Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы при обрыве и несимметрии напряжений фаз питающей сети Советский патент 1993 года по МПК H02H7/09 

.i

Изобретение относится к области электротехники, в частности к защите от аварийных режимов работы электродвигателей, работающих в промышленности и сельском хозяйстве.

Целью изобретения является повышение надежности в эксплуатации и технологичности при изготовлении.

На чертеже представлена схема электрическая принципиальная устройства для защиты трехфазного электродвигателя от работы при обрыве и несимметрии напряжений фаз питающей сети.

Устройство содержит блок 1 стабилизированного питания, выполненный на основе балластных конденсатора 2 и резистора 3, выпрямительного моста А, стабилитронов 5, 6, 7 и дополнительного стабилитрона 8,

К выходу блока 1 стабилизированного питания подключен двухкаскадный усилитель 9, включающий в себя первый термо- компенсированный каскад .10 усиления, выполненный на основе первого 11 и второго 12 транзисторов 13...19, соединенных по схеме дифференциального усилителя, и второй каскад 20, выполненный на основе ре- зистора 21 и транзистора 22. Выходной сигнал управления второго каскада усиления снимается с коллектора транзистора 22, соединенного с нагрузочной цепью 23 усилителя, через первый дополнительный резистор 24- с первым входом а первого каскада 10 усиления и через второй дополнительный резистор 25 с управляющим электродом тиристора 26. Трехфазный вход датчика 27 несимметричных режимов подключается к контрулируемой сети ABC N трехфазного переменного тока. Первичный измерительный преобразователь датчика 27 выполнен на основе резисторов 28, 29, 30, соединенных в звезду. Первичная обмотка трансформатора 30 включена между нейтралью N сети и средней Точкой звезды резисторов.

Вторичная обмотка трансформатора 31 соединена с выпрямительным мостом 32, шунтированным сглаживающим конденсатором 33. Плюс выпрямительного моста 32 соединен с первым входом а первого каскада 10 усиления, минус выпрямительного моста 32 соединен со вторым входом Ь первого каскада 10 усиления. Вход второго каскада 20 усиления (резистор 21) подключен к точке соединения коллектора транзистора 12 с резистором 17. Катод тиристора 26 исполнительного органа 34 соединен с общим минусом схемы, соединенным с минусом выпрямительного моста 4, а в цепь анода включена катушка 35 исполнительного реле 36. выполненного на основе, например, герконэ 37. Катушка 35 исполнительного органа 34 шунтирована конденсатором 38. Блок 1 питания устройства подключается к сети переменного тока с помощью

клемм С, N.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы при обрыве и несимметрии напряжений фаз питающей сети работает следующим образом.

0 При подаче напряжения на клеммы С, N блока 1 питания и при наличии симметричной сети трехфазного переменного тока транзисторы 12, 22 открываются, тиристор 26 открывается, катушка 35 получает пита5 ние, что приводит к замыканию контакта 37, В результате устройство не препятствует нормальной работе электродвигателя (на схеме не показан).

При возникновении недопустимой не0 симметрии напряжений фаз сети или при обрыве фазы сети датчик 27 несимметричных режимов вырабатывает биполярный сигнал, транзисторы 12,22 закрываются, тиристор 26 закрывается и отключает аварий5 ный электродвигатель. Если несимметрия в сети была случайной, например, в результате ехлестывания проводов воздушной линии электропередачи, или несимметрия стала допустимой (отключилась часть одно0 фазных электропотребителей), а электро- . двигатель например погружной на водоподъеме работал в автоматическом режиме, то биполярный сигнал, поступающий на входы а, Ь первого каскада усиления

5 уменьшается и становится равным нулю. Транзисторы 12, 22 вновь открываются, что приводит к срабатыванию исполнительного реле 36 на замыкание контакта 37. Особенность работы усилителя 9 заключается в

0 том, что срабатывание устройства на замыкание контакта 37 происходит при меньшей несимметрии напряжений фаз сети, чем срабатывание на размыкание этого контакта. Этим обеспечивается устранение недо5 пустимо частых включений и выключений контакта 37 исполнительного реле 36, а за ним и защищаемого электродвигателя. Это явление было обнаружено при эксплуатации прототипа, практически не имеющего

0 петли гистерезиса исполнительного реле и работающего вблизи недопустимого порога несимметрии напряжений, которая, как известно, не остается неизменной во времени, а все время изменяется.

5 в заявленном устройстве при несимметрии в сети, не превышающей норму, транзистор 22 открыт и через его эмиттер- коллекторный переход и первый дополнительный резистор 24 на первый вход а первого каскада 10 усиления поступает положитепьный потенциал, открывающий транзистор 11. Однако плечи делителя напряжений, собранного на резисторах 13,14, подобраны таким образом, что транзистор 11 остается закрытым. Таким образом сиг- 5 нал, поступающий на базу с резистора 24 при срабатывании устройства на закрытие транзистора 22 способствует открытию транзистора 11, а при срабатывании устройства на открытие транзистора 22 способст- 10 вует закрытию транзистора 11, усиливая в обоих случаях релейный эффект в работе усилителя. Это способствует расширению зоны нечувствительности устройства при срабатывании на размыкание и замыкание 15 контакта 37 реле 36 и созданию петли гистерезиса в р аботе реле 36.

