Устройство для защиты трехфазной нагрузки от несимметричного режима работы Советский патент 1992 года по МПК H02H7/09 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты электродвигателей от аварийных режимов работы.

Известно устройство для защиты трехфазной установки от работы на двух фазах, в котором линейные токи каждой фазы преобразовываются в импульсы одной полярности и по одновременному совпадению их в двух любых фазах определяют наличие аварийного режима.

Известно устройство для защиты от не- полнофазных режимов работы 3-фазной электрической сети, в котором контролируется отставание тока от напряжения в смешанной активно-индуктивной нагрузке и напряжение прямой и обратной последовательности.

При отставании тока от напряжения более 64 эл.град . что характерно для 80% двигательной и 20% активной нагрузки, элемент ЗАПРЕТ пропускает сигнал отключения на коммутационный аппарат. Но при 20% двигательной нагрузки и 80% активной нагрузки данная схема команду отключения не пропускает, а двигатель в это время работает с перегрузкой.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты трехфазной нагрузки от несимметричного режима работы, содержащее быстронасыщающиеся трансформаторы тока с нагрузочными резисторами, мостовые выпрямители, три ключевые формирующие схемы, три одновибратора, три схемы И- НЕ, схему ИЛИ

VJ J &

сл о

Устройство дает правильное отключение только при обрыве фазы, а при возникновении даже допустимой асимметрии фаз возникает ложное отключение, связанное с тем, что в качестве информационного параметра используется совпадение трех импульсов одновибраторов. Недостатком является также то, что сдвиг фазы тока на 180 эл.град. устройство не отрабатывает ввиду и спользования мостовых выпрямителей.

Целью изобретения является улучшение избирательности и надежности работы при индуктивной нагрузке.

На чертеже представлена схема устройства защиты трехфазной нагрузки.

Устройство содержит три ключевых формирующих элемента 1-3 фазного напряжения, входы которых подключены к соответствующей фазе питающего напряжения и нулевому проводу, кроме того, к каждой фазе питающего напряжения подключен соответственно первый вход ключевых формирующих элементов 4-6 тока, а второй их вход является выходом для подключения нагрузки, выход каждого из ключевых формирующих элементов 4-6 тока через соответствующий одновибратор 7-9 соединен с D-входом D-триггеров 10-12, при этом С- аходы D-триггеров 10-12 соединены с выходами ключевых формирующих элементов 1-3 напряжения. Кроме того, к выходам одновибраторов 7-9 подключены соответственно входы накопителей 13-15 импульсов. Прямые выходы D-триггеров 10-12 соединены с входами трехвходового элемента ИЛИ 16, выход которой соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ 17, выход которой является выходом Авария устройства, а второй вход подключен к выходу элемента И-НЕ 18, три входа которой соединены с выходами накопителей 13-15 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Ключевые формирующие элементы 1-3 напряжения, на входы которых подается напряжение соответственно фаз А, В и С, преобразуют положительные импульсы напряжения сети в последовательность прямоугольных импульсов.

Ключевые формирующие элементы 4-6 тока, содержащие каждый быстро насыщающийся трансформатор тока, однополупери- одные выпрямители с нагрузочными резисторами, преобразуют полуволны тока в короткие импульсы, появляющиеся в момент перехода тока от отрицательного к положительному значению. Эти импульсы по ступают на соответствующие входы одновибраторов 7-9, которые формируют прямоугольные импульсы длительностью, выбираемой в зависимости от допустимой асимметрии напряжений фаз. Импульсы с

выходов одновибраторов поступают на входы накопителей 13-15 импульсов.

В случае, когда обрыв фазы отсутствует к асимметрия фаз находится в пределах допуска, на прямых выходах D-триггеров 100 12, а значит, и на выходе элемента ИЛИ 16 присутствует сигнал О, так как фронт напряжения с соответствующего формирователя приходит на тактовый вход D-триггера в момент, когда на его D-входе присутствует

5 уровень логического О ввиду отставания тока нагрузки от фазного напряжения, Импульсы, поступающие с выходов одновибраторов 7-9, преобразуются накопителями 13-15 импульсов в сигнал логической 1,

0 Таким образом, на всех входах элемента И-НЕ 18 будут присутствовать сигналы 1, следовательно, на вход элемента ИЛИ 17 поступают нулевые уровни и сигнал Авария на выходе элемента ИЛИ 17 отсутству5 ет.

