Устройство для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазного режима работы Советский патент 1984 года по МПК H02H7/09 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для 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 соеднненный резистор и кнопку пуска - к управляющему электроду тиристора. Между нулевой точкой сети и катодом тиристора включен исполнительный орган 1. Недостатком данного устройства является то, что оно не реагирует на неполнофазные режимы трехфазной сети при двигательном характере нагрузки. В этом случае при обрыве (или случайном отключении) одного из линейных проводов сети питания напряжение в этой фазе двигателя не исчезает, а лишь уменьшается. На обмотке элекгродвигателя в этом режиме, подобно обмотке трансформатора, развивается значительное напряжение, которое увеличивается, если двигатель продолжает вращаться в неполнофазном режиме за счет генерации в обмотке этой фазы дополнительной ЭДС. Следовательно, устройство функционально не обеспечивает обнаружения неполнофазного режима в случае двигательного характера нагрузки. Известно также устройство для защиты трехфазного электродвигателя, содержащее датчики аварийного режима, выполненные на ферромагнитных сердечниках, охватывающих фазные провода 2. Однако как при трехфазном режиме, так и при обрыве фазы намагничивающие результирующие ампервитки равны нулю и данное устройство не реагирует на неполнофазный режим. Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты трехфазной нагрузки от несимметричных режимов, содержащее тиристорный выключатель, блок управления тиристорного коммутатора, датчик неполнофазного режима в виде трехфазного трансформатора, вторичная обмотка которого включена на резисторы, соединенные звезт дои, реагирующий орган и инвертор 3. Недостатком известного устройства является то, что оно обладает низкой чувствительностью при исчезновении напряжений одной из фаз сети и двигательном характере нагрузки. При вращающемся электродвигателе в двухфазном режиме в обмотке исчезнувшей фазы индуктируется ЭДС, величина которой зависит от скольжения, и, следовательно, устройство функционально не обеспечивает обнаружения неполнофазного режима при различной нагрузке на валу электродвигателя. Для обнаружения неполнофазного режима необходимо контролировать наличие не напряжения, а тока в фазных проводниках трехфазной нагрузки. Кроме того, известное устройство обладает определенной сложностью, а трехфазный трансформатор с нагруженной вторичной обмоткой является дополнительным потребителем электрической эяерг н. Цель изобретения - упрощение устройства. Для достижения поставленной цели в устройстве для защиты трехфазной электроустановки от неполиофазного режима работы, содержащем трехфазный выключатель, выполненный на тиристорах по схеме встречно-параллельного включения двух тиристоров в каждой фазе, датчики аварийного режима, блок управления выключателя, каждый из двух датчиков выполнен в вцде U-образного ферромагнитного сердечника, охватывающего три токоведущих проводника по числу фаз из схемы встречно-параллельного включения тиристоров с одним и таи же проводящим направлением тиристоров в фазах А, В, С и геркоиа с замыкающим контактом, размещенного на торцах U-образного сердечника перпендикулярно к указанным трем токоведущнм проводникам, причем герконы датчиков соединены последовательно между собой и включены в блок управления тиристорного выключателя. На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для защиты трехфазной электроустановки от неполиофазных режимов работы; на фиг. 2 - волновые диаграммы, поясняющие принцип работы устройства: а - для нормального режима, когда имеются в наличии все три фазных напряжения (следовательно, и токи в проводах фаз А, В, С); б - при отсутствии одного из фазных напряжений (например, фазы В); I-Wcp, IWoT - ампервитки срабатывания геркона и отпускания соответственно; ii - момент времени, когда геркон размыкает свой контакт; tj. - момент времени, когда геркон замыкает свой контакт. Устройство содержит два датчика 1 тока (фиг. 1 а, б), каждый из которых состоит из U-образного ферромагнитного сердечника 2 и геркона 3, размещенного на торцах U-образного сердечника 2 перпендикулярно к трем токоведущим проводникам 4, проходящим внутри U-рбразиого сердечника и соединенным с тиристором одного проводящего направления. Геркоиы токовых датчиков имеют замыкающие коитакты, которые соединены последовательно между собой и включены в блок б управления тиристорного трехфазного коммутатора 5, подключающего трехфазную электроустановку 7. Устройство работает следующим образом. Блок 6 управления (фиг. 1 а) воздействует на тиристорный выключатель 5 так, что все шесть тиристоров находятся в работе и коммутируют электродвигатель 7 с сетью.

Это состояние для трех тиристоров одного и того же проводящего направления фаз А, В, С показано на фиг. 2 а волновой диаграмА1ой токов. Эта же диаграмма, но в масштабе ампер витков (W l), будет соответствовать результирующим ампервиткам, которые пульсируют от максимума до минимума. Подбирая магнитную систему U-образного сердечника так, чтобы минимальное зиачение результирующих ампервитков было больше ампервитков срабатывания ( ) геркона, можно обеспечить замкнутое состояние контакта геркона 3 (фиг. 1 а, б). Таким образом, при наличии токов во всех трех фазах А, В, С контакты герконов 3 (фиг. 1 а, б) все время будут находиться в замкнутом состоянии и запрет работы блока управления 6 отсутствует.

Аварийный режим работы - исчезновение одной из фаз, например фазы В, питающего напряжения.

Как следует из волновой диаграммы (фиг. 2 б), результирующие ампервитки пульсируют от максимума до нуля. В момеит времени ti они становятся равными ампервиткам отпускания I WOT от геркона, и последний размыкает свой контакт. Разомкну,тое состоянне контакта герконов 3 (фиг. 1)

а

находится в интервале времени ti-tj. В первый интервал временн tj-tj произойдет запрет работы блока 6 управления (фиг. 2 а) который, воздействуя на трехфазный тиристорный выключатель 5, вызовет запирание тиристоров, и тем самым двигатель 7 будет отключен от сети.

Положительный эффект предлагаемого устройства заключается в том, что поЁышается чувствительность защиты и одновременно упрощается схемное решение по сравнению с известным.

Устройство контролирует исчезновение одной из трех фаз трехфазной нагрузки независимо от характера последней, а также исправность рабочей структуры тирнсторов в трехфазном выключателе. Контроль «исчезнувшей фазы и состояиия рабочей структуры тиристоров в выключателе достигается тем, что в качестве контролируемого параметра принято ток в фазном проводе трехг фазной электроустановки.

Предлагаемое техническое решение может быть использовано на промышленных, коммунально-бытовых предприятиях, в сельскохозяйственном производстве для защиты трехфазных электродвигателей от двухфазных режимов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОТ НЕПОЛНОФАЗНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ, содержащее трехфазный выключатель, выполненный на тиристорах по схеме встречнопараллельного включения двух тиристоров в каждой фазе, датчики аварийного режима, блок управления выключателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, каждый из двух датчиков выполнен в виде U-образного ферромагнитного сердечника, охватывающего три токоведущих проводника по числу фаз из схемы встречно-параллельного включения тиристоров с одним и тем же проводящим направлением тиристоров в фазах А, В, С и геркона с замыкающим контактом, размещенного на торцах U-образного сердечника, перпендикулярно К указанным трем токоведущим проводникам, причем герконы датчиков соединены послеi довательно между собой и включены в .блок управления тиристорного выключателя. (Л О5