Устройство для защиты трехфазного электродвигателя Советский патент 1989 года по МПК H02H7/08 

Фиг ;

Изобретение относится к релейной защите электроустановок, а именно к фазочувствительным защитам трехфаз- ных электродвигателей от аварийных и ненормальных режимов, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1317540.

Целого изобретения является повышение надежности путем обеспечения чувствительности устройства при перегрузке в любой из фаз питающей сети.

На фиг.1 представлена электрическая принципиальная схема устройства для защиты трехфазного электродвигателя; на фиг. 2-4 - векторные диаграммы магнитных потоков и соответст- вующих им вторичных напряжений.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя 1 содержит измерительные первый 2 и второй 3 транс- форматоры тока с тремя первичными обмотками каждый, причем третья обмотка первого 2 и первая обмотка второго 3 трансформаторов включены в первую фазу питания защищаемого.электродвигателя 1, вторая обмотка перво- го 2 и второго 3 трансформаторов - во вторую фазу, а первая обмотка первого трансформатора 2 и третья обмотка второго трансформатора 3 - в третью фазу. Первые обмотки трансформаторов 2 и 3 включены встречно вторым и третьим его обмоткам, причем первая и вторая обмотки каждого трансформатора с одинаковым числом витков, а третья - с числом витков, меньшим в два раза. Между ср едними выводами 4 и 5 вторичных обмоток первого 2 и второго 3 трансформаторов тока включен исполнительный орган 6, к выводам 7 и 8 первого 2 и выводам 9 и 10 второго 3 трансформаторов тока подключен кольцевой фазовый детектор, выполненный из согласно-последовательно соединенных в кольцо четырех цепочек, каждая из которых содержит последовательно соединенные диоды 11-14 и резисторы 15-18, при этом вывод 7 вторичной обмотки первого трансформатора 2 соединен с общей точкой анода диода 11 и резистора 16, вывод 8 - с общей точкой анода диода 13 и резистора 18, вывод 9 вторичной обмотки второго трансформатора 3 соединен с общей точкой анода - диода 14 и резистора 15, вывод 10 - с общей точкой анода диода 12 и резис тора 17. К выводам 9 и 10 вторичной

0

5

0

0

5

0

5

0

5

обмотки второго трансформатора 3 подключен пороговый блок контроля перегрузки, выполненный, например, на диоде 19, резисторах 20, 21, конденсаторе 22 и динисторе 23 и своим выходом подключенный к соединенным согласно-последовательно светодиодам двух фототиристорных оптдонов 24 и 25, фототиристоры которых шунтируют резисторы 18 и 16 двух противоположных цепочек кольцевого фазового детектора, причем аноды фототиристоров присоединены к общим точкам катодов диодов 14 и 12 и соответствующих резисторов 18 и 16.

Чувствительность устройства при однофазной несимметричной перегрузке обеспечивается тем, что каждый из трансформаторов тока снабжен тремя первичными обмотками, включенными в разные фазы. При такой конструкции увеличение любого из фазных токов приводит к увеличению напряжений на вторичных обмотках обоих трансформаторов. В результате увеличения напряжения срабатывает блок контроля перегрузки, подключенный -к выходу одного из трансформаторов. Это приводит к шунтированию резисторов двух противоположных плеч кольцевого фазового детектора и срабатыванию исполнительного органа в результате глубокого разбаланса кольцевого фазового детектора. В известном устройстве трансформаторы тока содержат только по две первичные обмотки, а блок контроля перегрузки подключен к вторичной обмотке одного из трансформаторов (например, второго). Поэтому блок контроля перегрузки срабатывает при однофазной перегрузке только в тех фазах, в которые включены две первичные обмотки второго трансформатора, и не срабатывает при однофазной несимметричной перегрузке в третьей фазе, в которую включена од-- на из обмоток первого трансформатора.

