среды, выхо,, которого соединен с третьим входом разностного усилителя, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, третий вход которого соединен с выходом задатчика превышения температуры, выход блока сравнения подключен к второму входу блока формирования управляющих воздействий, выход которого через последовательно соединенные исполнительный элемент и термостабильный шунт подключен к второму входу коммутатора, первый выход коммутатора подключен к другому входу блока питания, а второй выход первого фильтра низкой частоты соединен с вторым входом второго фильтра низкой частоты. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Недостатками данного устройства являются низкие показатели эффективности и экономичности подогрева электродвигателя за счет того, что задаваемое задатчиком значение превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды поддерживается на постоянном уровне вне зависимости от значений относительной влажности и температуры окружающей среды. Задачей изобретения является создание устройства для защиты обмоток электродвигателя от к о н д е н с а ц и и влаги, в котором, благодаря введению двух измерителей параметров окружающей среды, значение превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды изменяется в зависимости от состояния окружающей среды, что приводит к экономии электроэнергии. Поставленная задача решается тем, что в устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги, содержащее коммутатор, первый вход которого имеет клеммы для подключения к питающей сети, первый выход его подключен к силовому входу исполнительного элемента и входу блока питания, а второй выход имеет клеммы для подключения к обмоткам электродвигателя, термостабильный шунт, выход которого через последовательно соединенные первые фильтр низкой частоты и ограничитель подключен к первому входу преобразователя ток-напряжение, выход которого соединен с первым входом блока деления, преобразователь напряжение-напряжение, первый вход которого через последовательно соединенные вторые ограничитель и фильтр низкой частоты подключён к клеммам для подсоединения обмоток электродвигателя, а выход соединен со вторым входом блока деления, выход которого подключен к первому входу масштабного усилителя, второй вход которого подсоединен к выходу задатчика температурного коэффициента материала обмоток, а выход соединен с первым входом разностного усилителя, ко второму входу которого подключен выход датчика температуры окружающей среды, блок сравнения, первый вход которого соединен с выходом разностного усилителя, второй вход подключен к выходу задатчика превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды, а выход подсоединен к входу блока формирования управляющих воздействий, выход которого соединен с управляющим входом исполнительного элемента, выход которого через термостабильный шунт подключен ко второму входу коммутатора, второй выход первого фильтра низкой частоты соединен со вторым 24721 входом второго фильтра низкой частоты, нения, на второй вход которого подключен выход блока питания подключен к соотвыход задатчика 16 превышения температуветствующим входам преобразователя ры обмоток над температурой окружающей напряжение-напряжение преобразователя среды, на входы которого присоединены выток-напряжение, блока деления, задатчика 5 ходы измерителей относительной влажнотемпературного коэффициента материала сти 17 и температуры 18 окружающей среды, обмоток, датчика температуры окружающей Выход блока 15 сравнения соединен с вхосреды, разностного усилителя, блока формидом блока 19 формирования управляющих рования управляющих воздействий, блока воздействий, выход которого подключен к сравнения, задатчика превышения темпера- 10' управляющему входу исполнительного элетуры обмоток над температурой окружаюмента 20. через который посредством комщей среды и масштабного усилителя, мутатора 3 источник питания 21 подключен согласно изобретению, введены измеритель к последовательно соединенным термостаотносительной влажности окружающей сребильному шунту 2 и обмоткам 1. Вход блока ды и измеритель температуры окружающей 15 22 питания через коммутатор 3 подключен к среды, выходы которых соединены с вторым источнику питания 21, а выход - к соответсти третьим входами задатчика превышения вующим входам'преобразователей напрятемпературы обмоток над температурой окжение-напряжение 4 и ток-напряжение 5, ружающей среды, а соответствующие входы блока 10 деления, масштабного усилителя подключены к выходу блока питания. 