RU126844U1 - ASYNCHRONOUS MOTOR CONTROL DEVICE - Google Patents

Abstract

Устройство контроля состояния асинхронного электродвигателя, включающее электрическую линию, блок измерений, шину сигналов, микроконтроллерный блок, блок управления, жидкокристаллический индикатор, блок накопления, блок питания, шину питания, отличающееся тем, что содержит блоки оптической развязки, коммутационные аппараты, электроустановки, причем силовая электрическая линия соединяется с первым и вторым входами блока измерений, причем первый выход блока измерений соединен с входами коммутационных аппаратов, а выходы коммутационных аппаратов подключены к входам блоков оптической развязки и к первым входам электроустановок, кроме того, второй выход блока измерений соединен со вторыми входами электроустановок, далее шина сигнала соединяется с первым входом микроконтроллерного блока, а также с третьим входом блока измерений, причем, микроконтроллерный блок соединен вторым своим входом с блоком управления, а первый выход микроконтроллерного блока связан с жидкокристаллическим индикатором, а второй выход микроконтроллерного блока соединен с блоком накопления, далее блок питания через шину питания соединен с третьим входом микроконтроллерного блока, а также с четвертым входом блока измерения и со вторыми входами блоков оптической развязки.A device for monitoring the state of an asynchronous electric motor, including an electric line, a measurement unit, a signal bus, a microcontroller unit, a control unit, a liquid crystal display, an accumulation unit, a power supply unit, a power line, characterized in that it contains optical isolation units, switching devices, electrical installations, and the electric line is connected to the first and second inputs of the measurement unit, and the first output of the measurement unit is connected to the inputs of the switching devices, and the outputs are switching x devices are connected to the inputs of the optical isolation blocks and to the first inputs of electrical installations, in addition, the second output of the measurement unit is connected to the second inputs of electrical installations, then the signal bus is connected to the first input of the microcontroller unit, as well as to the third input of the measurement unit, moreover, the microcontroller unit is connected its second input with a control unit, and the first output of the microcontroller unit is connected to a liquid crystal indicator, and the second output of the microcontroller unit is connected to the storage unit, gave power supply e via a power bus coupled to the third input of the microcontroller unit, as well as a fourth input the measurement unit and to second inputs of optical isolator units.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам диагностики состояния электрооборудования. Данное устройство может быть использовано в асинхронных электроприводах различных машин, агрегатов и поточных линий.The utility model relates to electrical engineering, namely to devices for diagnosing the state of electrical equipment. This device can be used in asynchronous electric drives of various machines, assemblies and production lines.

