Устройство для защиты трехфазной нагрузки от изменения чередования и обрыва фаз Советский патент 1993 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электроустановки, подключенной к трех- и четырехпроводной трехфазной сети переменного тока.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем исключения возможности включения напряжения на нагрузку при обрыве любой из фаз и асимметричной нагрузке трехфазной сети.

Схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит первую последовательную цепь из первого диода 1 и свето- диода первого тиристорного оптрона 2, вторую последовательную цепь из тиристо- ра первого оптрона 2 и светодиода второго оптрона 3, третью последовательную цепь из тиристора второго оптрона 3 и светодиода третьего оптрона 4, параллельную цепь из обмотки реле 5 и конденсатора 6, соединенных через соответственно первый 7 и второй 8 резисторы, второй 9, третий 10 и четвертый 11 диоды, выходы которых объединены, а также пятый 12, шестой 13 и седьмой 14 диоды, третий резистор 15 и три однофазных трансформатора 16, 17 и 18, первичные обмотки которых включены звездой и соединены соответственно с первым 19, вторым 20 и третьим 21 входами устройства, первые выводы вторичных обмоток трансформаторов объединены и подключены к первому выводу третьего резистора 15, второй вывод которого соединен с первыми выводами первой, второй и третьей последовательных цепей, вторые выводы которых соединены с вторыми выводами вторичных обмоток, соответственно первого 16, второго 17 и третьего 18 трансформаторов, с которыми также соединены входы соответственно второго 9, третьего 10 и четвертого 11 диодов и входы соответственно пятого 12, шестого 13 и седьмого 14 диодов, входы которых объединены. Тири- стор третьего оптрона 4 включен через параллельную цепь из элементов 5,6,7,8 между объединенными выходами второго 9, третьего 10 и четвертого 11 диодов и объединенными входами пятого 12, шестого 13 и

00

о о

00

00

седьмого 14 диодов. Дополнительный коммутационный элемент 22, например контактор, и элемент индикации 23 аварийного режима работы, например лампа накаливания, включены между объединенными выходами диодов 9, 10, 11 и объединенными входами диодов 12,13,14 соответственно через замыкающие и размыкающие контакты 24 реле 5.

Вместо трех однофазных трансформаторов 16,17,18 может быть использован один трехфазный. Элементы в первой, второй и третьей последовательных цепях могут меняться местами. Резисторы 7 и 8 могут отсутствовать, а параллельные цепи из элементов 5,7 и 6,8 могут быть включены в цепь анода тиристора оптрона 4. Резистор 15 может быть выполнен,переменным, а последо- вательно включен дополнительный резистор. Полярность всех вентильных элементов устройства может быть изменена на обратную.

Устройство работает следующим образом.

При подключении к входам 19,20,21 трехфазного напряжения с прямым чередованием фаз в положительный полупериод напряжения фазы А проходит импульс тока по цепи: вторичная обмотка трансформатора 16, светодиод оптрона 2, диод 1, резистор 15. Излучение светодйода оптрона 2 приводит к отпиранию тиристора этого оптрона и в положительный полупериод напряжения фазы В проходит импульс тока по цепи: вторичная обмотка трансформатора 17, тири- стор оптрона 2, светодиод оптрона 3, резистор 15. Излучение светодйода оптрона 3 приводит к отпиранию тиристора этого оптрона ив положительный полупериод напряжения фазы С проходит импульс тока по цепи: вторичная обмотка трансформатора 18, тиристор оптрона 3, светодиод оптрона 4, резистор 15. Это приводит к отпиранию тиристора оптрона 4, заряду конденсатора 6 через ограничительный резистор 3 от выпрямителя на диодах 9-14 и срабатыванию реле 5, которое своей контактной группой 24 включает элемент 22 автоматики, например контактор, подключающий электроустановку к трехфазной сети, и отключает элемент 23 аварийной индикации от выпрямителя. Если обмотка контактора рассчитана на питание от переменного напряжения сети 220 или 380 В, то контактная группа 24 замыкает цепь включения обмотки.

