УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ДВУХСКОРОСТНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для защиты двухскоростных электродвигателей трехфазного тока от аварийных режимов, в частности для электродвигателей лифтов.
Известно устройство для защиты электропотребителей трехфазного тока от аварийных режимов, содержащее электронный блок контроля аварийных режимов, выполненный двухканальным для раздельного контроля параметров напряжения и токов. В каждую фазу включены проходные трансформаторы тока, выводы обмоток которых через нагрузочные резисторы по первому каналу соединены с входами однофазных выпрямительных мостов и соединены с входами первой микросхемы. По второму каналу проходные трансформаторы тока через развязывающие диоды, делитель напряжения, стабилитрон, накопитель напряжения и входные делители напряжения соединены с входами второй микросхемы. Выходы первой микросхемы соединены непосредственно с входами первой части третьей микросхемы, а выходы второй микросхемы через времязадающие цепочки подсоединены с входами второй части третьей микросхемы. Выходы первой и второй частей третьей микросхемы через развязывающие диоды подключены к предварительному усилительному каскаду, выход которого соединен с оконечным усилительным каскадом, выход последнего соединен с первым выводом исполнительного реле, второй вывод подключен к положительной обкладке электролитического накопительного конденсатора. Исполнительное реле связано своим замыкающим контактом с промежуточным реле, нормально закрытый контакт которого включен в цепь управления магнитного пускателя (RU 100342, МПК Н02Н 7/00, опубл. 10.12.2010).
Недостатком известного устройства является небольшой диапазон контроля параметров, т.к. оно защищает только односкоростные электродвигатели и одноступенчатые нагрузки.
Технический результат заключается в расширении диапазона контроля параметров возникающих аварийных режимов второй скорости электродвигателя, не ухудшая надежность и быстродействие работы устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство содержит двухканальный электронный блок контроля аварийных режимов, в который включены три проходных трансформатора тока, выводы обмоток которых через нагрузочные резисторы по первому каналу соединены с входами однофазных выпрямительных мостов, имеющих узлы стабилизированных и нестабилизированных напряжений. Стабилизированные напряжения соединены с входами первой микросхемы, а нестабилизированные напряжения через развязывающие диоды, делитель напряжения, стабилитрон, накопитель напряжения и входные делители напряжения соединены с входами второй микросхемы. Выходы первой микросхемы соединены непосредственно с входами первой части третьей микросхемы, а выходы второй микросхемы через времязадающие цепочки подсоединены с входами второй части третьей микросхемы. Выходы первой и второй частей третьей микросхемы через развязывающие диоды подключены к входу предварительного усилительного каскада, выход которого соединен с входом оконечного усилительного каскада. Выход последнего соединен с первым выводом обмотки исполнительного реле, второй вывод подключен к положительной обкладке электролитического накопительного конденсатора. Замыкающий контакт исполнительного реле включен в цепь катушки промежуточного реле, а нормально закрытый контакт последней включен последовательно с коммутирующим устройством и цепью управления магнитного пускателя. Шунтирующие резисторы подключают параллельно к нагрузочным резисторам проходных трансформаторов тока и последовательно к нормально открытым контактам коммутирующего реле, катушка которого соединена с катушкой коммутирующего устройства второй скорости электродвигателя станции управления, выходы однофазных выпрямительных мостов подключены на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП, а выходы последнего - к компьютеру ПК.
На фиг.1. показана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, содержащего три проходных трансформатора тока 1-3, выводы обмоток которых через нагрузочные резисторы 4-6 соединены с входами однофазных выпрямительных мостов 7-9, имеющих узлы стабилизированных и нестабилизированных напряжений. Стабилизированные напряжения 10-12 непосредственно, а нестабилизированные напряжения через развязывающие диоды 13-15, делитель напряжения 16, стабилитрон 17, накопитель напряжения 18, входные делители 19, соединены соответственно с входами первой микросхемы 20 (4 - триггера Шмидта) и с входами второй микросхемы 21 (дифференциальный усилитель). Выходы первой микросхемы 20 непосредственно соединены с входами первой части третьей микросхемы 22, а выходы второй микросхемы 21 через времязадающие цепочки 23 соединены с входами второй части третьей микросхемы 22. Выходы первой и второй части третьей микросхемы 22 через развязывающие диоды 24, аноды которых соединены с входом предварительного усилительного каскада 25, выход последнего соединен с входом оконечного усилительного каскада 26, выход которого соединен с первым выводом обмотки исполнительного реле 27. Второй вывод обмотки исполнительного реле 27 подключен к положительному выводу электролитического накопительного конденсатора 28. Замыкающий контакт 29 исполнительного реле 27 включен в цепь катушки промежуточного реле 30, а нормально закрытый контакт 31 катушки промежуточного реле 30 включен последовательно с коммутирующим устройством 32 и цепью управления магнитного пускателя (контактора) 33. Шунтирующие резисторы 34-36 соединены параллельно к нагрузочным резисторам 4-6 проходных трансформаторов тока 1-3 и последовательно нормально открытым контактам 37-39 коммутирующего реле 40, катушка которого соединена к катушке коммутирующего устройства второй скорости электродвигателя станции управления 41, выходы однофазных выпрямительных мостов 7, 8 и 9 подключены на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП 42, выход последнего - к компьютеру ПК.