За аналог принимается устройство контроля сопротивления изоляции и тока утечки в электроустановках (патент RU 2229764, опубл. 27.05.2004 г.) содержащее генератор сети с измерительной цепью, исполнительным элементом, исполнительным органом, включенным последовательно с нагрузкой, и индикацией нормального и аварийного состояний. Измерительная цепь выполнена в виде датчика тока нулевой последовательности, выход которого подключен ко входу первого выпрямителя, положительный выход которого соединен с одним выводом емкостного фильтра в виде конденсатора и управляющим электродом тиристора, отрицательный выход первого выпрямителя - с другим выводом емкостного фильтра, с катодом упомянутого тиристора и отрицательным выходом второго выпрямителя, положительный выход которого подключен к аноду тиристора, вход второго выпрямителя подключен параллельно первому индикатору узла индикации нормального и аварийного состояний, соединенному со вторым индикатором, другой вывод которого подключен к нулевому проводу, параллельно первому индикатору включены два замыкающих контакта первого и второго реле, входящих в исполнительный элемент, обмотка первого реле через диод подключена одним выводом к параллельно включенному конденсатору, другим через первый ограничительный резистор - к одной из фаз сети после контакта магнитного пускателя, включенного последовательно с автоматом, образующих исполнительный орган, к точке соединения анода диода и параллельно соединенных замыкающих контактов первого и второго реле подключена одним выводом кнопка сброса, другой вывод которой подключен к фазе сети между контактами автомата и магнитного пускателя, обмотка второго реле подключена одним выводом к точке соединения замыкающих контактов первого и второго реле и первого и второго индикаторов, другим - к нулевому проводу, между нулевым проводом и упомянутым фазным включены последовательно второй ограничительный резистор и кнопка включения тестового контроля, обмотка магнитного пускателя подключена к линейному напряжению между контактами автомата и пускателя через второй размыкающий контакт второго реле.The analogue is a device for monitoring insulation resistance and leakage current in electrical installations (patent RU 2229764, published May 27, 2004) containing a network generator with a measuring circuit, an actuator, an actuator connected in series with the load, and an indication of normal and emergency conditions. The measuring circuit is made in the form of a zero sequence current sensor, the output of which is connected to the input of the first rectifier, the positive output of which is connected to one terminal of the capacitive filter in the form of a capacitor and the thyristor control electrode, the negative output of the first rectifier is connected to the other terminal of the capacitive filter, with the cathode of the said thyristor and the negative output of the second rectifier, the positive output of which is connected to the thyristor anode, the input of the second rectifier is connected in parallel with the first indicator the torus of the display unit of normal and emergency conditions connected to the second indicator, the other output of which is connected to the neutral wire, two closing contacts of the first and second relays included in the actuator are connected in parallel with the first indicator, the winding of the first relay through the diode is connected by one output to the parallel connected capacitor , to the other through the first limiting resistor, to one of the phases of the network after the contact of the magnetic starter, connected in series with the machine, forming the actuator gan, a reset button is connected to the connection point of the diode anode and parallel connected make contacts of the first and second relays, the other output of which is connected to the network phase between the contacts of the machine and the magnetic starter, the second relay winding is connected with one output to the connection point of the make contacts of the first and second the relay and the first and second indicators, the other to the neutral wire, between the neutral wire and the phase wire, a second limiting resistor and a test button are connected in series warning light, magnetic contactor coil is connected to a line voltage between the contacts of the starter machine and through the second break contact of the second relay.

Существенным недостатком данного устройства является невысокая надежность.A significant disadvantage of this device is its low reliability.

За прототип принимаемся наиболее близкое по технической сущности к предлагаемой полезной модели устройство контроля состояния электрооборудования (патент RU 113393, опубл. 10.02.2012 г.) включающее трансформатор тока, блок управления, блок измерения, электрическую силовую линию, коммутационный аппарат, микроконтроллер со встроенным АЦП, шина сигнала, шина питания, два трансформатора тока, жидкокристаллический индикатор; силовая электрическая линия соединяется с первым входом блока измерений, который соединен со входом коммутационного аппарата, выход коммутационного аппарата подключен ко входу трансформатора тока, а выход трансформатора тока соединен с первым входом трансформатора тока, причем первый выход трансформатора тока соединен с первым входом электроустановки; второй выход блока измерений соединен со вторым входом трансформатора тока, а второй выход трансформатора тока соединен со вторым входом электроустановки, при этом, первый вход микроконтроллера со встроенным АЦП подключен ко второму выходу трансформатора тока, а второй вход микроконтроллера со встроенным АЦП соединен с третьим выходом трансформатора тока, а микроконтроллер со встроенным АЦП через шину сигнала соединен с первым входом микроконтроллерного блока; с третий выход блока измерений тоже соединен посредством шины сигнала с первым входом микроконтроллерного блока, который соединен вторым своим входом с блоком управления, кроме того, первый выход микроконтроллерного блока соединен с жидкокристаллическим индикатором, а второй выход микроконтроллерного блока соединен с блоком накопления; блок питания через шину питания соединен с третьим входом микроконтроллерного блока, а также с третьим входом блока измерения и с третьим входом микроконтроллера со встроенным АЦП.The prototype is taken to be the closest in technical essence to the proposed utility model device for monitoring the state of electrical equipment (patent RU 113393, publ. 02/10/2012) including a current transformer, control unit, measurement unit, electric power line, switching device, microcontroller with integrated ADC , signal bus, power bus, two current transformers, liquid crystal display; the power electric line is connected to the first input of the measurement unit, which is connected to the input of the switching device, the output of the switching device is connected to the input of the current transformer, and the output of the current transformer is connected to the first input of the current transformer, and the first output of the current transformer is connected to the first input of the electrical installation; the second output of the measurement unit is connected to the second input of the current transformer, and the second output of the current transformer is connected to the second input of the electrical installation, while the first input of the microcontroller with integrated ADC is connected to the second output of the current transformer, and the second input of the microcontroller with integrated ADC is connected to the third output of the transformer current, and the microcontroller with integrated ADC through the signal bus is connected to the first input of the microcontroller unit; the third output of the measurement unit is also connected via the signal bus to the first input of the microcontroller unit, which is connected by its second input to the control unit, in addition, the first output of the microcontroller unit is connected to the liquid crystal indicator, and the second output of the microcontroller unit is connected to the storage unit; the power supply through the power bus is connected to the third input of the microcontroller unit, as well as to the third input of the measurement unit and to the third input of the microcontroller with integrated ADC.