Выбором соотношения числа витков первичных обмоток трансформаторов 2:2:1, подключением первых обмотодк встречно вторым и третьим обмоткам, а также включением обмоток в разные фазы питания электродвигателя достигается формирование одинаковых по величине вторичных напряжений с углом сдвига между ними примерно 90° в нормальном симметричном режиме (фиг.2). Формирование такого угла между вторичными напряжениями обеспечивает стабильную работу исполнительного органа при обрыве фазы, заклинивании ротора, симметричной и несимметричной перегрузках. К тому же выбором соотношения числа витков 2:2:1 достигается пониженное примерно в 1,5 раза (по сравнению с прототипом.) различие чувствительности по фазам. Это объясняется следующим.Для прототипа с соотношением числа витков 3:1 увеличение вторичного напряжения на 20% происходит при увеличении тока, пропорционально которому изменяется магнитный поток ф в первой фазе на 27% или при увеличении тока во второй-фазе на 90% (фиг.З). В предлагаемом устройстве аналогичное увеличение вторичного напряжения происходит при увеличении тока в первой фазе на 100% или при увеличении тока во второй и третьей фазе на 50 или 47% соответственно (фиг.4). Различие в чувствительности по фазам можно характеризовать отношением рассматриваемых токов, которое составит

90% , . для прототипа - 3,34, а для пред 100% , ., лагаемого устройства -г 2,13.

Н / /о

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается пониженное в

3 34

л. 1,57 раза различие чувствительности по фазам.

Устройство работает следующим образом.

Так как каждый из измерительных трансформаторов тока снабжен тремя первичными обмотками, которые имеют разное число витков и включены в разные фазы питающей сети, причем первая обмотка включена встречно второй и третьей, в сердечниках каждого из трансформаторов тока суммируются магнитные потоки Ф , Ф2/ ф,,создаваемые соответствующими токами трех фаз (фиг.2). При соотношении числа витков первичных обмоток трансформаторов тока W -2: 2: 1 и нормальном режиме работы электродвигателя напряжения U, и U на вторичных обмотках трансформаторов равны по величине и сдвинуты на угол, близкий 90 ff.

При обрыве одной из фаз питающей сети на вторичных обмотках трансформаторов тока формируются напряжения U1 и U, совпадающие по фазе или направленные в противоположные стороны.

Исполнительный орган 6 (фиг.1) срабатывает в этом случае аналогично прототипу за счет косинусной характерис- 5 тики кольцевого фазового детектора. При симметричных перегрузках угол сдвига между напряжениями U и U не изменяется, а величина напряжений увеличивается, что приводит к сраба0 тыванию порогового блока контроля перегрузки и шунтированию резисторов 16 и 18 кольцевого фазового детектора. В этом случае исполнительный орган 6 срабатывает аналогично прото5 типу за счет разбаланса кольцевого фазов ого детектора.

При несимметричных однофазных перегрузках, когда возможен отказ в работе прототипа, предлагаемое устрой0 ство обеспечит отключение электродвигателя, так как увеличение любого из фазных токов вызывает увеличение вторичного напряжения и срабатывание порогового блока контроля перегрузки,

5 что приводит к шунтированию резистров 16 и 18 кольцевого фазового детектора и к срабатыванию исполнительного органа 6 в результате разбаланса кольцевого фазового детектора.

0 Различие чувствительности по фазам, характеризующееся соотношением числа витков в первичных обмотках трех фаз будет соответствовать соотношению 2:2:1.

с Таким образом, предлагаемое устройство, в отличие от прототипа, обеспечит защиту электродвигателя при недопустимой несимметричной однофазной перегрузке и будет обладать понижен0 ным примерно в 1,5 раза различием чувствительности по фазам.

Формула изобретения

5 Устройство для защиты трехфазного электродвигателя по авт.св. № 1317540, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения выравнивания чувствитель0 ности при перегрузке в любой из фаз, каждый из трансформаторов тока содержит дополнительную первичную обмотку, имеющую клеммы для включения в соответствующую свободную фазу питания

5 электродвигателя и содержащую в два раза меньшее число витков, чем первая и вторая первичные обмотки каждого из трансформаторов тока, при этом дополнительная первичная обмотка каждого трансформатора тока пред- соответствующей второй первичной об- назначена для включения согласно с моткой.

Изобретение относится к релейной защите электроустановок. Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения выравнивания чувствительности при перегрузке в любой из фаз. Цель достигается тем, что устройство содержит два измерительных трансформатора тока 2 и 3 с тремя первичными обмотками с соотношением числа витков 2:2:1. Первая обмотка каждого трансформатора 2 и 3 включена встречно второй и третьей обмоткам. Первая обмотка первого трансформатора 2 и третья обмотка второго трансформатора 3 включены в первую фазу, вторые обмотки обоих трансформаторов 2 и 3 во вторую фазу, а третья обмотка первого трансформатора 2 и первая обмотка второго трансформатора 3 включены в третью фазу питания электродвигателя 1. 4 ил.

фиг.2

г,ги

J.2U

Фие.З

Ф,