УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для контроля нагрузки и защиты электродвигателей транспортно-технологических, в частности путевых машин.
В процессе эксплуатации электропривода транспортно-технологических машин возможно резкое увеличение нагрузки, например, заклинивание транспортера, приводящее к обрыву транспортерной ленты. В связи с этим требуется оперативное информирование о превышении предельных значений нагрузки и, при необходимости, экстренное отключение питания электродвигателя.
Известно устройство для контроля нагрузки электродвигателей (см. авторское свидетельство СССР на изобретение №1735786, МПК G01R 31/34), содержащее датчики нагрузки, коммутаторы, индикаторы, пороговый элемент, ключ, блок выделения максимального сигнала и другие элементы. Недостатками данного устройства являются использование устаревшей элементной базы и, как следствие, невозможность использования в современных информационных системах записи и передачи диагностической информации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для защиты трехфазных асинхронных двигателей (см. патент РФ на изобретение №2415504, МПК Н02Н 7/08), состоящее из датчиков тока, коммутатора, частотного фильтра, преобразователя тока в напряжение (преобразователя сигнала), микроконтроллера и встроенной программы, блока индикации, блока выбора режимов работы и управления, трансформатора напряжения, блока преобразования сигналов, счетчика импульсов, блока управления электродвигателем, датчиков температуры, датчика атмосферного давления, выключателя.
Недостатками данного устройства является сложность устройства из-за большого количества используемых датчиков, недостаточная оперативность реагирования на превышение допустимой нагрузки, так как для остановки электродвигателя необходимо нажатие на кнопку, и невозможность записи и передачи информации о режимах работы электропривода.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение оперативности реагирования на превышение допустимой нагрузки и обеспечение записи и передачи информации о режимах работы электродвигателей.
Для решения поставленной задачи устройство для контроля нагрузки электродвигателей, содержащее датчики тока, преобразователь сигнала, микроконтроллер со встроенной программой, блок индикации и блок управления электродвигателем, снабжено блоком настройки предельных значений, блоком контроля пускового режима, двумя таймерами, блоком записи и модемом, причем первый выход преобразователя сигналов соединен с первым входом микроконтроллера, а его второй выход - с входом блока контроля пускового режима, первый выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера, а второй выход - с первым входом блока записи, третий вход микроконтроллера соединен с выходом блока настройки предельных значений, выход первого таймера подсоединен ко второму входу блока записи, выход которого соединен с первым входом модема, первый выход микроконтроллера соединен с третьим входом блока записи, второй выход микроконтроллера соединен с входом блока индикации, а его третий выход через второй таймер подключен к входу блока управления электродвигателем, подсоединенного через пусковое реле к электродвигателю.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где приведена блок-схема устройства для контроля нагрузки электродвигателей.
Устройство состоит из датчиков тока, объединенных в блок 1, преобразователя сигналов 2, блока контроля пускового режима 3, таймеров 4 и 5, блока записи 6, модема 7, микроконтроллера со встроенной программой 8, блока настройки предельных значений 9, блока индикации 10 и блока управления электродвигателем 11. Первый выход преобразователя сигналов 2 соединен с первым входом микроконтроллера 8, а его второй выход - с входом блока контроля пускового режима 3, первый выход которого соединен со вторым входом микроконтроллера 8, а второй выход - с первым входом блока записи 6. Выход блока настройки предельных значений 9 подсоединен к третьему входу микроконтроллера 8. Выход таймера 4 соединен со вторым входом блока записи 6, а его выход - с первым входом модема 7. Первый выход микроконтроллера 8 соединен с третьим входом блока записи 6, а второй выход - с входом блока индикации 9, а его третий выход - с входом таймера 5, выход которого соединен с входом блока управления электродвигателем 11, соединенный выходом с пусковым реле контролируемого электродвигателя. Устройство работает следующим образом.
Первоначально осуществляют установку датчиков тока, входящих в блок 1, на входные фазы электродвигателя. Для трехфазного электродвигателя переменного тока в этот блок входят соответственно три датчика тока. Выход блока датчиков тока соединяется с входом преобразователя сигналов 2, а выход блока управления электродвигателем 11 с одним из входов пускового реле контролируемого электродвигателя. Затем производится установка максимально допустимых значений токовой нагрузки в блоке настройки предельных значений 9 для конкретного типа контролируемого электропривода. После монтажа и настройки устройство готово к работе.
При подаче питания на вход электродвигателя на выходе блока датчиков тока 1 появляется электрический сигнал, поступающий на вход преобразователя сигналов 2. С выхода преобразователя сигналов 2 информация о величине силы тока поступает на вход блока контроля пускового режима 3 и первый вход микроконтроллера 8. Поскольку в пусковом режиме величина силы тока, потребляемой электродвигателем, существенно превышает номинальные значения, через определенное время, приблизительно равное 5 с, блок контроля пускового режима 3 подает управляющий сигнал на второй вход микроконтроллера 8, запуская его в работу. При этом информация о текущих значениях силы тока в виде зависимостей силы тока от времени, построенных с помощью таймера 4, непрерывно поступает на первый вход блока записи 6, а с его выхода - на вход модема 7. С блока настройки предельных значений 9 заданная при настройке устройства предельная величина силы тока, информирующая о превышении нагрузки на электродвигатель, поступает на третий вход микроконтроллера 8, который сравнивает ее с текущими значениями силы тока на его первом входе. При превышении допустимых значений включается блок световой и звуковой индикации 10, предупреждая машиниста о предаварийной ситуации. Одновременно информация о превышении нагрузки поступает на входы блока записи 6 и таймера 5. В дальнейшем с выхода блока записи 6 информация поступает на модем 7. Если превышение нагрузки является кратковременным, и угрозы отказа электродвигателя нет, электропривод продолжает работу в штатном режиме. Если же в течение заданного таймером 5 промежутка времени нагрузка на электродвигатель, определяемая величиной потребляемой силы тока, продолжает превышать допустимые значения, таймер 5 передает управляющий сигнал на блок управления электродвигателем 11, который отключает пусковое реле электродвигателя и предотвращает вероятный отказ электропривода.
Заявленное устройство в сравнении с прототипом позволяет повысить быстродействие системы на превышение допустимой нагрузки и обеспечить запись и дистанционную передачу информации о режимах работы электродвигателей, которые могут быть извлечены из памяти блока записи 6 и/или переданы удаленному оператору посредством модема 7.
Использование блока настройки предельных значений, блока контроля пускового режима, двух таймеров, блока записи и модема позволяет оперативно реагировать на возникновение предотказных состояний электропривода, записывать и передавать данные о текущих значениях токовой нагрузки и, тем самым, повысить эффективность эксплуатации транспортно-технологических машин.