RU1800548C - Device for protection of three-phase electric motor against abnormal operating conditions - Google Patents

Abstract

Использование: релейна  защита трехфазных электродвигателей от аномальных режимов работы. Сущность изобретени : устройство содержит магнитный пускатель с силовыми контактами 2 и катушкой 3, подключенной к кнопочному посту 4, трансформатор тока 5, преобразователь 6, делитель напр жени  из резисторов 9, 10, параметUsage: relay protection of three-phase electric motors from abnormal operating modes. The inventive device contains a magnetic starter with power contacts 2 and a coil 3 connected to the button post 4, a current transformer 5, a converter 6, a voltage divider from resistors 9, 10, parameter

Description

(Л(L

СWITH

0000

о о елoh oh eat

-N-N

0000

рическмй стабилизатор из резистора 11 и стабилитрона 12, триггер 13 с эмитгерной св зью, выполненный на транзисторах 16, 17, термочувствительный элемент 14, свето- диод тиристорного оптрона 26. В случае перегрузки или обрыва фаз увеличиваетс  напр жение на делителе из резисторов 9,richesky stabilizer from resistor 11 and zener diode 12, trigger 13 with emitter coupling, made on transistors 16, 17, heat-sensitive element 14, LED of thyristor optocoupler 26. In case of overload or phase failure, the voltage on the divider from resistors 9 increases.

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  защиты электродвигателей от аномальных режимов работы.The invention relates to electrical engineering and is intended to protect electric motors from abnormal operating conditions.

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости и надёжности работы уст- ройсхва. The purpose of the invention is to increase the noise immunity and reliability of the device.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  защиты трехфазного электродвигател , которое содержит магнитный пускатель, выводы силовых контактов которого предназначены дл  включени  между клеммами дл  соединени  с трехфазной сетью и с выводами трехфазного электродвигател  через первичную обмотку трансформатора тока в одном из фазных проводов, питающих электродвигатель, управл ющую цепочку, состо щую из последовательно включенных кнопок Стоп, Пуск и катушки магнитного пускател , при этом выводы упом нутой цепочки соединены с клеммами дл  соединени  с фазным и нулевым проводом питающей сети, первый выпр митель- ный мост, вход которого соединен параллельно кнопке Пуск, а выход подключен к тиристору оптрона, второй выпр - мительный мост, вход которого соединен с выводами вторичной обмотки трансформа- . тора тока, а его выход зашунтирован конденсатором фильтра и нагружен на резисторный делитель, выход которого соединен с входом исполнительного органа, ко- торый выполнен в виде триггера с эмиттерной св зью, при этом в цепь базы выходного транзистора введена врем зада- юща  RC-цепь, соединенна  со светодио- дом упом нутого оптрона, включенного в цепь коллектора выходного транзистора.This goal is achieved in that in a device for protecting a three-phase motor, which contains a magnetic starter, the terminals of the power contacts of which are designed to be connected between the terminals for connection to a three-phase network and with the terminals of a three-phase electric motor through the primary winding of a current transformer in one of the phase wires supplying the electric motor , a control chain consisting of Stop, Start, and magnetic starter coils connected in series, while the terminals of said chain are connected to terminals for connection to the phase and neutral wire of the mains, a first rectifier bridge whose input is connected parallel to the Start button, and the output of the photocoupler is connected to the thyristor, the second straightening - mitelny bridge whose input is connected to the terminals of the secondary transformer winding. of the current torus, and its output is shunted by the filter capacitor and loaded onto a resistor divider, the output of which is connected to the input of the actuator, which is made in the form of a trigger with emitter coupling, while an RC master circuit is introduced into the base circuit of the output transistor connected to the LED of said optocoupler included in the collector circuit of the output transistor.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что изобретение отличаетс  новым схемотехническим выполнением устройства на базе введени  триггера с эмитгерной св зью, что позвол ет повысить надежность и точность работы. . . Сравнение изобретени  с известными техническими решени ми показывает схожесть их схематического решени . Однако в известном решении кратковременна  помеха , возникающа  по цепи терморезисторов,Comparative analysis with the prototype shows that the invention is distinguished by a new circuit design of the device based on the introduction of a trigger with emitter coupling, which allows to increase reliability and accuracy. . . A comparison of the invention with known technical solutions shows the similarity of their schematic solutions. However, in the known solution short-term interference arising along the circuit of thermistors,

