Масса устройства (без датчиков тока) не более 0,4 кг.

Корпус устройства имеет степень защиты IP-40, крепление – утопленное.

Конструктивно блок БРЗМ1 выполнен в корпусе Uninorm из технической пластмассы. Передняя крышка – прозрачная, на которой нанесены обозначения светодиодов. В задней крышке просверлены отверстия, обеспечивающие доступ к клеммникам.

Трансформатор тока состоит из тороидального сердечника с намотанной на него обмоткой, помещенной в корпус, установленного на кабельном вводе в месте подключения к автоматическому выключателю. При этом каждая жила кабеля пропускается через окно сердечника соответствующего трансформатора. Трансформаторы тока для номинальных первичных токов более 100 А выполняются в одном габарите со следующими параметрами:

-сечение стали – 1 см²;

-внутренний диаметр сердечника – 55 мм;

-число витков обмотки – 8000;

-диаметр провода – 0,14 мм.

Внешний вид и габаритные размеры трансформатора приведены на рис. 6.1.

 

Рис. 6.1. Габаритные размеры трансформатора тока

 

На рис. 6.2 приведена структурная схема блока БРЗМ1.

В состав блока БРЗМ1 входят датчики тока ДТ_А, ДТ_В, ДТ_С, предназначенные для гальванического разделения от первичных токовых цепей и снижения уровня токов до требуемых значений по условию минимизации мощности выпрямительных мостов VS₁-VS₃, нагрузочных резисторов R_Н1, R_Н2, R_Н3.

Рис. 6.2. Структурная схема блока БРЗМ1

 

Напряжения с нагрузочных резисторов, пропорциональные токам фаз, через высокочастотные фильтры Ф₁-Ф₃ подаются на входы встроенного в микроконтроллер (МК) аналого-цифрового преобразователя (АЦП).

Поскольку АЦП является восьмиразрядным восьмиканальным, а для оцифровки требуется три канала, то для расширения динамического диапазона по токовым входам используется два канала АЦП по каждой фазе (точный, работающий в диапазоне (0 - 2)I_ном, и грубый, работающий при кратностях тока более двух).Для обеспечения функционирования микроконтроллера предусмотрен блок запуска, выдающий на МК запускающий импульс при превышении питающего напряжения выше 4,2 В, и генератор (G) тактовой частоты 8 МГц.

Блок управления и сигнализации обеспечивает управление светодиодной индикацией об исправности контроллера («Контроль»), о срабатывании защит («Отсечка», «Несимметрия», «Перегрузка») и управление тремя выходными реле защиты и сигнализации. Возврат защиты осуществляется встроенным под лицевой панелью герконом.

Для программирования контроллера, изменения уставок предусмотрен порт RS-232, требуемый уровень сигналов для которого обеспечивается преобразователем уровня (ПУ). Импульсный блок питания обеспечивает устройство стабилизированным напряжением 5 В.

Микропроцессорные устройства защиты поставляются настроенными на номинальные токи контакторов (I_КН) – 160 А, 250 А и 400 А. Для таких номинальных токов устанавливаются датчики тока первого габарита с коэффициентом трансформации К_ДТ=8000.

Тогда вторичные номинальные токи, поступающие на вход защиты, соответственно будут равны:

I_2Н = I_КН / К_ДТ = 160 / 8000 = 20 мА;

I_2Н = I_КН / К_ДТ = 250 / 8000 = 31,3 мА;

I_2Н = I_КН / К_ДТ = 400 / 8000 = 50 мА.

На вход АЦП поступает напряжение, снимаемое с нагрузочного резистора.

Для контактора с номинальным током 160 А значение сопротивления 10 Ом, для контактора с номинальным током 250 А - 7,67 Ом, для контактора с номинальным током 400 А - 5 Ом.

При этом номинальному току электродвигателя будет соответствовать число 100. Если от контактора получает питание электродвигатель, то в качестве расчетного для защиты следует взять номинальный ток электродвигателя. Для этого в параметры защиты вводится еще один коэффициент К₁ = I_Н/ I_КН, равный отношению номинального тока электродвигателя к номинальному току контактора.

Ток срабатывания отсечки задается в процентах от номинального тока контактора I_ОТС = 1,3 х К_П х 100 [%].

Защита от перегрузки предназначена для предотвращения недопустимых термических воздействий на изоляцию электродвигателя. Контроль теплового состояния изоляции может быть осуществлен непосредственно путем встраивания чувствительных полупроводниковых терморезисторов в характерных точках обмотки фаз и косвенно - с использованием информации об уровне и длительности тока перегрузки.

В предлагаемой защите используется косвенный контроль температуры, основанный на математическом моделировании теплового состояния электродвигателя. В качестве величины, отображающей количество тепла, выделяемого в электродвигателе в единицу времени, используется квадрат максимального из трех фаз выпрямленного значения тока. Кроме того, при наложении на режим перегрузки несимметричного режима в электродвигателе дополнительно выделяется определенное количество тепла (в частности - в роторе) от токов обратной последовательности. Для упрощения алгоритма защиты от перегрузки эта составляющая не учитывается, поскольку предусмотрена отдельная защита от несимметричных режимов.

В электродвигателях, работающих в тяжелых условиях пуска, подверженных частым перегрузкам по технологическим причинам, тепловое состояние будет определяться не только степенью перегрузки и ее длительностью, но и предшествующим тепловым состоянием. Поэтому характеристика срабатывания защиты является интегрально зависимой от тока, учитывает предшествующее перегрузке тепловое состояние, процесс остывания обмоток в нормальном режиме работы и при его отключении от сети.

В последнем режиме постоянная времени охлаждения электродвигателя принимается в два раза больше, чем при работающем электродвигателе из-за прекращения вентиляции. Поэтому для более точного учета перегрузочной способности электродвигателя коэффициент интегрирования КИ должен быть легко изменяемым и определяться тепловой характеристикой электродвигателя, приводимой изготовителем.