Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима Советский патент 1984 года по МПК H02H7/09 

;о

05

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕПОЛНОФАЗНОГО РЕЖИМА, содержащее резисторные делители напряжения по числу фаз подключенные через диоды к контролируемым фазам сети и соединенные в звезду, к выходам которых подключены пороговые элементы, тиристор с управляющей цепью, состоящей из последовательно соединенных кнопки пуска и ограничительного резистора, исполнительный орган, подключенный между катодом тиристора и нулевым проводом сети, отличающеес я тем, что, с целью повьшения чувствительности при контроле наличия напряжения фаз трехфазной злектродвигательной нагрузки, нулевая точка резисторных делителей соединена с анодом тиристора через замьпсающий контакт вновь введенного геркона, обмотка управления которого состоит из трех катушек по числу фаз, причем каждая из них образует последователь ную цепочку с пороговым элементом стабилизатором, подключенную одним концом к выходу резисторного делителя соответствующей фазы, а другим к нулевому проводу cerri.

.1 Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам релейной защиты. Известно устройство для контроля наличия напряжения в фазах, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель, подключенный к контролируемым фазам. Выход выпрямителя подключен к аноду тиристора и через последовательно соединенный резистор и кнопку пуска к управляющему электроду тиристора. Между нулевой точкой сети и катодом тиристора включен исполнительный орган Cl Недостатком устройства является то, что оно не реагирует на неполнофазные режимы трехфазной сети при дви гательном характере нагрузки. В этом случае при обрыве (или случайном отключении) одного из линейных проводов сети питания напряжение в этой фа зе, двигателя не исчезает, а лишь уменьшается. На обмотке электродвигателя в этом режиме подобно обмотке трансформатора развивается значительное напряжение даже в том случае, если ротор электродвигателя не вращается. При вращающемся роторе напряжение в обмотке двигателя пропавшей фазы будет увеличенным за счет генерации этой обмоткой дополнительной ЭДС, Сле довательно, устройство не обеспечивае функционально обнаружения неполнофазного режима. Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазных режимов, содержащее резисторные делители напряжения по числу фаз, подключенные через диоды к контролируемым фазам сети и соединенные звездой, тиристор с управляющей цепью, состоящей из последовательно соединенных кнопки пуска и ограничительного резистора, исполнительный орган, пс дключенньА между катодом тиристора и нулевой точкой сети, динисторы, катоды которь закорочены и подключены к аноду тирис тора и к ограничительному резистору в цепи управления тиристора, а каждый из анодов динисторов подключен к выходу делителя в соответствующей фазе С2. Недостатком известного устройства является то, что в случае двигательного характера нагрузки оно не обеспе чивает достаточной чувствительности к неполнофазному режиму. По исчезновении одной из фаз питающего напряжения сети и двигательном характере нагрузки напряжение в этой фазе а следовательно, и на динисторе, подключенном к этой фазе, не исчезает, а несколько снижается. Резисторы в делителях подобраны таким образом, чтобы при исчезновении фазы в сети генерируемая обмоткой двигателя ЭДС была меньше напряжения срабатывания динистора. Динистор должен закрыться, напряжение на аноде и тиристоре должно снизиться до нуля, и тиристор должен закрыться. В действительности же этого не происходит . Как следует из характеристики динистора при напряжении на динисторе, отличном от нуля, но меньшем порогового значения (напряжение, при котором открывается динистор), через динистор протекает ток, называемый током утечки. Причем, чем больше напряжение на динисторе, тем больше этот ток. При вращающемся роторе электродвигателя в двухфазном режиме величина ЭДС, генерируемая обмоткой электродвигателя в исчезнувшей фазе, несколько меньше порогового значения напряжения динистора. В этих условиях через динистор протекает практически максимальный ток утечки, который оказывается достаточным для удержания тиристора в открытом состоянии. Исполнительный орган в силу своей инерционности (даже при выборе его тока отпускается меньше тока утечки через динистор) не может сработать в интервале времени, когда тиристор удерживается в открытом состоянии током утечки одного из трех (в зависимости от пропавшей фазы) динисторов. Следовательно, при исчезновении одной из фаз сети, в случае двигательного характера нагрузки известное устройство не обладает достаточной чувствительностью, необходимой для контроля неполнофазного режима при двигательной нагрузке. Цель изобретения - повышение чувствительности при контроле наличия напряжения фаз трехфазной двигательной нагрузки. 