При обратном порядке чередования фаз, например, когда на вход 20 подана фаза С, а на вход 21 подана фаза В, во время прохождения импульса тока через светодиод оптрона 2 под воздействием напряжения

фазы А к аноду тиристора оптрона 2 приложено отрицательное напряжение фазы С, поэтому тиристоры оптронов 2 и 3 и 4 закрыты и срабатывания реле 5 не происходит.

При отсутствии одной из фаз сети отпирание тиристора оптрона 4 и срабатывание реле 5 также невозможно, так как отсутствует импульс тока через один светодиод одного из оптронов 2. или 3.

0 Если трехфазная сеть нагружена на асимметричную нагрузку, например, когда сопротивление между фазами В и С значительно меньше, чем между остальными, то при обрыве фазы С на входе 21 устройства

5 напряжение оказывается близко к напряжению на входе 20, поэтому обмотки трансформаторов 17 и 18 оказываются включенными фактически параллельно и последовательно с обмоткой трансформатора

0 16 на линейное напряжение сети. При этом напряжение на вторичных обмотках транс- Форматоров 17 и 18 уменьшается и становится противофазным напряжению на вторичной обмотке трансформатора 16, что

5 исключает отпирание тиристора оптрона 4 и срабатывание реле 5,

Если в процессе работы устройства произойдет кратковременное пропадание фазного напряжения, то отключение реле 5 не

0 произойдет, так как реле будет поддерживаться во включенном состоянии за счет тока разряда конденсатора 6 через резисторы 7 и 8. При наличии контактора 22 замедление на отпускание его обеспечивается

5 включением параллельно обмотке конденсатора. При длительном отсутствии одной или нескольких фазных напряжений реле 5 и контактор 22 отключают сеть от электроустановки, однако при появлении полно0 фазного режима вновь автоматически подключают электроустановку к сети. Такой режим удобен на необслуживаемых подстанциях, где круглосуточно работают трех- фазные электродвигатели насосных

5 установок.

При отсутствии контактора 22 сеть подключается к электроустановке непосредственно контактными группами реле 5, либо внешним пускателем через контакты реле 5.

0 Устройство обеспечивает надежную работу при асимметричной нагрузке трехфазной сети с изолированной нейтралью и с нулевым проводом/

Ф 6 р м у л а и з о б р е т е н и я

5 1. Устройство для защиты трехфазной нагрузки от изменения чередования и обрыва фаз, содержащее первую последовательную цепь из первого диода и светодйода первого оптрона, вторую цепь из тиристора первого оптрона и светодйода второго оптрона,третью последовательную цепь из ти- ристора второго оптрона и светодиода третьего оптрона, параллельную цепь из обмотки реле и конденсатора, соединенных непосредственно или через соответственно первый и второй резисторы, второй, третий и четвертый диоды, выходы которых объединены, а также пятый и шестой диоды, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, введены седьмой диод, третий резистор и три однофазных, или один трехфазный трансформаторы, первичные обмотки которых включены звездой или треугольником и соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства, первые выводы вторичных обмоток трансформаторов объединены и подключены к первому выводу третьего резистора, второй вывод которого соединен с первыми выводами первой, второй и третьей последовательных цепей, вторые выводы которых

соединены с вторыми выводами вторичных обмоток соответственно первого, второго и третьего трансформаторов, с которыми также соединены входы соответственно второго, третьего и четвертого диодов и выходы соответственно пятого, шестого и седьмого диодов, входы которых объединены, а тири- стор третьего оптрона включен через парал- лельную цепь между объединёнными

выходами второго, третьего, четвертого диодов и объединенными входами пятого, шестого и седьмого диодов.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- С я тем, что введены дополнительный

коммутационный элемент и элемент индикации, которые включены между объединенными выходами второго, третьего, четвертого диодов и объединенными входами пятого, шестого, седьмого диодов соответственно через замыкающие и размыкающие контакты реле.

Использование: для защиты трехфазной нагрузки, для которой изменение чередования и отрыва фаз является аварийным режимом. Сущность изобретения: расширение функциональных возможностей за счет применения трех однофазных трансформаторов, соединяемых звездой или треугольником, в зависимости от напряжения сети, что позволяет не изменять параметры элементов на вторичной стороне, исключает возможность подачи напряжения на трехфазную нагрузку при обрыве любой из фаз и сильной асимметрии сопротивления нагрузок. 1 ил.