RU2254656C1 - Device for protecting three-phase motor against abnormal conditions - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering; protection of automatically controlled three-phase motors used in industry and agriculture.

SUBSTANCE: emergency operation signal picked off output of respective protective gear unit arrives at input of final element built around transistor. Such design rules out unwanted operation of protective gear in response to supply voltage fluctuations. Emergency condition pilot lights facilitate detection of motor disconnection cause and warning signal makes it possible to take all necessary measured before onset of emergency situation.

EFFECT: enhanced reliability and enlarged functional capabilities of protective gear.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных электродвигателей, работающих в промышленности и сельском хозяйстве. Известен патент СССР № 1522342 A1, кл. Н 02 Н 3/17, 15.11.89. Бюл. № 42. Устройство для защитного отключения в сети с изолированной нейтралью содержит источник операктивного напряжения, вход которого соединен с клеммами для подключения к фазам сети, реагирующий орган, вход которого подключен параллельно датчику тока утечки между клеммой для подключения к земле и минусом источника оперативного напряжения, выход реагирующего органа соединен последовательно с отключающей катушкой автоматического выключателя.The invention relates to electrical engineering and can be used to protect three-phase electric motors operating in industry and agriculture. Known USSR patent No. 1522342 A1, class. H 02 H 3/17, 11/15/89. Bull. No. 42. The device for protective shutdown in a network with an isolated neutral contains a source of operational voltage, the input of which is connected to the terminals for connecting to the phases of the network, a reactive organ, the input of which is connected in parallel with the leakage current sensor between the terminal for connecting to ground and the negative source of operational voltage, the output of the reacting organ is connected in series with the trip coil of the circuit breaker.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является (СССР № 1817184 A1, кл. Н 02 Н 7/08, 7/085, 23.05.93. Бюл. № 19) устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы, содержащее блок питания со сглаживающим конденсатором на выходе, подключенный через выходное реле к блоку стабилизации на стабилитронах, имеющему выходы повышенного и пониженного напряжения, к которым подключены транзисторные блоки температурной защиты и защиты от несимметрии напряжений и обрыва фаз и исполнительный орган.Closest to the proposed invention is (USSR No. 1817184 A1, class N 02 H 7/08, 7/085, 05/23/93. Bull. No. 19) a device for protecting a three-phase electric motor from emergency operation, containing a power supply unit with a smoothing capacitor an output connected through an output relay to a stabilization unit on zener diodes having high and low voltage outputs, to which transistor blocks for thermal protection and protection against voltage unbalance and phase failure and an actuator are connected.

Устройство, выбранное в качестве прототипа, защищает электродвигатель от технологических перегрузок и от несимметрии напряжений и обрыва фаз, но не защищает электродвигатель от снижения сопротивления изоляции обмоток статора и появления токов утечки. Техническим решением задачи является повышение надежности защиты и расширение функциональных возможностей устройства защиты.The device selected as a prototype protects the electric motor from technological overloads and from voltage unbalance and phase failure, but does not protect the electric motor from reducing the insulation resistance of the stator windings and the appearance of leakage currents. The technical solution to the problem is to increase the reliability of protection and expand the functionality of the protection device.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы, содержащее блок питания со сглаживающим конденсатором на выходе, подключенный через выходное реле к блоку стабилизации на стабилитронах, имеющему выходы повышенного и пониженного напряжения, к которым подключены транзисторные блоки температурной защиты и защиты от несимметрии напряжений и обрыва фаз и исполнительный орган, введен дополнительный блок защиты, состоящий из магнитного пускателя, ветвей прямого и обратного направления, состоящих из последовательно соединенных резисторов и диодов, при этом ветвь прямого направления включена параллельно силовому контакту магнитного пускателя, а ветвь обратного направления включена через размыкающий контакт магнитного пускателя к одной из свободных фаз и к общей точке резисторов датчика обрыва фаз.This object is achieved in that in a device for protecting a three-phase electric motor from emergency operating conditions, comprising a power supply unit with a smoothing capacitor at the output, connected via an output relay to a stabilization unit on zener diodes, which has high and low voltage outputs to which temperature protection transistor units are connected and protection against voltage asymmetry and phase failure and the executive body, an additional protection unit consisting of a magnetic starter, direct and atnogo direction, consisting of serially connected resistors and diodes, the forward direction branch connected in parallel with the power contact magnetic switch and branch reverse direction is enabled through the NC contact magnetic switch to one of the available phases and to the common point of resistors phase failure detector.

Новизна заявляемого изобретения заключается в том, что, произведя незначительные конструктивные изменения в устройстве для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы, мы получили новое устройство, позволяющее защищать электродвигатель не только от технологических перегрузок, несимметрии напряжения и обрыва фаз, но и от уменьшения сопротивления изоляции обмотки статора.The novelty of the claimed invention lies in the fact that, having made minor structural changes in the device for protecting a three-phase electric motor from emergency operating conditions, we received a new device that allows protecting the electric motor not only from technological overloads, voltage unbalance and phase failure, but also from reducing insulation resistance stator windings.

