Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормального режима Советский патент 1992 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехническим устройствам, в частности к устройствам для защиты трехфазных двигателей.

Известны устройства для защиты трехфазных двигателей, содержащие фильтр напряжений обратной последовательности

1.

Недостатком известных устройств является недостаточная надежность из-за лож- ных срабатываний при появлении несинусоидальности питающей сети, отсутствия уставки защиты, недостаточной надежности в работе при пуске двигателя на двух фазах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты трехфазных электродвигателей, содержащее активно-емкостный фильтр напряжения обратной последовательности, входом присоединенный к фазам электродвигателя, а выходом подключенный к последовательно соединенным диоду, конденсатору и резистору. К конденсатору через динистор и резистор подключена входная цепь оптронного переключателя, его выходная цепь включена последовательно с электромагнитным реле, контакт которого включен в цепь отключения магнитного пускателя. При обрыве любой фазы устройство выключает магнитный пускатель и электродвигатель отключается от сети 2.

Недостатком данного устройства является недостаточная надежность в работе. Причинами этого являются, во-первых, низкая помехоустойчивость при появлении несинусоидальности и помех в питающей сети, объясняемая прохождением высших гармонических составляющих и помех через фильтр напряжения обратной последовательности, при наличии которых конденсатор может зарядиться до напряжения срабатывания оптронного переключателя, в результате чего произойдет ложное отключение двигателя от питающей сети. Помехоустойчивость снижается также вследствие отсутствия возможности регулирования порога срабатывания (уставки защиты). Во-вторых, не обеспечивается надежное срабатывание устройства при пуске двигателя в условиях отсутствия напряжения в фазах А и С, так как напряжение питания выходной цепи оптронного переключателя окажется недостаточным для срабатывания электромагнитного реле.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем обеспечения помехоустойчивости и наличия питающего напряжения при пуске двигателя на двух фазах.

Поставленная Цель достигается тем, что устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормального режима, содержащее активно-емкостный фильтр

напряжения обратной последовательности, оптронный переключатель, анод светоизлу- чателя которого подключен к цепи из соединенных последовательно резисторов и диода, а катод светодиода соединен с пороговым элементом, снабжено активным фильтром нижних частот, вход которого соединен с выходом фильтра напряжения обратной последовательности, а выход подключен к диоду упомянутой цепи из последовательно соединенных диода и резисторов, между двумя входами питания фильтра включен потенциометр, один вывод которого соединен с первой базой одно- переходного транзистора, на котором

выполнен пороговый элемент, а вторая база соединена со средним выводом потенциометра, эмиттер однопереходного транзистора соединен с катодом светодиода оптронного переключателя, а источник питания выполнен в виде трансформатора, к вторичной обмотке которого подключен выпрямительный мост с конденсатором на выходе, а первичная обмотка выполнена с выводом средней точки, которая подключена к клемме для соединения с нулевым проводом, а два .других вывода этой обмотки соединены с клеммами для подключения к двум фазам питающей сети.

Активный фильтр нижних частот имеет

частоту среза порядка 70 Гц, так что высшие гармонические составляющие и помехи с выхода фильтра напряжения обратной последовательности проходят на оптронный переключатель со значительным ослаблением. Существенно, что активный фильтр нижних частот обладает большим входным сопротивлением и не оказывает шунтирующего действия на фильтр напряжения обратной последовательности, что исключает

необходимость увеличения потребляемой мощности и массогабаритных показателей фильтра напряжения обратной последовательности. Кроме этого, применение активного фильтра нижних частот не приведет к

заметному увеличению массогабаритных показателей и потребляемой мощности всего устройства в целом. Однопереходный транзистор с регулируемым напряжением между базами позволяет выбирать порог

