Устройство для тепловой защиты трехфазной электрической машины Советский патент 1992 года по МПК H02H5/04 H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для осущест- вления тепловой защиты трехфазных электродвигателей и других установок (генераторов, трансформаторов).

Известна схема тепловой защиты электродвигателей. Она содержит два трансформатора тока, термобиметаллическое реле, электронную лампу, трансформатор питания, диоды, конденсаторы, индуктивное сопротивление, резисторы.

При небольших перегрузках защищаемого двигателя устройство срабатывает с выдержкой времени, определяемой темпеXI

х|

ратурой статора двигатепя, на котором закреплено термобиметаллическое реле. При больших перегрузках выдержка времени уменьшается под действием подогревной обмотки термобиметаллического реле, питаемой от трансформаторов тока через усилительную электронную лампу. Схема обеспечивает также повышение чувствительности защиты при обрыве фазы сети, питающей двигатель.

Недостатки схемы заключаются в ее сложности и низкой надежности работы, обусловленной как ограниченным ресурсом электронной лампы, так и тем обстоятельством, что лампа перестает работать при

со

обрыве одной из фаз, к которым подключен трансформатор питания схемы.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному и принятым за прототип является устройство для тепловой защиты трехфазной электрической машины.

Это устройство содержит термодатчик (позистор), управляющий блок с токовым реле, блок контроля нагрузки, состоящий из двух трансформаторов тока, и элемент контроля обрыва фазы в виде реле напряжения.

Позистор встраивается в оболочку защищаемой машины и нагревается совместно с теплом обмотки и током, протекающим через него от трансформаторов тока. Резкое возрастание сопротивления позистора приводит к отпусканию токового реле и отключению катушек пускателя. В случае обрыва фазы А отпускает реле напряжения и переключает свои контакты во вторичной цепи трансформатора тока, сохраняя функциональную связь между током машины и. током в цепи позистора.

К недостаткам данного устройства относится пониженная надежность его работы из-за наличия переключаемых под нагрузкой контактов во вторичной цепи трансформаторов тока, а также усложненность выполнения, обусловленная необходимостью встраивания позистора в обмотку машины и прокладки соединительных проводов между встроенным позистором и ос- тальными элементами устройства, расположенными вне машины.

Цель изобретения заключается в упрощении устройства и повышении надежности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве тепловой защиты трехфазной электрической машины, содержащем магнитный пускатель с катушкой, два трансформатора тока с первичной и вторичной обмотками, токовое реле с обмоткой и замыкающим контактом, реле напряжения с обмоткой и размыкающим контактом, позистор, причем, первичные обмотки трансформаторов выполнены с возможностью включения в две фазы питания, машины, а вторичные соединены последовательно между собой, с обмоткой токового реле и позистором, контакт токового реле включен в цепь питания катушки пускателя - позистор снабжен тепловым аналогом защищаемой машины, обмотка реле напряжения включена параллельно позистору, а контакт реле включен в цепь питания катушки пускателя последовательно с контактом токового реле.

Техническая сущность предложенного устройства защиты заключается в использовании явления лавинообразного возрастания падения напряжения на позисторе, питаемом от источника тока, присутствующего в данном устройстве в виде трансформаторов тока. Тот факт, что это лавинообразное возрастание напряжения происходит при определенном пороговом знамении тока, позволил упростить пороговый элемент устройства, выполнив его в виде реле напряжения, обмотка которого включена параллельно позистору. Это является существенным отличием данного устройства, от известных устройств аналогичного назначения, позволяющим упростить выполнение

устройства и повысить надежность его работы.

Кроме того, техническая сущность заявленного устройства состоит в использовании зависимости указанного порогового

значения тока от температуры нагрева позистора. Снабжение позистора тепловым аналогом защищаемой машины дает ему возможность воспроизводить с определенной степенью точности температуру обмотки машины и, соответственно, реагировать на нее без встраивания позистора в обмотку машины, исключает необходимость прокладки соединительных проводов между позистором и расположенными вне машины

элементами устройства.

Следовательно, снабжение позистора тепловым аналогом также является существенным отличием заявляемого устройства, упрощаемым его изготовление.

На чертеже представлена схема устройства тепловой защиты трехфазной электрической машины.

Устройство содержит трансформаторы

тока 1 и 2, первичные обмотки которых включены в фазы А и С питания обмотки защищаемой машины 3. Вторичные обмотки трансформаторов 1 и 2 соединены последовательно мужду собой с обмоткой 4

токового реле и позистором 5, снабженным тепловым аналогом 6 защищаемой машины 3, причем, параллельно позистору 5 включена обмотка 7 реле напряжения. Замыкающий контакт 8 токового реле и размыкающий контакт 9 реле напряжения включены последовательно в цепь питания катушки 10 магнитного пускателя, коммутирующего своими контактами 11 цепь питания обмотки машины 3. Тепловой аналог 6 может быть выполнен в виде теплоемкого элемента, находящегося в тепловом контакте с позистором, и теплоизолирующей оболочкой, окружающей позистор и теплоемкий элемент. Постоянная времени и уровень нагрева позистора, снабженного тепловым

аналогом, аналогичны этим же параметрам обмотки защищаемой машины.