10, повышаетс  потенциал базы транзистора 16 в триггере 13, транзистор 17 закрываетс , обесточива  цепь светодиода тиристорного оптрона,тиристор запираетс  и отключает цепь катушки 3 магнитного пускател , электродвигатель отключаетс . 1 ил.10, the base potential of the transistor 16 in the trigger 13 increases, the transistor 17 closes by de-energizing the LED circuit of the thyristor optocoupler, the thyristor closes and disconnects the coil circuit 3 of the magnetic starter, the motor turns off. 1 ill.

может вызвать ложное срабатывай т защиты . Это говорит о низких помехоустойчивости и надежности,may cause false positive protection. This indicates low noise immunity and reliability,

В изобретении благодар  использованию порогового элемента, не обладающего свойствами пам ти, полностью исключаетс  отмеченное ложное срабатывание. В остальных известных аналогах подобное схематическое решение не содержитс .In the invention, due to the use of a threshold element having no memory properties, the marked false alarm is completely eliminated. Other known analogues do not contain such a schematic solution.

Следовательно изобретение обладает существенными отличи ми, так как обладает новым .качеством - высокими помехоустойчивостью и надежностью. На чертеже представлена схема устройства .Therefore, the invention has significant differences, as it has a new quality - high noise immunity and reliability. The drawing shows a diagram of the device.

Устройство дл  защиты трехфазного электродвигател  содержит электродвигатель 1, силовые контакты 2 магнитного пускател  с катушкой 3, подключенного поA device for protecting a three-phase electric motor comprises an electric motor 1, power contacts 2 of a magnetic starter with a coil 3 connected via

типовой схеме ко кнопочному посту 4 с кнопками Пуск и Стоп. Трансформатор 5 тока первичной обмотки подключен к одной из трех фаз сети переменного тока, а его вторична  обмотка подсоединена к входуa typical scheme for the button post 4 with the Start and Stop buttons. The primary current transformer 5 is connected to one of the three phases of the alternating current network, and its secondary winding is connected to the input

преобразовател  6, состо щего из выпр мительного моста 7 и конденсатора фильтра 8. В обкладках фильтра 8 параллельно включены делитель напр жени  с резисторами 9, 10 и параметрический стабилизатор напр женй , состо щий из балластного резистора 11 и стабилитрона 12. Параллельно стабилитрону 12 включены триггер 13сэми- терной св зью, выполн ющий функцию порогового узла, и делитель напр жени ,a converter 6, consisting of a rectifier bridge 7 and a filter capacitor 8. In the filter plates 8, a voltage divider with resistors 9, 10 and a parametric voltage stabilizer consisting of a ballast resistor 11 and a zener diode 12 are connected in parallel. A trigger is connected in parallel to the zener diode 12 13 by a serial communication, performing the function of a threshold node, and a voltage divider,

состо щий из термочувствительного элемента 14 (установленного в корпус двигател  1) и резистора 15. Триггер 13 содержит два транзистора 16 и 17, коллекторные резисторы 18 и 19, врем задающую цепь, состо щую из последовательно соединенных конденсатора 20 и резистора 21, делитель напр жени , выполненный из резисторов 22, 23, дл  создани  режима работы триггера 13, резистор обратной св зи 24 и резистор 25.consisting of a thermosensitive element 14 (installed in the motor housing 1) and a resistor 15. The trigger 13 contains two transistors 16 and 17, collector resistors 18 and 19, a timing circuit, consisting of a series-connected capacitor 20 and a resistor 21, a voltage divider made of resistors 22, 23, to create the operating mode of trigger 13, feedback resistor 24 and resistor 25.

Устройство дл  защиты трехфазного электродвигател  работает следующим образом .A device for protecting a three-phase motor operates as follows.

В исходном состо нии все элементы схемы обесточены, электродвигатель 1 отключен от сети переменного тока силовыми контактами 2 магнитного пускател  с катушкой 3.In the initial state, all elements of the circuit are de-energized, the electric motor 1 is disconnected from the AC mains by the power contacts 2 of the magnetic starter with a coil 3.