Предложенное техническое решение поясняется чертежом, где изображена принципиальная электрическая схема нашего устройства.The proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a circuit diagram of our device.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы содержит блок 1 питания, выполненный в виде балластного конденсатора 2 и разрядного резистора 3, диодов 4, 5, сглаживающего конденсатора 6; блок стабилизации 7, содержащий стабилитрон повышенного напряжения 8, балластный резистор 9 и стабилитрон пониженного напряжения 10. К плюсу сглаживающего конденсатора 6 подключен первый вывод катушки 11 выходного реле 12, второй вывод катушки 11 подключен к катоду стабилитрона 8. К стабилитрону 10 пониженного напряжения подключены: блок температурной защиты 13, включающий транзисторы 14, 15, 16, резисторы 17, 18, 19, 20, 21, 22, терморезисторы с положительным ТКС 23, 24, 25, диоды 26, 27, конденсатор 28, блок защиты от 29, включающий транзисторы 30, 31 резисторы 32, 33, 34, 35, 36, диод 37, конденсатор 38. Вход блока защиты от несимметрий напряжений и обрыва фаз 29 соединен с выходом датчика обрыва фаз 39, вкючающего соединенные "звездой" резисторы 40, 41, 42. Выходной транзистор 30 блока защиты от несимметрий напряжений и обрыва фаз 29 соединен коллектором с эмиттером выходного транзистора 16 блока температурной защиты, коллектор которого соединен с входом исполнительного органа 43, включающего диод 44, транзистор 45, резисторы 46, 47. К коллекторам выходных транзисторов 16, 30 подключен блок сигнализации 48, включающий транзисторы 49, 50, резисторы 51, 52, светодиоды 53, 54. Питание блока сигнализации осуществляется от стабилитрона 10. Один выход резистора 46 исполнительного органа 43 соединен с катушкой 11 выходного реле 12, имеющего контакт 55, соединенный с магнитным пускателем, управляющим электродвигателем.A device for protecting a three-phase electric motor from emergency operating modes comprises a power supply unit 1, made in the form of a ballast capacitor 2 and a discharge resistor 3, diodes 4, 5, a smoothing capacitor 6; the stabilization unit 7, containing a high voltage zener diode 8, a ballast resistor 9 and a low voltage zener diode 10. To the plus of the smoothing capacitor 6 is connected the first output of the coil 11 of the output relay 12, the second output of the coil 11 is connected to the cathode of the zener diode 8. The following are connected to the zener diode 10: temperature protection unit 13, including transistors 14, 15, 16, resistors 17, 18, 19, 20, 21, 22, thermistors with positive TCS 23, 24, 25, diodes 26, 27, capacitor 28, protection unit from 29, including transistors 30, 31 resistors 32, 33, 34, 35, 36 , diode 37, capacitor 38. The input of the block of protection against voltage unbalances and phase failure 29 is connected to the output of the sensor of phase failure 39, including resistors 40, 41, 42 connected by a star. The output transistor 30 of the block of protection against voltage asymmetries and phase failure 29 is connected a collector with an emitter of the output transistor 16 of the thermal protection unit, the collector of which is connected to the input of the actuator 43, including the diode 44, the transistor 45, the resistors 46, 47. The signaling unit 48, including the transistors 49, is connected to the collectors of the output transistors 16, 30, 50, resistors 51, 52, LEDs 53, 54. The signaling unit is powered by a zener diode 10. One output of the resistor 46 of the actuator 43 is connected to the coil 11 of the output relay 12 having a terminal 55 connected to a magnetic starter controlling the electric motor.

К выходу блока защиты от несимметрии напряжений и обрыва фаз 29 подключен блок защиты от снижения сопротивления изоляции обмотки статора трехфазного электродвигателя 56, состоящий из резисторов 57, 58, диодов 59, 60, размыкающего контакта 61 магнитного пускателя.To the output of the block of protection against voltage asymmetry and phase failure 29 is connected to the block of protection against lower insulation resistance of the stator winding of a three-phase electric motor 56, consisting of resistors 57, 58, diodes 59, 60, and NC contact 61 of the magnetic starter.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы работает следующим образом. При включении автоматического выключателя 67 на схему подается однофазное напряжение, при нормальном сопротивлении изоляции и нормальной температуре обмоток статора на выходе блока питания 1 появляется постоянный ток.A device for protecting a three-phase motor from emergency operation is as follows. When the circuit breaker 67 is turned on, a single-phase voltage is applied to the circuit, with a normal insulation resistance and a normal temperature of the stator windings, a direct current appears at the output of the power supply 1.