Недостатком данного устройства являются сложность его конструкции.The disadvantage of this device is the complexity of its design.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и упрощение конструкции.The objective of the proposed utility model is to increase reliability and simplify the design.

Для достижения поставленной задачи, устройство контроля состояния асинхронного электродвигателя содержит блоки оптической развязки, коммутационные аппараты, электроустановки, причем, силовая электрическая линия соединяется с первым и вторым входами блока измерений, причем первый выход блока измерений соединен с входами коммутационных аппаратов. Выходы коммутационных аппаратов подключены к входам блоков оптической развязки и к первым входам электроустановок. Кроме того, второй выход блока измерений соединен со вторыми входами электроустановок. Далее, шина сигнала соединяется с первым входом микроконтроллерного блока, а также с третьим входом блока измерений. Микроконтроллерный блок соединен вторым своим входом с блоком управления. Первый выход микроконтроллерного блока связан с жидкокристаллическим индикатором, а второй выход микроконтроллерного блока соединен с блоком накопления. Далее блок питания через шину питания соединен с третьим входом микроконтроллерного блока, а также, с четвертым входом блока измерения и со вторыми входами блоков оптической развязки.To achieve this goal, the device for monitoring the state of an asynchronous electric motor contains optical isolation units, switching devices, electrical installations, moreover, the power electric line is connected to the first and second inputs of the measurement unit, and the first output of the measurement unit is connected to the inputs of the switching devices. The outputs of the switching devices are connected to the inputs of the optical isolation blocks and to the first inputs of electrical installations. In addition, the second output of the measurement unit is connected to the second inputs of the electrical installations. Further, the signal bus is connected to the first input of the microcontroller unit, as well as to the third input of the measurement unit. The microcontroller unit is connected by its second input to the control unit. The first output of the microcontroller unit is connected to the liquid crystal indicator, and the second output of the microcontroller unit is connected to the storage unit. Next, the power supply through the power bus is connected to the third input of the microcontroller unit, as well as to the fourth input of the measurement unit and to the second inputs of the optical isolation units.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом. На фиг.1 представлена блок-схема устройства контроля состояния асинхронного электродвигателя.The proposed utility model is illustrated in the drawing. Figure 1 presents a block diagram of a device for monitoring the status of an induction motor.