При кратковременном нажатии кнопки Пуск кнопочного поста 4 по цепи катушки магнитного пускател  протекает ток, в результате замыкаютс  силовые контакты 2 магнитного пускател , запускаетс  электродвигатель 1. Наводимое во вторичной обмотке трансформатора 5 тока напр жение после выпр млени  мостом 7 и сглаживани  конденсатором 8 преобразовател  б одновременно прикладываетс  к делителю .напр жени , состо щему из резисторов 9, 10, и к параметрическому стабилизатору напр жени , построенному на балластном резисторе 11 и стабилитроне 12. Стабилизированным напр жением питаетс  пороговый узел 13, построенный на схеме триггера с эмитерной св зью, и делитель напр жени , содержащий термочувствительный элемент 14 и резистор 15. В режиме пуска электродвигател  1 фазные токи во много раз превышают номинальные значени , поэтому на делитель напр жени  с резисторами 9, 10 будет действовать напр жение выше номинального, тем самым создаютс  услови  отпирани  транзистора 16, но с помощью врем задающей цепочки 20, 21 в данном режиме будет открыт транзистор 17, Таким образом, в режиме пуска будут в открытом состо нии оба транзистора триггера 13. В коллекторную цепь транзистора 17 включен светодиод оптронного тиристора 26, поэтому в режиме пуска тири- стор оптрона через выпр мительный мост 27 шунтирует кнопку Пуска кнопочного поста 4 и тем самым катушка 3 магнитного пускател  обтекаетс  током. Посто нна  времени зар да конденсатора 20 выбрана таким образом, чтобы в режиме пуска транзистор 17 поддерживалс  в состо нии насыщени . После пуска двигател  Т напр жение на делитель резисторов 9, 10 становитс  номинальным и создаютс  услови  запирани  транзистора 16. После этого устанавливаетс  процесс зар да конденсатора 20 и врем задающа  цепь отключаетс  дл  посто нных составл ющих токов, что исключает в дальнейшем вли ние врем задающей цепи на работу триггера 13.By briefly pressing the Start button of the button post 4, current flows through the coil circuit of the magnetic starter, as a result, the power contacts 2 of the magnetic starter close, the motor 1 starts. The voltage induced in the secondary winding of the current transformer 5 is rectified by bridge 7 and smoothing the capacitor 8 of the converter b simultaneously is applied to a voltage divider consisting of resistors 9, 10 and to a parametric voltage stabilizer built on a ballast resistor 11 and a zener diode 12. lysed voltage feeds the threshold node 13, constructed on a trigger circuit with emitter coupling, and a voltage divider containing a thermosensitive element 14 and resistor 15. In the starting mode of the electric motor 1, the phase currents are many times higher than the nominal values, therefore, the voltage divider the resistors 9, 10 will operate above the rated voltage, thereby creating the unlocking conditions for the transistor 16, but with the help of the timing chain 20, 21, the transistor 17 will be opened in this mode, Thus, in the start mode, both transistors of the trigger 13 are open. The optocoupler thyristor 26 is turned on in the collector circuit of the transistor 17; therefore, in the start-up mode of the thyristor, the optocoupler shunts the start button of the button post 4 through the rectifier bridge 27 and thereby the coil 3 of the magnetic starter is flowed around. The charging time constant of the capacitor 20 is selected so that, in the start-up mode, the transistor 17 is maintained in a saturated state. After starting the motor T, the voltage across the divider of the resistors 9, 10 becomes nominal and the blocking conditions for the transistor 16 are created. After that, the charging process of the capacitor 20 is established and the time of the drive circuit is turned off for the constant component currents, which eliminates the influence of the time of the drive circuit in the future trigger trigger 13.

В случае перегрузки или пропадани  фаз увеличиваетс  напр жение на делитель из резисторов 9,10, увеличиваетс  потенциал базы транзистора 16 и этим, создаютс  .услови  опрокидывани  триггера 13. Транзистор 17 закрываетс , обесточиваетс  цепь светодиода оптронного тиристора 26,In the event of phase overload or phase failure, the voltage to the divider from the resistors 9.10 increases, the base potential of the transistor 16 increases, and this creates the conditions for the trigger 13 to caps. The transistor 17 is closed, the LED circuit of the optocoupler thyristor 26 is de-energized.

