Устройство защиты машины переменного тока Российский патент 2019 года по МПК H02H7/85 H02H5/04 

Описание патента на изобретение RU2705559C1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты машины переменного тока от повреждений обмотки статора.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство защиты машины переменного тока, содержащее блок контроля состояния обмотки статора с температурным датчиком, блок управления с коммутационным аппаратом и реагирующий орган блок контроля состояния обмотки статора [1].

Однако такое устройство защиты не способно защитить машину переменного тока от коротких замыканий в обмотке статора. Кроме того, для передачи сигнала о повреждении от блока контроля к реагирующему органу требуется дополнительный контрольный кабель.

Задачей изобретения является - расширение функциональных возможностей защиты электрической машины переменного тока.

Поставленная задача решается за счет того, что в блок контроля состояния обмотки статора дополнительно введен индукционный датчик, а коммутационный аппарат выполнен в виде двух параллельно - встречно соединенных тиристоров закрывающихся при поступлении сигналов с температурного и индукционного датчиков, при этом реагирующий орган представляет собой поляризованное реле, реагирующее на положительную и отрицательную составляющие тока в этой фазе, сигнал с контактов которого подается на блок индикации, при этом если в токе появляется положительная или отрицательная составляющие, то реагирующий орган формирует сигнал о виде состояний машины переменного тока для блока индикаций и на отключение машины переменного тока.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от известного технического решения наличием дополнительных функциональных элементов и исполнением схемы соединений функциональных элементов.

Сравнение заявляемого технического решения с известным техническим решением показывает, что подобные функциональные элементы известны. Однако такое соединение этих функциональных элементов проявляет в заявляемом техническом решении новые свойства.

Работа устройства защиты электрической машины переменного тока основана на том, что при перегрузе электрической машины переменного тока обмотка ее статора нагревается и сопротивление резко меняется. В результате блок контроля состояния обмотки статора формирует сигнал для коммутационного аппарата. Его первый тиристор закрывается и по жиле кабеля, в которую включен коммутационный аппарат, начинает протекать ток только с положительной полуволной. Следует добавить, что контроля состояния обмотки статора и коммутационный аппарат располагаются непосредственно на машине, а реагирующий орган непосредственно у выключателя электрической машины. При коротком замыкании в обмотке статора в индукционном датчиком возникает электродвижущая сила. В результате блок контроля состояния обмотки статора также формирует сигнал для коммутационного аппарата. В данном случае закрывается второй тиристор и по жиле кабеля с тиристорами начинает протекать ток только с отрицательной полуволной. Ток с положительной или отрицательной полуволнами служит информацией о виде повреждения электрической машины переменного тока, которая распознается в реагирующем органе и служит для отключения машины.

На фиг. 1 представлена блок схема устройства защиты машины 1 переменного тока. В ней блок 2 контроля состояния обмотки статора 3 через блок 4 управления подключен к коммутационному аппарату 5. При этом реагирующий орган 6 подключен к цепи отключения выключателя 7 и блоку индикации 8. Блок 2 контроля состояния обмотки статора 3 представляет собой индукционный датчик 9 и температурный датчик 10. При этом индукционный датчик 9 выполнен в виде плоской катушки индуктивности располагаемой в торцевой зоне машины переменного тока 1 так, чтобы ее плоскость была перпендикулярно к оси 11 вращения ротора, а его геометрический центр находится на этой оси. Температурный датчик 10 может закрепляться на лобовой части обмотки стартера 3. Коммутационный аппарат 5 представляет собой два соединенных параллельно - встречно тиристора 12 и 13, закрывающихся при поступлении сигналов с температурного и индукционного датчиков соответственно, а реагирующий орган 6 можно выполнять в виде поляризованного реле реагирующего на положительную и отрицательную составляющие тока в фазе с тиристорами. Сигнал на выключатель 7 для отключения машины 1 от сети и в блок индикации 8 формируется контактами этого реле.

На фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4 приведены осциллограммы тока в жиле кабеля с тиристорами 12 и 13 в нормальном режиме работы, при перегреве машины 1 переменного тока 1 и при коротком замыкании в обмотке 3 статора.

В нормальном режиме работы машины 1 переменного тока температура нагрева обмотки 3 статора не превышает нормы и в ней отсутствуют короткозамкнутые витки с током, значительно превышающим свое номинальное значение, которые возникают при коротком замыкании. В результате сопротивление температурного датчика 10 и электродвижущая сила на выходе индукционного датчика 9 ниже нормы. Поэтому сигнал на выходе блока управления 4 отсутствует. Тиристоры 12 и 13 коммутационного аппарата 6 находятся в открытом состоянии, а ток в жиле с тиристорами соответствует тому, который приведен на фиг. 2. Машина 1 переменного тока остается в работе.

При перегрузе электрической машины 1 переменного тока обмотка 3 статора нагревается и сопротивление температурного датчика 10 резко возрастает и значительно превышает установленную норму. В результате на выходе блока управления 4 появится сигнал и тиристор 12 коммутационного аппарата 5 закроется, а ток в жиле с тиристорами будет соответствовать тому, который приведен на фиг. 3. Якорь поляризованного реле реагирующего органа 6 сместится и замкнет контакты, которые сформируют сигнал для блока индикации 8 «ПЕРЕГРЕВ МАШИНЫ» и для выключателя 7, который отключит машину 1 переменного тока от сети.