20 11, задатчика 12 температурного коэффициБлагодаря введению измерителей отноента материала обмоток, разностного усилисительной влажности и температуры окруте ля 13, датчика 14 т е м п е р а т у р ы жающей среды, предлагаемое устройство окружающей среды, блока 15сравнения, запозволяет регулировать задаваемое задатдатчика 16 превышения температуры обмочиком значение превышения температуры 25 ток над температурой окружающей среды, обмоток над температурой окружающей измерителей относительной влажности 17 и среды в зависимости от значений относитемпературы 18 окружающей среды, блока тельной влажности и температуры окружаю19 формирования управляющих воздейстщей среды, в результате чего повышается вий. эффективность и экономичность подогрева 30 Устройство для защиты обмоток электэлектродвигателя, упрощается устройство в родвигателя от конденсации влаги (фиг.1) эксплуатации, повышается эксплуатационработает следующим образом. ная надежность электродвигателя, а также Предположим, что температура обмоток уменьшается расход электроэнергии. 1 электродвигателя на момент включения На фиг.1 представлена блок-схема уст- 35 устройства защиты равнялась температуре ройства; на фиг.2 - график зависимости заокружающей среды (в период технологичедаваемого задатчиком ' значения ской паузы). превышения температуры обмоток над темПри подключении посредством -коммупературой окружающей среды от значений татора 3 к источнику питания 21 блока 22 относительной влажности и температуры ок- 40 питания, который запитываетсоответствуюружающей среды. щие блоки и элементы устройства, и силового входа исполнительного элемента 20 Устройство содержит (фиг.1) обмотки 1 (тиристора), который в момент включения электродвигателя и термостабильный шунт пропускает слабый измерительный пульси2, включенные последовательно посредством коммутатора 3, к которым параллельно 45 рующий ток через последовательно соедиподключены преобразователи напряжениененные термостабильный шунт 2 и обмотки напряжение 4 и ток-напряжение 5 через 2 электродвигателя, на последних появляютпервый 6 и второй 7 фильтры низкой частося падения пульсирующего напряжения. Паты, соединенные между собой последовараллельно обмоткам 1 электродвигателя тельно, и первый 8 и второй 9 ограничители. 50 через первый фильтр низкой частоты, осущеВыходы преобразователей 4 и 5 включены к ствляющий выделение постоянной составлявходам блока деления 10, выход которого ющей из пульсирующего н а п р я ж е н и я , подсоединен к первому входу масштабного подключен преобразователь 4 напряжеусилителя 11, к второму входу которого подние-напряжение, имеющий на входе первый ключен выход задатчика 12 температурного 55 ограничитель 8 сигнала. На выходе преобракоэффициента материала обмоток, а к выхозователя 4 напряжение-напряжение выдеду - первый вход разностного усилителя 13, ляется сигнал, пропорциональный падению на второй вход которого присоединен выход постоянного напряжения на обмотках 1 датчика 14 температуры окружающей среэлектродвигателя. Параллельно термостады, а на выход - первый вход блока 15 сравбильному шунту 2 через второй фильтр низ 247Л 8 кой частоты 7 подключен преобразователь 5 W : учение относительной влажности ток-напряжение, имеющий на входе второй окружав щей среды, %; ограничитель 9 сигнала. На выходе преобра0-зиэ ение температуры окружающей зователя 5 ток-напряжение выделяется сигсреды,°С. нал, пропорциональный току, проходящему 5 На фиг.1 графически представлена укачерез последовательно соединенные обмотзанная зависимость. ки 1 электродвигателя и термостабильный С выхода блока 15 сравнения сигнал, шунт 2. ' ,. пропорциональный задаваемому з а датчиком 16 значению превышения температуры Сигналы с выходов преобразователей 10 обмоток над температурой окружающей напряжение-напряжение 4 и ток-напряжесреды, поступает на вход блока 19 формироние 5 поступают на входы блока 10 деления, вания управляющих воздействий, выходной который производит деление сигнала пресигнал которого прикладывается к управляобразователя 4 напряжение-напряжение на ющему входу исполнительного элемента 20 сигнал преобразователя 5 ток-напряжение 15 (тиристора), который открывается, пропуи выдает на выходе напряжение, пропорциская через обмотки 1 электродвигателя ток ональное активному сопротивлению обмонагрева. При этом обмотки 1 электродвигаток 1 электродвигателя. Далее это теля нагреваются, в результате чего их акнапряжение прикладывается к первому вхотивное сопротивление повышается, что ду масштабного усилителя 11, на второй 20 приводит к повышению сигнала на выходе вход которого подключен