Устройство работает следующим образом. При нормальной работе устройства сигнал определенной величины с проходных трансформаторов тока 1-3, подается на нагрузочные резисторы 4-6, с которых снимаются сигналы напряжения на однофазные выпрямительные мосты 7-9, далее, фазные доли выходных выпрямленных напряжений стабилизируются и стабилизированные сигналы напряжения подаются на входы первой микросхемы 20 (I-канал), а не стабилизированные сигналы, пропорциональные фазным токам, через делители напряжения 19 подаются на вторую микросхему 21 (II-канал), выходные сигналы с первой и второй микросхем 20 и 21 объединяются третьей микросхемой 22 и обеспечивают готовность к срабатыванию предварительного усилительного каскада 25, оконечного усилительного каскада 26 и исполнительного реле 27. Устройство при этом находится в следящем режиме и подготовлено для контроля аварийных режимов для одной скорости электродвигателя (одноступенчатой нагрузки). При переходе на вторую скорость (ступень нагрузки), магнитные пускатели (контакторы) 33 с рабочего состояния первой скорости (ступени) отключаются, при этом включаются магнитные пускатели (контакторы) второй скорости электродвигателя (ступени нагрузки) и синхронно подается сигнал, с катушки коммутирующего устройства второй скорости (ступени нагрузки) к катушке коммутирующего реле 40, коммутирующее реле 40 срабатывает и своими нормально открытыми контактами 37-39 включают шунтирующие резисторы 34-36. Шунтирующие резисторы 34-36 определяются из условия равенства напряжений до и после их включения, и определяются по формуле:
где  - коэффициент отношения номинальных токов первой и второй скоростей электродвигателя (для лифтовых электродвигателей k<1).
Контроль аварийных параметров происходит также как у известной модели, т.е. при отсутствии тока в фазе А в трансформаторе тока 1 не наводится ЭДС в виду отсутствия электрического поля провода фазы, следовательно, отсутствует напряжение в узлах 4, 7, 10 электронной схемы (Фиг.1), однако на выводе 3 первой микросхемы 20 возникает сигнал от источника питания, который изменит состояние третьей микросхемы 22, верхнего развязывающего диода 24, предварительного усилительного каскада 25, оконечного усилительного каскада 26 и включаются исполнительное реле 27, промежуточное реле 30, включается замыкающий контакт 29 промежуточного реле 30, промежуточное реле 30 блокируется собственным нормально закрытым контактом 31, при этом отключается цепь управления магнитного пускателя (контактора) 33. Разблокировка промежуточного реле 30 возможна коммутирующим устройством 32. При перехлесте проводов фаз, например, фаз А и В (или пробой подводящего кабеля в тех же фазах), будет отсутствовать напряжение в одной из аварийных фаз и процесс срабатывания защиты аналогичен как и при обрыве фазы или пропадания напряжений фаз. Выше описанные три возможные аварийные режимы охватываются первым каналом защиты устройства. Второй канал также надежно контролирует токовые параметры и защищает нагрузку, при возникновении однофазного КЗ на землю на входе и выходе устройства в несколько раз увеличивается номинальный ток аварийной фазы, при этом пропорционально увеличивается выходное напряжение на нагрузке трансформатора тока той же фазы. На одном из входов 1, 3 второй микросхемы 21 произойдет увеличение сигнала, который изменит состояния третьей микросхемы 22, нижнего развязывающего диода 24 и далее происходит процесс отключения нагрузки также как при контроле параметров напряжения по первому каналу. Двух - трехфазное КЗ на выходе устройства, перегрузка фазного тока относительно номинального значения и тормозной режим электродвигателя предотвращаются аналогично однофазному КЗ на землю, здесь дополнительно участвуют свободные входы и выходы второй микросхемы 21. Диагностика электрических параметров нагрузки с помощью аналого-цифрового преобразователя АЦП и компьютера ПК позволяет производить анализ работоспособности электродвигателя в нормальных условиях работы и аварийных режимах работы по амплитудам фазных напряжений.
По сравнению с известным устройством предлагаемое позволяет расширить диапазон контроля параметров возникающих аварийных режимов второй скорости электродвигателя, не ухудшая надежность и быстродействие работы устройства.