тиристор запираетс  и включаетс  цепь катушки 3 магнитного пускател . Двигатель 1 отключаетс  от сети. С увеличением температуры двигател  1 уменьшаетс  сопротив5 ление терморезистора 14, увеличиваетс  выходное напр жение делител  (14,15), тем самым возрастает потенциал базы транзистора 16 и происходит опрокидывание триггера 13, в соответствии с вытесказан0 ным отключаетс  двигатель 1 от сети. Дл  исключени  вли ни  температурной и электрической защиты предусмотрены разв зывающие диоды 28 и 29.the thyristor is locked and the circuit of the coil 3 of the magnetic starter is turned on. Motor 1 is disconnected from the mains. As the temperature of the motor 1 increases, the resistance of the thermistor 14 decreases, the output voltage of the divider (14,15) increases, the base potential of the transistor 16 increases, and the trigger 13 rolls over, according to the above, the motor 1 is disconnected from the network. To avoid the effects of temperature and electrical protection, isolation diodes 28 and 29 are provided.

При срабатывании любого из видов за5 щиты вс  схема,обесточиваетс , конденсаторы разр жаютс  и схема возвращаетс  в исходное состо ние. Схема готова к новому включению в работу.When any type of protection trips, the entire circuit is de-energized, the capacitors are discharged, and the circuit returns to its original state. The scheme is ready for new inclusion in the work.

Настройка схемы на нужном пороге сра0 батывани  легко достигаетс  с помощью резисторов 10 и 15, тем самым расшир ютс  возможности применени  предлагаемого устройства дл  двигателей разных мощностей .Setting the circuit to the desired threshold is easily achieved using resistors 10 and 15, thereby expanding the possibilities of using the proposed device for engines of different powers.

5 Изобретение по сравнению с прототипом и другими аналогичными устройствами обладает высокими надежностью и точностью в работе.5 The invention compared with the prototype and other similar devices has high reliability and accuracy in operation.

Claims (1)

0 Формула изобретени 0 Claims Устройство дл  защиты трехфазного электродвигател  от аномальных режимов работы, содержащее магнитный пускатель, выводы силовых контактов которого пред5 назначены дл  включени  между клеммами дл  соединени  с трехфазной сетью и с выводами трехфазного электродвигател  через первичную обмотку трансформатораA device for protecting a three-phase motor from abnormal operating conditions, comprising a magnetic starter, the terminals of the power contacts of which are designed to be connected between the terminals for connection to a three-phase network and with the terminals of a three-phase electric motor through the primary winding of the transformer тока в одном из фазных проводов, питаю0 щих электродвигатель, управл ющую цепочку , состо щую из последовательно включенных кнопок Стоп, Пуск и катушки магнитного-пускател , при этом выводы упом нутой цепочки соединены с клеммамиcurrent in one of the phase wires supplying the electric motor, the control circuit, consisting of the Stop, Start, and magnetic-starter coils in series, the terminals of this circuit being connected to the terminals 5 дл  соединени  с фазным и нулевым проводами питающей сети, первый выпр митель- ный мост, вход которого соединен параллельно кнопке Пуск, а выход подключен к тиристору оптрона, второй выпр 0 мительный мост, вход которого соединен с выводами вторичной обмотки трансформатора тока, а его выход зашунтирован кон- денсатором фильтра и нагружен .на резисторный делитель, выход которого сое5 динен с входом исполнительного органа, отличающеес  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости и надежности устройства, исполнительный орган выполнен .JB виде триггера с эмиттерной св зью, при этом в цепь базы выходного5 for connecting to the phase and neutral wires of the supply network, the first rectifier bridge, the input of which is connected parallel to the Start button, and the output is connected to the optocoupler thyristor, the second rectifier bridge, the input of which is connected to the terminals of the secondary winding of the current transformer, and its the output is shunted by the filter capacitor and loaded onto a resistor divider, the output of which is connected to the input of the actuator, characterized in that, in order to increase the noise immunity and reliability of the device, the actuator is made. JB in the form of a trigger with emitter coupling, while in the output base circuit транзистора введена врем задающа  цепь, оптрона, включенного, в цепь коллектора вы- соединенна  со светодиодом упом нутого ходкого транзистора. a transistor time is inputted to the driving circuit, an optocoupler included in the collector circuit is connected to the LED of said traction transistor.