зздатчик 12 темпемасштабного усилителя 11. На выходе разратурного коэффициента материала обмоностного усипителя 13 появляется сигнал ток. Масштабный усилитель 11 выдает на разности температур обмоток 1 электродвивыходе сигнал, пропорциональный темперагателя и окружающей среды. Следовэтельтуре обмоток 1 электродвигателя. Этот сиг- 25 но, на выходе блока 15 сравнения сигнал нал поступает на первый вход разностного уменьшается, так как в нем происходит выусилителя 13, на второй вход которого подчитание из опорного напряжения, задаваеключен датчик 14 температуры окружающей мого задатчиком 16 превышения среды. На выходе разностного усилителя 13 температуры обмоток над температурой оквыделяется сигнал, пропорциональный разности температур обмоток 1 электродвига- 30 ружающей среды, сигнала разности температур обмоток 1 электродвигателя и теля и окружающей среды. окружающей среды. Снижается сигнал и на входе блока 19 формирования управляющих воздействий, уменьшающий угол открытия Когда температура обмоток 1 электродвигателя равна температуре окружающей 35 исполнительного элемента 20. В результате среды, на выходе разностного усилителя 13 уменьшается приложенное к обмоткам 1 напряжение равно нулю. Соответственно электродвигателя напряжение, уменьшаетравно нулю и напряжение на первом входе ся ток и интенсивность нагрева обмоток 1 блока 15 сравнения, который подключен к электродвигателя. выходу разностного усилителя 13. Но ко вто- 40 При достижении заданного задатчиком рому входу блока 15 сравнения приложено 16 значения превышения температуры обопорное напряжение от за датчика 16 превымоток над температурой окружающей среды шения температуры обмоток над температусигнал с выхода разностного усилителя 13 рой окружающей среды, которое полностью компенсируется сигналом с выизменяется автоматически в зависимости от 45 хода задатчика 16 превышения температузначений относительной влажности и темры обмоток над температурой окружающей пературы окружающей среды посредством среды и на входе блока 19 формирования измерителей относительной влажности 17 и управляющих воздействий сигнал равен нутемпературы 18 окружающей среды в соотлю. При этом параметры элементов блока 19 ветствии с формулой, выведенной экспери- 50 формирования управляющих воздействий ментальным путем для асинхронных подобраны таким образом, что угол открыэлектродвигателей общепромышленного тия исполнительного элемента 20 и соответисполнения ственно величина тока через него к обмоткам 1 электродвигателя обеспечивает ,1 0, 55 в последних выделение тепла, равного по количеству теплопотерям электродвигателя в окружающую среду при заданном превыгде Д 0 - задаваемое задатчиком 16 значешении температуры обмоток над температуние превышения температуры обмоток над рой окружающей среды. температурой окружающей среды, °С; 24721 Принцип работы устройгтва после отключения работавшего электродвигателя, когда температура его обмоток 1 значительно превышает температуру окружающей среды, таков. 5 После остановки электродвигателя посредством коммутатора 3 последний осуществляет подключение обмоток 1 электродвигателя к устройству защиты и запитывает это устройство. При этом напряже- 10 ниє на первом входе блока 15 сравнения превышает опорное напряжение задатчика 16 превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды и на выходе блока 15 сравнения сигнал меняет свою 15 полярность, в результате чего блок 19 формирования управляющих воздействий запирает исполнительный элемент 20 до минимума и через него проходит лишь измерительный ток, практически не вызы вающий 20 нагрева обмоток 1 электродвигателя. В про 10 цессе остывания электродвигателя разность температур обмоток 1 и окружающей среды уменьшается, и при достижений этой разности заданного задатчиком 16 значения превышения температуры обмоток над температурой окружающей среды исполнительный элемент 20 отпирается и по обмоткам 1 электродвигателя протекает ток, равный компенсации теплопотерь. При включении электродвигателя в работу посредством коммутатора 3 устройство защиты мгновенно отключится. Таким образом, заявляемое устройство для защиты обмоток электродвигателя от конденсации влаги позволяет повысить эффективность и экономичность подогрева электродвигателя, упростить устройство в эксплуатации, в результате повышается эксплуатационная надежность электродвигателя, а также уменьшается расход электроэнергии. ?Л H 4 г Фиг. 1 24721 Фиг. d Упорядник Замовлення 4604 Техред М Келемеш Коректор М Самборська Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101