Силовая электрическая линия 1 соединяется с первым и вторым входами блока измерений 2, причем первый выход блока измерений 2 соединен с входами коммутационных аппаратов 3, фиг.1. Выходы коммутационных аппаратов 3 подключены к входам блоков оптической развязки 4 и к первым входам электроустановок 5. Кроме того, второй выход блока измерений 2 соединен со вторыми входами электроустановок 5. Далее, шина сигнала 6 соединяется с первым входом микроконтроллерного блока 7, а также с третьим входом блока измерений 2. Микроконтроллерный блок 7 соединен вторым своим входом с блоком управления 8. Первый выход микроконтроллерного блока 7 связан с жидкокристаллическим индикатором 9, а второй выход микроконтроллерного блока 7 соединен с блоком накопления 10. Далее блок питания 11 через шину питания 12 соединен с третьим входом микроконтроллерного блока 7, а также, с четвертым входом блока измерения 2 и со вторыми входами блоков оптической развязки 4.Power electric line 1 is connected to the first and second inputs of the measurement unit 2, and the first output of the measurement unit 2 is connected to the inputs of the switching apparatus 3, Fig.1. The outputs of the switching devices 3 are connected to the inputs of the optical isolation blocks 4 and to the first inputs of the electrical installations 5. In addition, the second output of the measurement unit 2 is connected to the second inputs of the electrical installations 5. Further, the signal bus 6 is connected to the first input of the microcontroller unit 7, as well as to the third the input of the measurement unit 2. The microcontroller unit 7 is connected by its second input to the control unit 8. The first output of the microcontroller unit 7 is connected to the liquid crystal indicator 9, and the second output of the microcontroller unit 7 is connected n with accumulation unit 10. Further, the power supply 11 via power bus 12 is connected to the third input of microcontroller unit 7, as well as a fourth input of the measurement unit 2 and to second inputs of optical isolator 4 blocks.

Устройство работает следующим образомThe device operates as follows

Электрический ток протекает по электрической силовой линии 1 через блок измерений 2, фиг.1. Блок измерений 2, с помощью трех делителей напряжения, включенных на фазные напряжения, измеряет форму кривых фазных напряжений, далее определяет амплитуду высших гармонических составляющих, позже оцифровывает при помощи встроенного в него микроконтроллера и отсылает в оцифрованном виде, посредством шины сигнала 6 на вход микроконтроллерного блока 7. Далее электрический ток проходит через коммутационные аппараты 3 представляющие собой магнитные пускатели, и поступает на входы блоков оптической развязки 4, в которых происходит преобразование переменного высокого напряжения в цифровой сигнал. Причем, включенному состоянию соответствует высокий логический уровень - логическая единица, а выключенному состоянию - низкий логический уровень - логический нуль. Блок оптической развязки 4 сигнализирует микроконтроллерному блоку 7, посредством передачи цифрового сигнала, через шину сигнала 6, о включенном или отключенном состоянии электроустановок 5. Микроконтроллерный блок 7 получает сигналы о порядке включения электрооборудования, а также об амплитуде высших гармонических составляющих от шины сигнала 6. С блока управления 8, микроконтроллерный блок 7 получает команды от оператора, кроме того, производится его настройка.An electric current flows through the electric power line 1 through the measurement unit 2, Fig.1. Measurement block 2, using three voltage dividers connected to phase voltages, measures the shape of the phase voltage curves, then determines the amplitude of the higher harmonic components, later digitizes it using the built-in microcontroller and sends it in digital form via signal bus 6 to the input of the microcontroller unit 7. Next, an electric current passes through the switching devices 3, which are magnetic starters, and enters the inputs of the optical isolation blocks 4, in which the conversion embedding ac high voltage into a digital signal. Moreover, the on state corresponds to a high logical level - a logical unit, and to the off state - a low logical level - a logical zero. The optical isolation unit 4 signals to the microcontroller unit 7, by transmitting a digital signal through the signal bus 6, on the switched on or off state of the electrical equipment 5. The microcontroller unit 7 receives signals on the order of switching on the electrical equipment, as well as on the amplitude of the higher harmonic components from the signal bus 6. C control unit 8, the microcontroller unit 7 receives commands from the operator, in addition, it is configured.