При изменении температуры окружающей среды например в сторону увеличения в первом каскаде усиления происходит тер- 20 мокомпенсация, в результате чего он начинает срабатывать на размыкание контакта 37 при меньшем значении несимметрии напряжений фаз сети. В то же время транзистор 22 второго каскада усиления 25 продолжает оставаться открытым при большом значении несимметрии напряжений фаз питающей сети. Соответствующим под- бором резистора 15 можно добиться прак- тически полной термокомпенсации 30 усилителя, когда с изменением температуры окружающей среды порог срабатывания асимметра практически остается неизменным.

При настройке схемы устройства на за- 35 воде-изготовителе улучшена ее технологичность. Это достигнуто за счет повышения потенциала на управляющем переходе тиристора 26 при открытии транзистора 22 за счет подключения цепи его коллектора че- 40 рез нагрузочную цепь усилителя к общему минусу усилителя. Это стало возможным в результате введения в блок 1 стабилизированного питания между общим минусом первого каскада усиления и общим минусом 45 схемы дополнительного стабилитрона 8. В результате практически исключен отход исправных тирйсторов в брак. Повышение технологичности в настройке происходит также в результате повышения термоста- 50 бильности, т.к. в результате указанных эффектов схема стала менее критичной к разбросу коэффициентов усиления применяемых в схеме усилителя транзисторов.

Таким образом, комплекс примененных 55 технических решений позволил получить достаточной ширины зону петли гистерезиса при возврате устройства после аварийного срабатывания, что дало возможность устранить перегревание электродвигателя

и подгорание коммутационной аппаратуры при работе электродвигателя в автоматическом режиме, повысить термостабильность устройства при работе устройства в диапазоне температур от минус 40°С до +40°С, и повысить технологичность настройки устройства на технологической линии завода- изготовителя, уменьшить потери времени на замену не открывшегося тиристора, уменьшить выбраковку тирйсторов и уменьшить себестоимость устройства.

Формула изобретения Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы при обрыве и несимметрии напряжений фаз питающей сети, содержащее блок стабилизированного питания, входами подключенный к клеммам для соединения с одним из фазных проводов и нулевым проводом питающей сети, к выходу которого подключен транзисторный усилитель, датчик несимметричных режимов, выполненный в виде резисторов, соединенных по схеме звезда с выводами для подключения к фазам питающей сети, и двухобмоточного трансформатора, один вывод первичной обмотки которосо подключен к средней точке звезды, а другой вывод предназначен для подключения к нулевому проводу питающей сети, вторичная обмотка трансформатора подключена к выпрямительному мосту, один выход которого подключен к первому входу - базе первого транзистора первого каскада усиления, и исполнительный орган, выполненный на основе тиристора, катод которого соединен с общим минусом схемы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в эксплуатации и технологичности при изготовлении, транзисторный усилитель выполнен двухкаскадным, первый из которых выполнен термокомпенсированным по схеме дифференциального усилителя, к второму входу которого - базе второго транзистора подключен второй выход выпрямительного моста датчика несимметрич- ных режимов, выход первого каскада усиления подключен к входу второго каскада усиления, соединенный выходом с нагрузочным резистором усилителя, через4 первый дополнительный резистор с первым входом первого каскада усиления и через второй дополнительный резистор - с управляющим электродом тиристора исполни- тельного органа, между общим минусом первого каскада усиления и общим минусом схемы в блок стабилизированного питания введен дополнительный стабилитрон, анод которого подключен к общему минусу схемы.

Использование. В защите от аварийных режимов работы электродвигателей, работающих в промышленности и сельском хозяйстве с целью повышения надежности и эксплуатации и технологичности при изготовлении. Сущность изобретения: выполня/ в С I ется двухкаскадный усилитель 9 термоком- пенсированным, причем трехфазный вход датчика 27 несимметричных режимов подключается к конструируемой сети, а биполярный выход плюсом - к первому входу а. первого каскада 10 усиления, а минусом ко второму входу Ь этого же каскада усиления, между общим минусом которого и общим минусом схемы в блок 1 стабилизированного питания введен дополнительный стабилитрон 8. При возникновении недопустимой несимметрии или обрыве фаз сети датчик 27 вырабатывает биполярный сигнал, транзисторы 12, 22 закрываются, тиристор 26 закрывается, аварийный электродвигатель отключается от сети. Зона нечувствительности термокомпенсирован- ного усилителя создается резистором 24. Технологичность при изготовлении достигается введением в схему второго каскада 20 усиления, выполненного на транзисторе 22. 1 ил. ел с