Устройство для защиты трехфазной электроустановки от работы на двух фазах Советский патент 1993 года по МПК H02H7/08 H02H7/09 

Изобретение относится к электричеству, в частности распределению энергии и может быть использовано в электротехнике при защите электрических машин, преимущественно, трехфазных от повреждений.

Целью изобретения является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей.

Включение позистора, изменяющего свою проводимость пропорционально температуре корпуса электроустановки, в цепи между выходом диодного моста и входом стабилизирующей цепочки позволяет упростить схему устройства и одновременно расширить его функциональные возможности. Упрощение достигается тем, что в узловой точке, соединяющей резистор с катодом

со

стабилитрона стабилизирующей цепочки и второй вывод резистора, включенного в базовую цепь ключевого транзистора, исключено использование транзистора пороговой ступени с динистором, диодом и входной цепью, включающей трансформаторы тока, диоды и потенциометр. Подключение пози- сторэ, который размещен в корпусе электроустановки, позволяет контролировать состояние температуры, а следовательно, и величину нагрузки, приложенной к электроустановке, например, к валу электрической машины. Использование позистора, в соответствии с предлагаемым включением, способствует дополнительно выявлению теплового управляющего сигнала, воздействующего на исходное состояние полупроводникового ключа, расширяя тем самым известные функциональные возможности. Подключение диода параллельно обмотке исполнительного реле встречно полярности напряжения питания обеспечивает защиту ключевого транзистора от пробоя под влиянием импульсов коммутационного напряжения, обусловленного индуктивностью обмотки реле при запирании транзистора. Использование диода, наряду с этим, обес- печивает работу ключевого транзистора в лавинном режиме, без использования на входе порогового каскада, а следовательно, упрощает конструкцию и стабилизирует чувствительность, достаточную (с высоким быстродействием) для регистрации предлагаемых управляющих сигналов по нескольким параметрам электроустановки. Связь второго вывода резистора, соединенного с базой транзистора, сточкой соединения резистора и катода стабилитрона стабилизирующей цепочки позволяет исключить пороговую ступень и, как отмечалось, элементы ее входной цепи, что упрощает схему. Наряду с этим, предлагаемая связь базы транзистора с катодом стабилитрона обеспечивает контроль за снижением уровня фа- зовых напряжений, т.к. запирание стабилитрона, неизбежно связанное с этим, отражается на устойчивости состояния транзистора полупроводникового ключа, в результате превышении величины падения напряжения на резисторе, включенном в его базовой цепи, над падением напряжения на стабилитроне. Включение развязы-. вающего элемента (резистора, заактированного конденсатором) между входом диодного моста и третьей фазой питающей сети позволяет исключить трансформатор напряжения и отсечь напряжение, необходимое для обеспечения рабочего режима полупроводниковому ключу. Включение контактов исполнительного

реле в цепи подвода фазового напряжения к магнитному пускателю позволяет коммутировать электроустановки с более высокой мощностью, выполнить контроль большего

количества аварийных параметров: обрыв фаз, повышение нагрузки, снижение уровня фазового напряжения, что в совокупности с другими признаками заявляемого объекта позволяет получить технический результат,

0 ранее не известный в области его преимущественного использования.

Технический результат достигается при условии, что контакты магнитного пускателя включены между выводами электроустанов5 ки и фазами питающей сети. Отсутствие в линиях подвода фазового напряжения вспомогательных функциональных элементов : информирует об упрощении связей электроустановки с фазами питающей сети, вместе

0 с тем, признак обеспечивает контроль большего количества параметров как элемент, управляемый полупроводниковым ключом по ряду введенных зависимостей.

Условием достижения технического ре5 зультата является и то, что цепь подключения фазового напряжения к магнитному пускателю соединена с первой и третьей или второй фазами питающей сети. Это дополнительно позволяет контролировать об0 рыв фазы без использования трансформатора тока, связанного с диодом, во входной цепи пороговой ступени. Таким образом признак является существенным, ибо исключено большое число функциональных элементов, обес5 печиваетсяконтрольобрыва

незадействованной устройством фазы, что упрощает конструкцию и расширяет функциональные возможности.

На чертеже представлена электриче0 екая схема.

Устройство для защиты трехфазной электроустановки от работы на двух фазах содержит стабилизированный источник питания 1, выполненный в виде диодного мос5 та2 с конденсатором 3, вход которого через развязывающий элемент 4 со второй (В) и третьей (С) фазами питающей сети, а выход соединен со стабилизирующей цепочкой 5, включающей резистор б и стабилитрон 7. К

0 выводам стабилизирующей цепочки 5 подключен полупроводниковый ключ 8, выполненный в виде последовательно соединенных транзистора 9с резистором 10 в базовой цепи, и исполнительного реле

5 11 в цепи коллектора. Кроме этого, в устройство дополнительно введены пускатель магнитный 12, позистор 13 и диод 14. Выводы пускателя магнитного 12 через контакт 15 исполнительного реле 11 подключены к первой (А) и второй (В) фазам питающей сети, а

силовые его контакты 16,17,18 установлены на входе электроустановки 19. Позистор 13, размещенный в корпусе электроустановки 19, включён между выходом диодного моста 2 и стабилизирующей цепочкой 5. Диод 14 включен параллельно обмотке исполнительного реле 11 встречно полярности напряжения питания. Второй вывод резистора 10, установленного в базовой цепи транзистора 9, соединен с катодом стабилитрона 7, а развязывающий элемент А выполнен в виде параллельно связанных резистора 20 и конденсатора 21. Коммутация электроустановки 19, а также заявляемого устройства выполняется рубильником 22.

Защита электроустановки 19 от обрыва фазы, перегрузки по тепловому управляющему сигналу, падения уровней фазовых на- пряжений достигается следующим образом.

