В статье приведено описание простого устройства, которое защищает трехфазный электродвигатель от перегрузки, в частности, электродвигатель шарошки шероховальных станков при обработке шин грузовых и легковых автомобилей, позволяя поддерживать оператору оптимальной, без перегрузки приводного электродвигателя, силу нажатия шарошки к поверхности обрабатываемой шины.
Однако известные устройства защиты осуществляют мгновенное отключение АД при перегрузке, т.е. они не обеспечивают выдержку времени действия защиты, чтобы исключить ложные срабатывания, вызванные кратковременными перегрузками, например, технологическими причинами или короткими замыканиями в примыкающих участках электрической сети. Такие мгновенные отключения приводят к нарушениям технологического цикла, т.е. к недовыпуску продукции, проверкам причины отключения АД и к повторному его пуску, что дополнительно изнашивает оборудование, снижает его надежность и требует дополнительного времени на поиски причины отключения.
Кроме того, в известных устройствах отсутствует индикация работы защиты от перегрузки, что не позволяет оператору следить за ходом технологического процесса и своевременно вносить в этот процесс коррективы.
Предлагаемое техническое решение свободно от указанных недостатков известных устройств.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является авторское свидетельство, описанное в [2].
Целью предлагаемого решения является расширение функциональных возможностей известного устройства и повышение его надежности. Это достигается тем, что устройство снабжено промежуточным электромагнитным реле, индикаторной лампой перегрузки и характеризуется новыми взаимосвязями между элементами устройства.
Описание устройства
Сущность предлагаемого технического решения поясняется рис.1, на котором показана принципиальная схема устройств (заявка автора [3]).
Рис. 1
Устройство содержит магнитный пускатель, обмотка КМ 1 которого через кнопку SB 1 остановки АД («Стоп») и соединенную с ней последовательно кнопку SB2 пуска АД («Пуск»), размыкающие контакты КК1.1 и КК2.1 тепловых реле присоединена к нулевому N и фазному С проводам питающей сети. Силовые контакты КМ1.1 магнитного пускателя включены последовательно с обмотками электродвигателя АД через нагревательные элементы КК1 и КК2 тепловых реле в двух фазах. Блок-контакты КМ 1.2 магнитного пускателя вторым зажимом соединены с первым зажимом катушки КМ1 магнитного пускателя, связанным со вторым зажимом кнопки SB2 «Пуск» АД.
В устройстве имеются:
- максимальное токовое реле (РТ);
- реле времени (РВ);
- сигнальная лампа перегрузки (EL1);
- промежуточное электромагнитное реле (РП).
Уставка реле времени РВ выбирается больше
времени пуска АД, и одновременно она будет являться временем допустимой работы электродвигателя с перегрузкой.
Принцип действия
Включение АД осуществляется нажатием кнопки SB2 «Пуск». В результате подается питание на катушку КМ1 магнитного пускателя, который включается, при этом замыкаются блокировочные контакты КМ1.2 магнитного пускателя и его силовые контакты КМ 1.1 в цепи электродвигателя АД, который запускается. Пусковой ток АД вызывает срабатывание максимального реле тока РТ, которое замыкает свои контакты РТ 1 в цепях реле времени РВ и сигнальной лампы перегрузки EL1. Реле времени РВ начинает отсчет установленного времени работы АД с перегрузкой, которое выбрано больше времени нормального разгона двигателя, а сигнальная лампа EL1 обеспечивает индикацию перегрузки АД при пуске. После нормального разгона двигателя ток в его обмотках уменьшается, и токовое реле РТ размыкает свои контакты РТ 1 в цепях реле времени РВ и сигнальной лампы перегрузки EL1. В результате сигнальная лампа гаснет, что свидетельствует о нормальном запуске АД, а реле времени РВ обесточивается и возвращается в исходное положение.
При перегрузках, которые возможны, например, по технологическим причинам (оператор увеличил давление шарошки на шину больше установленного), ток в обмотках АД при его работе увеличивается, что вызывает срабатывание реле тока РТ, в результате замыкаются его контакты РТ 1, загорается сигнальная лампа EL1 («перегрузка»), и начинает отсчет заданного времени работы АД с перегрузкой реле РВ. Оператор, обслуживающий установку, имея индикацию перегрузки, уменьшает давление шарошки на поверхность обрабатываемой шины, в результате ток в обмотках АД уменьшается, реле тока РТ размыкает свои контакты РТ 1, при этом лампа EL1 гаснет, реле РВ обесточивается и возвращается в исходное положение.
Аналогично работает схема при кратковременных перегрузках. Не устранение перегрузки приводит к тому, что реле времени РВ, отработав уставку работы двигателя АД с перегрузкой, замыкает свои контакты РВ1 в цепи катушки РП промежуточного реле, которое срабатывает и самоблокируется своими контактами РП2 и РПЗ, которые замыкаются в цепи реле времени РВ и в цепи реле РП, а контактами РП1 размыкает цепь питания катушки КМ1 магнитного пускателя. При этом силовые контакты КМ1.1 пускателя отключают двигатель АД от сети, а сигнальная лампа EL1 светит, указывая на причину отключения двигателя. Съем сигнала «перегрузка» осуществляется путем нажатия кнопки SB1 «Стоп», при этом реле РВ и реле РП обесточиваются и возвращаются в исходное положение. Аналогично работает схема и при анормальном пуске, когда пусковой ток не уменьшается до установившегося значения.
Тепловые реле КК1 и КК2 обеспечивают защиту АД от перегрузки при обрыве фазы С, в этом случае напряжение на оборванной фазе составляет 65…75% от работы двигателя с номинальной нагрузкой, и катушка магнитного пускателя может оставаться подтоком, что не приводит к отключению двигателя АД. Тепловые элементы КК1 и КК2 обтекаются током однофазного режима, который превышает ток номинального режима в 1,6-1,85 раза, в результате, через определенный промежуток времени, тепловые реле контактами КК1.1, КК2.1 разрывают цепь катушки КМ 1 магнитного пускателя, отключая этим самым двигатель АД от сети.
Таким образом, введение дополнительных элементов в устройство, исключение тепловой защиты от функций защиты от анормального пуска, как ненадежной, изменение взаимосвязи между элементами выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа. Предлагаемое устройство обеспечивает большую надежность и долговечность АД за счет исключения ложных отключений двигателя при кратковременных перегрузках, в результате поиски причины отключения двигателя и его повторный пуск отпадают. Наличие световой индикации перегрузки АД позволяет оператору контролировать нормальный пуск двигателя, следить за ходом технологического процесса и своевременно вносить в этот процесс коррективы.
Устройство реализовано на реле тока типа РТ-40/10, реле времени типа ЭВ-248 на напряжение 220 В с выдержкой времени в пределах 1…20 с и промежуточном реле типа РП-21 на 220 В.
Литература
- Авторское свидетельство СССР № 1427474, кл. Н02Н 7/085, 1987.
- Авторское свидетельство СССР № 1001292, кл. Н02Н7/08, 1983.
- Заявка № 4 661 111/07 (036497), кл. Н02Н 7/085 от 13.03.89. Устройство для защиты трехфазных электродвигателей от перегрузки / К.В. Коломойцев (СССР).
Автор: Константин Коломойцев, г. Ивано-Франковск
Источник: журнал Радиоаматор №9, 2015