срабатывания устройства (изменять уставку защиты), что в совокупности с активным фильтром нижних частот обеспечивает помехоустойчивость устройства.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для защиты трехфазного электродвигателя.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя включает фильтр напряжения обратной последовательности, обра- зованный конденсаторами 1 и 2 и резисторами 3 и 4, входы 5-7 которого подключены на линейные провода А, В,С к клеммам питания двигателя 8, выходы 9 и 10 этого фильтра соединены с входами активного фильтра 11 нижних частот, содержащего цепь из последовательно соединенных разделительного конденсатора 12, резистора 13 и конденсатора 14, включенную между входами фильтра, к точке соединения резистора 13 и конденсатора 14 подключены резисторы 15 и 16, другой вывод резистора 16 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 17, другой вывод резистора 15 подключен к выходу операционного усилителя 17, между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 17 включен конденсатор 18. Трансформатор источника 19 питания подключен своей первичной обмоткой к входам 5 и 7 фильтра напряжения обратной последовательности, средняя точка первичной обмотки трансформатора 19 соединена с нулевым проводом сети, вторичная обмотка трансформатора 19 соединена с диодным выпрямителем 20, к которому подключен конденсатор 21, минусовой вывод выпрямителя соединен с выходом 10 фильтра напряжения обратной последовательности, к выходу выпрямителя параллельно к конденсатору 21 подключена цепь из последовательно соединенных резистора 22 и стабилитронов 23 и 24, обеспечивающих питание операционного усилителя 17 стабилизированным напряжением, к катодному выводу стабилитрона 23 подсоединен плюсовой вывод питания операционного усилителя 17, минусовой вывод питания операционного усилителя 17 соединен с выходом 10 фильтра напряжения обратной последовательности, неинвертирующей вход операционного усилителя 17 через резистор 25 подключен к катодному выводу стабилитрона 24. К выходу операционного усилителя 17 подключен анодом диод 26, катод диода 26 через резистор 27 подключен к накопительному конденсатору 28, другой вывод которого соединен с катодом стабилитрона 24, параллельно накопительному конденсатору 28 подключен резистор 29, к точке соединения резистора 27 и накопительного конденсатора 28 подключен резистор 30, другой вывод резистора 30 соединен с анодом светодиода во входной

цепи тиристорного оптрона 31, катод светодиода подключен к эмиттеру однопереходного транзистора 32, база 1 которого

подключена к аноду стабилитрона 23, а база

- подключена к движку потенциометра 33, включенному параллельно стабилитрону 23, катод фототиристора в выходной цепи оптрона 31 подключен к точке соединения минуса диодного выпрямителя 20 и

конденсатора 21, анод фототиристора подключен к катушке электромагнитного реле 34, другой вывод которой соединен с точкой соединения плюса диодного выпрямителя 20 и конденсатора 21, размыкающий контакт 35 электромагнитного реле 34 подключен параллельно кнопке 38 через замыкающий контакт 36 магнитного пускателя 39 в цепь управления двигателем 8. Цепь управления двигателем 8 содержит последовательно подключенные к линейному проводу С и нулевому проводу N кнопки 37 и 38, катушку магнитного пускателя 39 и размыкающий контакт40 теплового реле 42. Входные зажимы двигателя 8 через тепловое реле 42 и замыкающие контакты 41 магнитного пускателя 3.9 подключены к линейным проводам фаз А,В,С.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя работает следующим образом.

Трехфазный двигатель 8 включается в работу с помощью магнитного пускателя 39 при нажатии кнопочного выключателя 38. При этом двигатель подключается к питающей трехфазной сети А,В,С замыкающими контактами 41 магнитного пускателя 39. После отпускания кнопки 38 магнитный пускатель остается подключенным к сети через кнопочный выключатель 37, размыкающие

контакты 40 реле 42 и блокировочные замыкающие контакты 36. В остальном работа схемы включения двигателя известна и не требует дальнейших пояснений.

В нормальном режиме при симметрии

питающих напряжений на выходе фильтра напряжения обратной последовательности устанавливается минимальное (теоретически нулевое) напряжение небаланса фильтра, которое подается на вход активного

фильтра 11 нижних частот. Накопительный конденсатор 28 через резистор 27 и диод 26 заряжен до напряжения, равного амплитудному значению напряжения на выходе фильтра 11. Это напряжение значительно

ниже напряжения переключения однопере- ходного транзистора 32. При этом однопе- реходный транзистор 32 и тиристорный оптрон 31 находятся в закрытом состоянии, реле 34 обесточено и устройство защиты не

включается. Двигатель работает в установленном режиме.