В случае обрыва, например, фазы А, когда подгрузка обмотки двигателя отсутствует, ток по первичной обмотке трансформатора ключевого формирующего

0 элемента 4 не протекает и, следовательно, импульсы на входе одновибратора 7 и его выходе отсутствуют, а нулевой сигнал с накопителя 13 вызывает появление на выходе элемента И-НЕ 18 единичного сигнала, ко5 торый через элемент ИЛИ 17 появляется на выходе Авария и может использоваться для отключения двигателя. Аналогичным образом работает устройство в случае обрыва фаз В и С при отсутствии подгрузки по этим

0 фазам.

В случае далекого обрыва, например, фазы А, когда обмотка двигателя соединена с другими нагрузками, импульсы на выходе ключевого формирующего элемента 4 при5 сутствуют, т.е. на выходе элемента И-НЕ 18 установился уровень логического О. Если при этом двигатель перешел в генераторный режим, фаза импульсов тока такова, что в момент прихода фронта напряжения на

0 тактовый вход D-триггера 10 на его D-входе присутствует единичный сигнал от опережающего тока. На прямом выходе D-триггера 10 появляется единичный сигнал.

Проходя через элементы ИЛИ 16 и 17,

5 этот единичный уровень устанавливается на выходе Авария элемента ИЛИ 17 и может использоваться для отключения двигателя. Если генераторного режима не возникло, ток в фазе двигателя будет значительно отставать от фазного напряжения. При этом в

D-триггер 10 фронтом фазного напряжения будет также записываться логическая 1, которая присутствует при этом на D-входе за счет выбора соответствующей длительности импульса одновибратора. Эта единица через элементы ИЛИ 16 и 17 поступает на выход Авария, сигнализируя о необходимости отключения двигателя. Аналогично работает устройство при далеком обрыве в фазах В и С.

В случае асимметрии фаз максимальный угол сдвига между напряжением и током будет в фазе с минимальным напряжением. Регулируя соответствующим образом длительность импульса одновиб- ратора, можно добиться появления единичного уровня на выходе соответствующего триггера, а значит, и на выходе устройства. При этом, чем меньше допустимая асимметрия, тем большей будет устанавливаться длительность импульсов одновибратора.

Суть изобретения не изменится, если нагрузка будет с нулевым, т.е. четырехпро- водной. Наличие одновибратора в цепи формирования импульса напряжения от то- ка обмотки позволит отстроиться от провала в импульсе тока, возникающего при асимметрии фаз.

Экспериментальные исследования устройства для защиты трехфазной нагрузки от несимметричного режима работы показали, что по сравнению с известным устройством аналогичного назначения предлагаемое устройство обеспечивает отсутствие ложных отключений при допустимой, наперед заданной, асимметрии фаз и гарантированное отключение при обрыве фазы независимо от наличия между источником и потребителем других нагрузок.

Формула изобретения Устройство для защиты трехфазной нагрузки от несимметричного режима работы, содержащее три ключевых формирующих элемента в цепи тока и три формирователя импульсов фазного напряжения, три одно- вибратора и элемента совпадения импульсов, отличающееся тем, что, с целью улучшения избирательности и надежности работы при индуктивной нагрузке, дополнительно введены три накопителя импульсов, элемент И-НЕ, два элемента ИЛИ, а в качестве элементов совпадения импульсов использованы D-триггеры, при этом выходы каждого из ключевых формирующих элементов напряжения соединены с С-входом D-триггера, а выходы ключевых формирующих элементов тока через одновибратор соединены с D-входом D-триггера, к выходу одновибраторов в каждой фазе подключены накопители импульсов, выходы которых соединены с входами элемента И-НЕ, выходы D-триггеров соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого и выход элемента И-НЕ подключены к входам второго элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты электродвигателей от аварийных режимов работы. Целью изобретения является улучшение избирательности и надежности работы при индуктивной нагрузке. Устройство содержит три D-триггера, три накопителя импульсов, три формирователя импульсов фазных напряжений, элементы ИЛИ, И-НЕ, три элемента совпадения импульсов, в качестве которых применены D-триггеры. При обрыве фазы без подгрузки. когда ток в обмотке отсутствует, сигнал неисправности формируется накопителем импульсов и элементом И-НЕ. При далеком обрыве фазы, когда ток в обмотке двигателя опережает фазное напряжение, сигнал неисправности формируется D-триггером. Если же ток в обмотке двигателя отстает от напряжения на больший угол, что может быть при далеком обрыве или значительной асимметрии фаз подающих напряжений, сигнал неисправности формируется D-триггером при записи единичного уровня импульса тока от фронта фазного напряжения 1 ил.