Ток проходит через катушку 11 выходного реле 12 на блок стабилизации 7. В общей точке резисторов 40, 41, 42 появляется переменное напряжение, причем амплитуда отрицательной полуволны гораздо меньше положительной. Данное напряжение создается за счет протекающего тока: фаза А, размыкающий контакт 61 магнитного пускателя, диод 60, резистор 58, параллельно включенные резисторы 40, 41, 42, резистор 57, диод 59, фаза С. Транзистор 31 закрыт, а транзистор 30 открыт положительным смещением, подаваемым на его базу через резистор 32 с плюса пониженного напряжения блока стабилизации 7. Сопротивление терморезисторов 23-25 мало и транзистор 15 закрыт, так как потенциал его базы недостаточен для открытия перехода эмиттер-коллектор. Транзистор 14 также закрыт, так как потенциал его базы ниже потенциала эмиттера. Транзистор 16 открыт положительным смещением, подаваемым через резистор 19 с плюса блока стабилизации пониженного напряжения.The current passes through the coil 11 of the output relay 12 to the stabilization unit 7. An alternating voltage appears at the common point of the resistors 40, 41, 42, and the amplitude of the negative half-wave is much less than positive. This voltage is created due to the flowing current: phase A, NC contact 61 of the magnetic starter, diode 60, resistor 58, resistors 40, 41, 42 connected in parallel, resistor 57, diode 59, phase C. Transistor 31 is closed, and transistor 30 is open positive the bias applied to its base through the resistor 32 from the plus of the reduced voltage of the stabilization unit 7. The resistance of the thermistors 23-25 is small and the transistor 15 is closed, since the potential of its base is insufficient to open the emitter-collector junction. The transistor 14 is also closed, since the potential of its base is lower than the potential of the emitter. The transistor 16 is opened by a positive bias supplied through the resistor 19 with the plus of the undervoltage stabilization unit.

Таким образом, транзисторы 16, 30 открыты, поэтому потенциал базы транзистора 45 исполнительного органа 43 ниже потенциала эмиттера на величину напряжения стабилизации стабилитрона 10, и транзистор 45 поэтому закрыт.Thus, the transistors 16, 30 are open, therefore, the base potential of the transistor 45 of the actuator 43 is lower than the emitter potential by the stabilization voltage of the zener diode 10, and the transistor 45 is therefore closed.

На базы транзисторов 49, 50 подается отрицательный потенциал через эмиттер-коллекторные переходы транзисторов 30, 16, а поэтому первые закрыты и ток через светодиоды 53, 54 не протекает.A negative potential is supplied to the bases of transistors 49, 50 through the emitter-collector junctions of transistors 30, 16, and so the first ones are closed and no current flows through the LEDs 53, 54.

При нажатии кнопки 65 напряжение подается с фаз С на катушку 62 магнитного пускателя через контакт 55, пускатель срабатывает, при этом контакты 63, 66 замыкаются, а 61 - размыкается, и на электродвигатель подается симметричное переменное трехфазное напряжение, двигатель начинает работать.When the button 65 is pressed, voltage is supplied from phases C to the coil 62 of the magnetic starter via terminal 55, the starter is activated, while contacts 63, 66 are closed, and 61 is opened, and a symmetric three-phase voltage is applied to the electric motor, the engine starts to work.

При нажатии кнопки 64 прекращается подача переменного напряжения с фазы С на катушку 62 магнитного пускателя, контакты 63, 55, блок контактов 66 размыкаются, контакт 61 замыкается, подача симметричного переменного трехфазного напряжения прекращается и электродвигатель отключается.When the button 64 is pressed, the supply of alternating voltage from phase C to the coil 62 of the magnetic starter is stopped, the contacts 63, 55, the contact block 66 open, contact 61 closes, the supply of a symmetric three-phase voltage is stopped and the motor is turned off.

Claims (1)

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов работы, содержащее блок питания со сглаживающим конденсатором на выходе, подключенный через выходное реле к блоку стабилизации на стабилитронах, имеющему выходы повышенного и пониженного напряжения, к которым подключены транзисторные блоки температурой защиты и защиты от несимметрии напряжений и обрыва фаз и исполнительный орган, отличающийся тем, что имеет дополнительный блок защиты, состоящий из магнитного пускателя, ветвей прямого и обратного направления, состоящих из последовательно соединенных резисторов и диодов, при этом ветвь прямого направления включена параллельно силовому контакту магнитного пускателя, а ветвь обратного направления включена через размыкающий контакт магнитного пускателя к одной из свободных фаз и к общей точке резисторов датчика обрыва фаз.A device for protecting a three-phase electric motor from emergency operating conditions, comprising a power supply unit with a smoothing capacitor at the output, connected via an output relay to a stabilization unit on zener diodes, which has high and low voltage outputs, to which transistor units are connected with a protection temperature and protection from voltage unbalance and open circuit phases and an executive body, characterized in that it has an additional protection unit, consisting of a magnetic starter, branches of the forward and reverse directions, with toyaschih of serially connected resistors and diodes, the forward direction branch connected in parallel with the power contact magnetic switch and branch reverse direction is enabled through the NC contact magnetic switch to one of the available phases and to the common point of resistors phase failure detector.