При обрыве одной из фаз со стороны источника (неполнофазный режим) на выходе фильтра напряжения обратной последе- вательности появится значительное напряжение, которое, проходя через активный фильтр 11 нижних частот, очистится от высших гармонических составляющих и помех и через диод 26 и резистор 27 зарядит накопительный конденсатор 28 до амплитудного значения напряжения первой гармоники питающей сети на выходе фильтра 11. При достижении напряжения на конденсаторе 28 значения, равного напряжению переключения однопереходного транзистора 32, последний открывается и накопительный конденсатор 28 разряжается через резистор 30, входную цепь оптрона 31 и однопереходный транзистор 32. Импульс- ный ток разряда конденсатора достаточен для переключения выходной тиристорной цепи оптрона в открытое состояние. В результате включается электромагнитное реле 34, Контакты 35 этого реле размыкаются, и магнитный пускатель 39 отключает двигатель и устройство защиты от сети.

До момента переключения однопереходного транзистора его ток в закрытом со- стоянии незначителен, что позволяет значительно увеличить входное сопротивление оптронного переключателя и существенно ослабить шунтирование выходных зажимов фильтра нижних частот.

При опрокидывании одной из фаз пита- ющей сети (изменение фазы на 180°) линей- ныенапряжениястановятся

несимметричными. При пуске двигателя на выходе фильтра напряжения обратной последовательности появляется напряжение, реле 34 срабатывает, контакты 35 размыкаются и включить двигатель в работу становится невозможным.

Аналогично, если порядок чередования фаз питающей сети изменится, то на выходе фильтра появится напряжение, превышающее линейное, и устройство защиты сработает.

При появлении в питающей сети асимметрии напряжения, превышающей допу- стимое для потребителей значение, на выходе фильтра напряжения обратной последовательности появится напряжение и устройство защиты сработает. При этом порог срабатывания устанавливается потен- циометром 33. Регулирование порога срабатывания позволяет существенно увеличить помехоустойчивость устройства.

Благодаря использованию трансформатора 19 источника питания с первичной обмоткой, подключенной на две фазы и нулевой провод, цепь питания устройства не обесточивается при обрыве любой фазы питающей сети, Это гарантирует надежное срабатывание устройства и отключение двигателя при его запуске на двух фазах.

Таким образом, устройство отличается повышенной надежностью в условиях наличия несинусоидальности и помех в питающей сети и обеспечивает защиту трехфазного двигателя от неполнофазных режимов, опрокидывания фазы источника, от изменения порядка чередования фаз, а также от асимметрии питающего напряжения, превышающего установленную норму.

Формула изобретения Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормального режима, содержащее активно-емкостный фильтр напряжения обратной последовательности, входом присоединенный к клеммам для подключения к фазам питания электродвигателя, оптронный переключатель, выходная цепь которого через электромагнитное реле подключена к источнику питания, анод светоизлучателя оптронного переключателя подключен к цепи из соединенных последовательно двух резисторов и диода, к общей точке резисторов подключены конденсатор и третий резистор, другие выводы которых подключены к потенциометру, а катод све- тодиода оптронного переключателя соединен с пороговым элементом, цепь отключения магнитного пускателя - с выводами для подключения к фазам сети, потенциометр, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения помехоустойчивости и наличия питающего напряжения при пуске двигателя на двух фазах, оно снабжено активным фильтром нижних частот, вход которого соединен с выходом фильтра напряжения обратной последовательности, а выход подключен к диоду упомянутой цепи из последовательно соединенных диода и резисторов, между двумя входами питания фильтра включен потенциометр, один вывод которого соединен с первой базой одно- переходного транзистора, на котором выполнен пороговый элемент, а вторая база соединена с средним выводом потенциометра, эмиттер однопереходного транзистора соединен с катодом светодиода оптронного переключателя, а источник питания выполнен в виде трансформатора, к вторичной обмотке которого подключен выпрямительный мост с конденсатором на выходе, а первичная обмотка выполнена с выводом средней точки, которая подключе91721696.10

на к клемме для соединения с нулевым про- соединены с клеммами для подключения к водом, а два других вывода этой обмотки двум фазам питающей сети.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - повышение надежности устройства путем обеспечения помехоустойчивости и наличия питающего напряжения при пуске двигателя на двух фазах. При отрыве одной из фаз на выходе фильтра напряжения обратной последовательности появляется значительное напряжение, которое, проходя через активный фильтр нижних частот 11, очистится от помех и зарядит конденсатор 28 до амплитудного значения напряжения сети. После этого открывается однопереходный транзистор 32 и конденсатор 28 разряжается через резистор 30. В результате включается электромагнитное реле 34. Его контакты 35 размыкаются и магнитный пускатель 39 отключает двигатель. 1 ил. СО С J jto ск ю о