Если в процессе ввода в работу либо во время работы асинхронного электропривода поточной линии, блоком измерений 2 выявляется возникновение превышения амплитуды высших гармонических составляющих предельно допустимых значений, согласно ГОСТ 13109-97, то микроконтроллерный блок 7, руководствуясь сигналами, полученными с блоков оптической развязки 4, определяет, после включения какого асинхронного электродвигателя произошло данное превышение, после чего, выдает формализованное решение, в котором указывается порядковый номер асинхронного электродвигателя на жидкокристаллический индикатор 9, а также на и блок накопления 10. Тем самым, устройство, позволяет найти асинхронный электродвигатель, который в силу своего износа ухудшает показатели качества электрической энергии. Причиной того, что асинхронный электродвигатель является источником высших гармоник, служит износ подшипников, повреждение подшипниковых щитов, межвитковое замыкание, повреждения ротора, повреждения в статорном магнитопроводе а также повреждение обмоток статора.If during commissioning or during operation of the production line asynchronous electric drive, measurement unit 2 reveals the occurrence of an excess of the amplitude of the highest harmonic components of the maximum permissible values, according to GOST 13109-97, then the microcontroller unit 7, being guided by the signals received from the optical isolation units 4, determines after switching on which induction motor this excess occurred, after which it issues a formalized solution, in which the serial number of the asynchronous e ektrodvigatelya on liquid crystal display 9, as well as on the storage unit, and 10. Thus, the device allows you to find the asynchronous motor, which, by its deterioration worsens indicators of quality of electric energy. The reason that the induction motor is the source of higher harmonics is the wear of bearings, damage to bearing shields, interturn short circuit, damage to the rotor, damage to the stator magnetic circuit, as well as damage to the stator windings.

Кроме того, блоки устройства контроля состояния асинхронного электродвигателя получают стабилизированный постоянный электрический ток, от блока питания 11 посредством шины питания 12.In addition, the blocks of the device for monitoring the status of an induction motor receive a stabilized constant electric current from the power supply 11 through the power bus 12.

Claims (1)

Устройство контроля состояния асинхронного электродвигателя, включающее электрическую линию, блок измерений, шину сигналов, микроконтроллерный блок, блок управления, жидкокристаллический индикатор, блок накопления, блок питания, шину питания, отличающееся тем, что содержит блоки оптической развязки, коммутационные аппараты, электроустановки, причем силовая электрическая линия соединяется с первым и вторым входами блока измерений, причем первый выход блока измерений соединен с входами коммутационных аппаратов, а выходы коммутационных аппаратов подключены к входам блоков оптической развязки и к первым входам электроустановок, кроме того, второй выход блока измерений соединен со вторыми входами электроустановок, далее шина сигнала соединяется с первым входом микроконтроллерного блока, а также с третьим входом блока измерений, причем, микроконтроллерный блок соединен вторым своим входом с блоком управления, а первый выход микроконтроллерного блока связан с жидкокристаллическим индикатором, а второй выход микроконтроллерного блока соединен с блоком накопления, далее блок питания через шину питания соединен с третьим входом микроконтроллерного блока, а также с четвертым входом блока измерения и со вторыми входами блоков оптической развязки.

A device for monitoring the state of an asynchronous electric motor, including an electric line, a measurement unit, a signal bus, a microcontroller unit, a control unit, a liquid crystal display, an accumulation unit, a power supply unit, a power line, characterized in that it contains optical isolation units, switching devices, electrical installations, and the electric line is connected to the first and second inputs of the measurement unit, and the first output of the measurement unit is connected to the inputs of the switching devices, and the outputs are switching x devices are connected to the inputs of the optical isolation blocks and to the first inputs of electrical installations, in addition, the second output of the measurement unit is connected to the second inputs of electrical installations, then the signal bus is connected to the first input of the microcontroller unit, as well as to the third input of the measurement unit, moreover, the microcontroller unit is connected its second input with a control unit, and the first output of the microcontroller unit is connected to a liquid crystal indicator, and the second output of the microcontroller unit is connected to the storage unit, gave power supply e via a power bus coupled to the third input of the microcontroller unit, and a fourth input of the measurement unit and to second inputs of optical isolator units.

Images