71ля достижения поставленной цели в устройстве для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима, содержащем резисторные делители напряжения по числу фаз, подключенные через диоды к контролируемым фазам сети и соединенные в звезду, к выходам которых подключены пороговые элементы, тиристор с управляющей цепьго, состоящей из последовательно соединен ных кнопки пуска и ограничительного резистора, исполнительный орган, подключенный между катодом тиристора и нулевым проводом сети, нулевая точка, резисторных делителей соединена с анодом тиристора через замыкающий кон такт вновь введенного геркона, обмотка управления которого состоит из трех катушек по числу фаз, причем каждая из них образует последовательную цепочку с пороговым элементом стабилитроном, подключенную одним концом к выходу резисторного делителя соответствующей фазы, а другим - к ку левому проводу сети. На фиг.1 представлена .электрическа схема устройства; на фиг.2 - волновые временные диаграммы полуволн Ц Ug , U(. выпрямленного напряжения; на фиг.2б - суммарные ампервитки, соз даваемые токами в катушках 6-8 обмотки управления геркона, Wj, и W ампервитки срабатывания и отпускания геркона соответственно, на фиг.2в обозначены интервалы времени Тр и Г, в течение которых контакт геркона находится в разомкнутом Го и замк . г ,нутом Т- состоянияхj т - момент времени отпускания геркона; tj - момент времени срабатывания геркона; на фиг.З - вольтамперная характеристика стабилитрона. Устройство содержит геркон 1 с нор мально открытым контактом, тиристор 2, обмотку исполнительного реле 3, резистор А в цепи управления тиристора, кнопку 5 запуска электродвигате ля, катушки 6-8 фаз А,В,С обмотки управления геркона, стабилитроны 9-11 диоды 12-14, резисторы 15-20 делителей напряжения, контакт 21 исполнител ного реле, катушку 22 магнитного пуск теля , силовые контакты 23 магнитного пускателя, защищаемый электродвигатель 24, кнопку 25 остановки электродвигателя . Точка на характеристике (фиг.З) соответствует нормальному режиму работы, когда имеется фазное напряжение сети. В этом случае через стабилитрон протекает ток напряжении на нем UpTT При исчезновении напряжения в сети рабочее состояние стабилитрона показано точкой 2. При этом к стабили рону приложено напряжение точ ке в нем .i Устройство содержит резисторные делители напряжения в каждой фазе, соединенные между собой в звезду. Между нулевой точкой этой звезды и нуле-i ной точкой сети включена цепочка, состоящая из последовательно соединенных геркона 1 с нормально открытым контактом, тиристора 2 и обмоткой исполнительного реле 3. Цепь управления тиристора 2 содержит резистор 4 и кнопку 5 запуска электродвигателя. Каждая из трех катушек 6-8 обмотки управления геркона образует последовательную цепочку со стабилитроном 9-11, соответствующей фазы. Эта цепочка одним концом подключена к выходу резисторного делителя напряжения, а другим - к нулевой точке сети. РезисторHbrii делитель напряжения в фазе А содержит последовательно соединенные диод 12, резистор 18, резистор 15, в фазе В - диод 13, резисторы 16 и 19, в фазе С - диод 14, резисторы 17 и 20. Резисторные делители напряжения подключены катодами диодов 12-14 к контролируемым фазам А,В,С, сети соответственно. Катушки 6-8 намотаны на один каркас тремя параллельными проводами. Внутрь каркаса помещен геркон 1. В нормальном режиме работы электродвигателя на зажимах А,В,С контролируемых фаз сети (фиг.1) действует трехфазная симметричная система напряжения. Положительные полуволны этой системы подаются через диоды 12-14 на резисторные делители 15 и 18,16 и 17,19 и 20, а с них - на три цепочки, каждая из которых состоит из стабилитрона и катушки. В фазе А цепочка образована стабилитроном 9 и катутакой 6, а в фазе В стабилитроном 10 и катушкой 7, в фазе С - стабилитроном 11 и катушкой 8. Диаграмма изменения мгновенных значений напряжения на выходе делителей при наличии напряжения всех трех фаз сети показана на фиг.2а. При номинальном значении напряжения положительные полуволны трех фаз А, В,С сдвинуты между собой на 120 эл.град. Эти полуволны приложены к цепочкам со стабилитронами. Режим работы каждого стабилитрона для этого случая отмечен точкой 1 на характеристике стабилитрона (фиг.З), при этом, через стабилитрон и по виткам катушки протекает ток. В каждой из трех катушек создаются ампервитки намагничивания соответ ственно фазам А,В,С (фиг.26). Суммар ные ампервитки для мгновения времени всегда больше ампервитков срабатывания геркона, и его контакт находится в замкнутом состоянии. На анод тиристора. 2 (фиг.4) подается выпрямленное диодами 12-14 напряжение. Но открытие тиристора 2 (фиг.4) не происходит, так как его цепь управления разомкнута. При крат ковременном замыкании контакта в кно ке 5 (фиг.4) подается плюс на управляющий электрод тиристора 2, которьй открывается. При отпускании кнопки 5 тиристор 2 остается в открытом состо нии. При замкнутом состоянии контакта геркона 1 и открытом тиристоре 2 создается цепь для питания катушки исполнительного реле 3, последнее срабатывает и своим контактом 21 создает цепь питания обмотки 22 магнитного пускателя. Пускатель сраб тывает и своими контактами 23 коммутирует электродвигатель 24 -с сетью. Двигатель запускается в работу.