При коротком замыкании в обмотке статора 2 машины 1 переменного тока появляются короткозамкнутые витки с током, значительно превышающим свое номинальное значение. В результате электродвижущая сила на выходе индукционного датчика 9 резко возрастает и превысит установленную норму. В результате на выходе блока 4 управления появится сигнал и тиристор 13 коммутационного аппарата 5 закроется, а ток в жиле с тиристорами будет соответствовать тому, который приведен на фиг. 4. Якорь поляризованного реле реагирующего органа 6 сместится и замкнет контакты, которые сформируют сигнал для блока 8 индикации и на отключение выключателя 6. В блоке индикации загорится сигнал «КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ» и машина 1 переменного тока будет отключена от сети.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства защиты заключается в расширение функциональных возможностей защиты электрической машины переменного тока, которое позволит уменьшить стоимость этой защиты и резко сократить размеры повреждения машины переменного тока, а следовательно время и стоимость послеаварийного ремонта.

1. Температурная защита электродвигателей // Кузник Ю.С., Опубл. журнал Промышленная энергетика 1995 №6.

Похожие патенты RU2705559C1

название год авторы номер документа
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА С БЛОКОМ ЗАЩИТЫ 1991
  • Новожилов Александр Николаевич[Kz]
RU2025015C1
Устройство для температурной защиты электродвигателя 1982
  • Данилов Владислав Никитович
  • Оськин Сергей Владимирович
  • Бондарчук Петр Павлович
  • Мухин Юрий Григорьевич
SU1120444A1
Устройство релейной защиты электрической машины 1988
  • Новожилов Александр Николаевич
SU1617523A1
Устройство для сигнализации короткого замыкания в электрических сетях 1975
  • Островский Владимир Абрамович
  • Селивахин Анатолий Иванович
  • Пронникова Мария Ивановна
SU600644A1
Способ защиты синхронного двигателя переменного тока от витковых замыканий 2016
  • Новожилов Александр Николаевич
  • Акаев Айбек Муратбекович
  • Новожилов Тимофей Александрович
RU2677225C2
Устройство для определения междуфазных замыканий и замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью напряжением 6-10 кВ 2022
  • Смоленцев Денис Вячеславович
  • Чарыков Виктор Иванович
  • Копытин Игорь Иванович
  • Буторин Владимир Андреевич
  • Новикова Валентина Александровна
RU2788035C1
УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОБМОТОК ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ОТ ПОВРЕЖДЕНИЙ 2016
  • Новожилов Тимофей Александрович
RU2638299C2
Электрическая машина 1980
  • Клецель Марк Яковлевич
  • Новожилов Александр Николаевич
SU1046853A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРО- И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 1993
  • Минаков В.Ф.
  • Платонов В.В.
  • Минаков Е.Ф.
  • Минакова Т.Е.
  • Шарипов И.К.
  • Андреев В.Г.
  • Сыщиков В.П.
RU2117380C1
Устройство для контроля изоляции обмотки трехфазной электрической машины 1985
  • Новожилов Александр Николаевич
SU1330695A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 705 559 C1

Реферат патента 2019 года Устройство защиты машины переменного тока

Использование: в области электротехники для релейной защиты электрических машин переменного тока. Технический результат - расширение функциональных возможностей защиты электрической машины переменного тока, которое позволит уменьшить стоимость этой защиты и резко сократить размеры повреждения машины переменного тока. Устройство защиты машины переменного тока содержит блок контроля состояния обмотки статора с температурным датчиком, блок управления с коммутационным аппаратом и реагирующий орган. В блок контроля состояния обмотки статора дополнительно введен индукционный датчик, а коммутационный аппарат выполнен в виде двух параллельно-встречно соединенных тиристоров, закрывающихся при поступлении сигналов с температурного и индукционного датчиков, при этом реагирующий орган представляет собой поляризованное реле, реагирующее на положительную и отрицательную составляющие тока в этой фазе, сигнал с контактов которого подается на блок индикации. Если в токе появляется положительная или отрицательная составляющие, то реагирующий орган формирует сигнал о виде состояний машины переменного тока для блока индикаций и на отключение машины переменного тока. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 705 559 C1

Устройство защиты машины переменного тока, содержащее блок контроля состояния обмотки статора с температурным датчиком, блок управления с коммутационным аппаратом и реагирующий орган, отличающееся тем, что в блок контроля состояния обмотки статора дополнительно введен индукционный датчик, а коммутационный аппарат выполнен в виде двух параллельно-встречно соединенных тиристоров, закрывающихся при поступлении сигналов с температурного и индукционного датчиков, при этом реагирующий орган представляет собой поляризованное реле, реагирующее на положительную и отрицательную составляющие тока в этой фазе, сигнал с контактов которого подается на блок индикации, при этом если в токе появляется положительная или отрицательная составляющие, то реагирующий орган формирует сигнал о виде состояний машины переменного тока для блока индикаций и на отключение машины переменного тока.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2705559C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ОТ АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ 1994
  • Гачик И.А.
RU2069435C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ И ПЕРЕГРУЗКИ 2005
  • Портнягин Андрей Владимирович
  • Суворов Иван Флегонтович
  • Коряков Денис Валентинович
  • Матвеев Сергей Владимирович
RU2294586C1
0
SU162140A1
US 6046893 A, 04.04.2000.

RU 2 705 559 C1

Авторы

Никитин Константин Иванович

Новожилов Александр Николаевич

Новожилов Тимофей Александрович

Асаинов Гибрат Жоламанович

Даты

2019-11-08Публикация

2019-02-14Подача