УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КОЛЛЕКТОРНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в электровозах с двигателями постоянного тока, имеющими постоянную нагрузку (мотор-вентиляторах, мотор-компрессорах).
Известно устройство защиты коллекторного электродвигателя от перегрева (Патент РФ №2214665, Н02Н 5/04, 20.10.2003) - прототип, включающее последовательно соединенные электродвигатель и датчик тока, подключенные к питающей сети через устройство регулирования и подачи напряжения, блок интегрирования, выход которого подключен через пороговый элемент к входу устройства регулирования напряжения. Устройство также включает датчик нулевой скорости электродвигателя и управляемый делитель напряжения, включенный между выходом датчика тока и вторым входом блока интегрирования, причем управляющий вход делителя напряжения подключен к датчику нулевой скорости электродвигателя. С помощью датчика нулевой скорости фиксируется остановка двигателя, с помощью управляемого делителя напряжения производится увеличение сигнала, поступающего на вход блока интегрирования, который производит быстрое интегрирование с учетом уменьшения постоянной времени нагрева, после чего срабатывает пороговый элемент, отключая подачу напряжения.
Недостатками данного устройства являются:
- Невозможность обнаружения таких неисправностей электродвигателя, как, например, обрыв или короткое замыкание в одной из обмоток якоря электродвигателя, которые не всегда приводят к перегреву двигателя, что приводит, в первом случае, к повышенному искрению на коллекторе двигателя и уменьшению тока якоря, а во втором - к кратковременным броскам тока.
- Отсутствие срабатывания защиты электродвигателя с постоянной нагрузкой (мотор-вентилятора, мотор-компрессора) при сбросе нагрузки (обрыве соединительной муфты, разрушении клапанов компрессора и т.д.), что может привести к отказу и разрушению двигателя.
Технический результат заявленной полезной модели - повышение качества защиты электродвигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство защиты коллекторного электродвигателя с постоянной нагрузкой, включающее последовательно соединенные электродвигатель и датчик тока, подключенные к питающей сети через устройство регулирования и подачи напряжения, блок интегрирования, выход которого подключен через пороговый элемент к входу устройства регулирования и подачи напряжения, дополнительно содержит второй датчик тока и цепь моделирования тока электродвигателя, подключенную параллельно электродвигателю и состоящую из соединенных последовательно сопротивления, катушки индуктивности, емкости, и подключенного параллельно емкости второго сопротивления, при этом второй датчик тока подключен к цепи моделирования тока электродвигателя, а выходы обеих датчиков тока соединены с соответствующими входами блока интегрирования.
Коллекторные электродвигатели с постоянной нагрузкой имеют определенную зависимость изменений пускового и рабочего токов. При этом, пусковые токи превосходят величину номинального рабочего тока в несколько раз.
Включение в устройство второго датчика тока, подключенного к цепи моделирования тока электродвигателя, состоящую из соединенных последовательно первого сопротивления, катушки индуктивности, емкости, и подключенного параллельно емкости второго сопротивления, подключение выходов обеих датчиков тока с соответствующими входами блока интегрирования, позволяет учесть зависимость изменений пускового тока и рабочего тока, моделирующего работу электродвигателя, что позволит
выявлять любые другие неисправности электродвигателя помимо тех, которые приводят к его перегреву, что соответственно повысит защиту электродвигателя и срок его службы.
На чертеже приведена общая схема устройства защиты коллекторного электродвигателя с постоянной нагрузкой.
Устройство включает последовательно соединенные электродвигатель 1 и датчик тока 2, подключенные к питающей сети через устройство 3 регулирования и подачи напряжения, блок интегрирования 4, выход которого подключен через пороговый элемент 5 к входу устройства 3 регулирования и подачи напряжения. Также устройство содержит второй датчик тока 6 и цепь моделирования тока электродвигателя, подключенную параллельно электродвигателю 1 и состоящую из соединенных последовательно сопротивления 7, катушки индуктивности 8, емкости 9, и подключенного параллельно емкости сопротивления 10. Второй датчик тока 6 подключен к цепи моделирования тока электродвигателя, а выходы обеих датчиков тока 2 и 6 соединены с соответствующими входами блока интегрирования 4.
В качестве устройства 3 регулирования и подачи напряжения может быть использовано любое преобразовательное устройство или отключающий аппарат.
Устройство для защиты коллекторного электродвигателя с постоянной нагрузкой работает следующим образом.
Электродвигатель 1 управляется с помощью устройства 3 регулирования и подачи напряжения. Датчик тока 2 измеряет пусковые и рабочие токи электродвигателя 1. Датчик 6 предназначен для измерения значительно меньшего по силе тока, моделирующего работу электродвигателя 1. Цепь моделирования тока электродвигателя, подключенная параллельно электродвигателю 1 и состоящая из соединенных последовательно сопротивления 7, индуктивности 8, емкости 9, и подключенного параллельно емкости сопротивления 10, согласуется через понижающий коэффициент с номинальным рабочим током. Емкость 9 задается в амплитуду пускового
тока с тем же коэффициентом соответствия, равным соотношению тока двигателя к току цепи моделирования. Таким образом, по двум датчикам тока 2 и 6 при пуске и нормальной работе электродвигателя протекают токи, определяемые коэффициентом соответствия. Сигналы с датчиков тока 2 и 6 поступают на блок интегрирования 4, где производится их сравнение. Разница в значениях сигналов, поступающих с двух датчиков 2 и 6, появляется при неисправностях двигателя, например, при остановке (заклинивании) электродвигателя, сбросе нагрузки, обрыве (закорачивании секций) и т.д. Разница сигналов (положительная или отрицательная) выдается сигналом на пороговый элемент 5, который вырабатывает сигнал запрета подачи напряжения на устройство 3 регулирования и подачи напряжения.
Таким образом, заявленное устройство позволяет учесть не только неисправности электродвигателя, которые вызывают его перегрев, но и многие другие, что увеличивает эффективность защиты и срок эксплуатации электродвигателя.