При исчезновении напряжения в одной из фаз сети (например, в фазе В) напряжение, подаваемое на диод 13 (фиг.1), снижается (фиг.2а). Это напряжение генерируется обмоткой электродвигателя в фа-зе В. Выпрямленная диодом 13 полуволна этого напряжения показана на фиг.2 а пунктирной полуволной i о . Это сниженное напряжение прикладывается и к стабилитрону 10 (фиг.1) Снижение напряжения на ли (фиг.З) приводит к тому, что ток в цепочке, состоящей из последовательно соединенных стабилитрона 10 и катушки 7, уменьшается на с величины ){,до i . () рабочей точкой стабилитрона является точка 2. Ампервитки намагничива- 45 жения.

отпускает и раскоммутирует электродвигатель с сетью.

Изобретение позволяет повысить чувствительность при контроле наличия напряжения фаз сети в случае двигательного характера нагрузки. Положительньй эффект достигается за счет включения трех последовательньк цепочке по одной для каждой из фаз А,В,С. При этом каждая цепочка содержит последовательно соединенные стабилитрон и катушку, являющуюся частью обмотки управления геркона.

Защита обладает универсальностью, т.е. она может быть установлена на электродвигателе любой мощности, универсальность загциты достигается тем, что запускающим фактором в ней является снижение напряния в этом случае в катушке 7 (фиг.4) снижаются (фиг.26), и в момент времени tj суммарные ампервитки намагничивания т WE равны ампервиткам отпускания геркона. Геркон 1 (фиг.1) разрывает свой контакт. Разомкнутое состояние геркона длится Тр до момента времени i , когда суммарные ампервитки сравниваются с ампервитками срабатывания геркона. Геркон вновь замыкает свой контакт и удерживает его в течение времени f . Таким образом, исчезновение одной из фаз сетевого напряжения приводит к тому, что контакт геркона находится в двух состояниях: замкнутом во время интервала времени Т и разомкнутом При- наличии первого интервала времени fp закрывается тиристор 2 (фиг.1) находится в этом состоянии, сколь угодно долго, так как его цепь управления разомкнута. Реле 3 обеспечивается и отпускает свой контакт 21 в цепи управления магнитного пускателя, последний

и

Фиг, 5