Устройство работает следующим образом.

При включении машины 3 контактами 11 пускателя по вторичным обмоткам трансформаторов 1 и 2 протекает ток, определяемый геометрической суммой векторов токов указанных обмоток, по модулю равный току фазы В, умноженному на коэффициент трансформации трансформаторов 1 и 2.

Под действием этого тока, протекающего по обмотке 4 токового реле, данное реле срабатывает и замыкает свой контакт 8, обеспечивая цепь питания катушки 10 пускателя. Указанный ток протекает и по позистору 5, вызывая его нагрев до температуры, соответствующей температуре обмотки машины 3. При отсутствии перегрузки машины 3 температура ее обмотки и температура позистора 5 не достигают критического значения, сопротивление позистора 5 остается приблизительно неизменным, а падение напряжения на нем - малым и недостаточным для срабатывания реле напряжения.

При перегрузке машины 3 температура ее обмотки приближается к предельно допустимому значению, а температура позистора 5 достигает критического значения, при котором происходит быстрый рост сопротивления позистора и лавинообразно возрастает падение напряжения на нем, подающееся на обмотку 7 реле напряжения. Последнее срабатывает, размыкая свой контакт 9 и отключая катушку 10 пускателя.

В случае обрыва фазы В токи первичных и вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 оказываются в противофазе, ввиду чего ток в цепи вторичных обмоток этих трансформаторов перестает протекатьчерез обмотку 4 токового реле, последнее возвращается, размыкает свой контакт 8 и отключает катушку 10 пускателя.

При обрыве фазы А или С обеспечивается первичная обмотка трансформатора тока 1 или 2. В результате этого вторичная обмотка этого трансформатора переходит из активного режима генератора в пассивный режим нагрузки и ее импеданс складывается с сопротивлением позистора 5 и импедансом обмотки 4 токового реле, резко увеличивая нагрузку оставшегося в активном режиме трансформатора. Трансформаторы тока 1 и 2 выбираются маломощными, не имеющими запаса относительно их нормальной нагрузки - позистора 5 и обмоток

4 и 7 токового реле и реле напряжения. При этом указанное резкое увеличение нагрузки трансформатора тока значительно перегружает его, снижая ток в цепи вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 до такого

0 значения, при котором токовое реле возвращается, размыкает свой контакт 8 и отключает катушку 10 магнитного пускателя.

Проведенная экспериментальная проверка подтвердила работоспособность схе5 мы устройства.

Технико-экономическая эффективность .заявляемого устройства по сравнению с устройством - прототипом по авторскому свидетельству СССР № 1029305 состоит в его

0 удешевлении за счет исключения диода, конденсатора и соединительных проводов между позистором и расположенными вне защищаемой машины элементами устройства, упрощении выполнения благодаря от5 сутствию необходимости встраивания позистора в обмотку машины и повышении надежности работы в результате изъятия из вторичной цепи трансформатора тока, переключаемых под нагрузкой контактов.

0

Формула изобретения Устройство для тепловой защиты трехфазной электрической машины, содержащее магнитный пускатель с катушкой, два

5 трансформатора тока с первичной и вторичной обмотками, токовое реле с обмоткой и замыкающим контактом, реле напряжения с обмоткой и размыкающим контактом, по- зистор, причем первичные обмогки транс0 форматоров выполнены с возможностью включения в две фазы питания машины, а вторичные соединены последовательно между собой, с обмоткой токового реле и позистором, контакт токового реле включен

5 в цепь питания катушки пускателя, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности его в работе, позистор находится в тепловом контакте с вновь введенным тепловым анало0 гом защищаемой машины, обмотка реле напряжения включена параллельно позистору, а его контакт включен в цепь питания катушки пускателя последовательно с контактом токового реле.

,с

L L L

J

Использование: электротехника, может быть применено для осуществления тепловой защиты трехфазных электродвигателей и других установок. Сущность изобретения: устройство содержит магнитный пускатель с катушкой, два трансформатора тока с первичной и вторичной обмотками, токовое реле с обмоткой и замыкающим контактом, реле напряжения с обмоткой и размыкающим контактом, резистор, причем первичные обмотки трансформаторов выполнены с возможностью включения в две фазы питания машины, а вторичные соединены последовательно между собой, с обмоткой токового реле и позистором, контакт токового реле включен в цепь питания катушки пускателя. Пози- стор снабжен тепловым аналогом защищаемой машины, обмотка реле напряжения включена параллельно позистору, а контакт реле включен в цепь питания катушки пускателя последовательно с контактом токового реле. При перегрузке машины и достижении температурой позистора критической величины возрастает его сопротивление и падение напряжения, подаваемого на обмотку реле напряжения, которое, срабатывая, размыкает контакт и отключает катушку пускателя. 1 ил. li С