После включения рубильника 22 напряжение питающей сети по фазам А, В, С через нормально замкнутые силовые контакты 16, 17, 18 пускателя магнитного 12 подводится к выводам электроустановки 19, одновременно от фаз АВ через нормально замкнутый контакт 15 исполнительного реле 11 оно подводится к пускателю магнитному 12, а от фаз ВС через развязывающий элемент 4 - к стабилизированному источнику питания 1 и далее к полупроводниковому ключу 8. Энергоснабжение устройства защиты позволяет перевести его на дежурный режим, в котором контролируются одновременно состоя- ние температуры в корпусе электроустановки, наступление неполно- фазного режима (обрыв одной из фаз) и падение уровня фазовых напряжений.

При увеличении нагрузки на валу электрической машины, а также появлении замыкания внутри ее обмоток, изменении сопротивления изоляции, попадании влаги и т.п. увеличивается потребление тока и температура обмоток. Под влиянием этой температуры, позистор 13, размещенный в корпусе электроустановки (вблизи обмоток), изменяет свое номинальное сопротивление, регистрируя тем самым нарушение теплового режима работающей установки. Включение позистора 13 между выходом диодного моста 2 и стабилизирующей цепочкой 5 позволяет изменить исходное состояние полупроводникового ключа 8 одновременным воздействием на коллектор и базу транзистора 9. Запирание транзистора 9 при получении указанного сигнала позволит последовательно обесточить исполнительное реле 11 и пускатель магнитный 12 (через контакт 15 исполнительного реле), который, отпускай силовые контакты 16. 17. 18. прерывает подачу фазового напряжения к электроустановке 19.

Приобрывеоднойиз фаз А, В, С, а также 5 снижение уровня напряжения питающей электроустановку сети, запирается стабилитрон 7 и падает напряжение на резисторе 10, включенным между базой транзистора 9 и этим стабилитроном. Управляющий сиг0 нал запирает коллекторно-эмиттерный переход транзистора 9. В этом состоянии полупроводниковый ключ 8 последовательно обесточит исполнительное реле 11, пускатель магнитный 12 и электроустановку 19.

5 На конкретном примере использовали кремниевыетранзистор, стабилитрон, диод. Напряжение питания полупроводникового ключа - 9 В. Резисторы типа МЛТ. конденсатор типа бумажного с рабочим нэпряже0 нием до 600 В, реле типа РЭС 10, РЭС 9, выбранные по минимальному току срабатывания, позистор типа РК1-8, или другие элементы, работающие в интервале 40-70°С, При коммутации цепей питания мало5 мощных электродвигателей можно использовать реле с групповыми контактами, во всех других случаях целесообразно применение магнитных пускателей, тип которых зависит от коммутируемых мощностей элек0 троустановок.

Применение устройства позволит исключить трансформаторы тока вместе с диодами в входной цепи пороговой ступени, потенциометр, электролитический конден5 сатор, динистор, трансформатор напряжения. Несмотря на упрощение схемы, изобретение позволит расширить функциональные возможности, связанные не только с контролем неполнофазного режима, но

0 также с регистрацией изменений температуры и уровня фазового напряжения. Устройство обеспечивает контроль состояния трехфазных электроустановок при понижении напряжения питающей сети на 15%, и

5 повышении температуры обмоток до 40- 70°С. Сокращение функциональных элементов информирует и о снижении устройством потребления мощности.

Использование объекта в промышлен0 ности сокращает аварийность, простои оборудования, повышает ресурс надежности и долговечности электрических машин. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для защиты трехфазной

5 электроустановки от работы на двух фазах, содержащее стабилизированный источник питания, выполненный в виде диодного моста, входные выводы которого через развязывающий элемент подключены к клеммам для соединения с второй и третьей фазами

питающей сети, один выходной вывод соединен со стабилизирующей цепочкой из последовательно включенных резистора и стабилитрона, к выводам которой подключен полупроводниковый ключ, выполненный в виде последовательно соединенных транзистора, с резистором в базовой цепи и исполнительного реле в цепи коллектора, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, дополнительно введены магнитный пускатель, позистор и диод, при этом выводы катушки магнитного пускателя через контакт исполнительного реле подключены к клеммам для соединения с первой и второй фазами питающей сети, а

0

5

силовые контакты магнитного пускателя, предназначенные для включения в фазы питающей сети, установлены на входе электроустановки, позистор, предназначенный для размещения в корпусе электроустановки, включен между другим выходным выводом диодного моста и стабилизирующей цепочкой, диод включен параллельно обмотке исполнительного реле встречно полярности напряжения питания, второй вывод резистора, установленного в базовой цепи транзистора, соединен с катодом стабилитрона стабилизирующей цепочки, а развязывающий элемент выполнен в виде параллельно соединенных резистора и конденсатора.

Использование: в электричестве: распределение электрической энергии, в электротехнике: защита электрических машин, преимущественно трехфазных, от повреждений. Сущность: в устройство для защиты трехфазной установки от работы на двух фазах, содержащее стабилизированный источник питания, выполненный в виде диодного моста, вход которого через развязывающий элемент связан с второй и третьей фазами, а выход соединен со стабилизирующей цепочкой из последовательно включенных резистора и стабилитрона, к выводам которой подключен полупроводниковый ключ, выполненный в виде последовательно соединенных транзистора, с резистором в базовой цепи и исполнительного реле в цепи коллектора, дополнительно введены пускатель магнитный,.позистор и диод. При этом выводы пускателя магнитного через контакт исполнительного реле подключены к первой и второй фазам питающей сети, а силовые контакты пускателя магнитного, предназначенные для включения в фазы питающей сети, установлены на входе электроустановки. Позистор, пред назначенный для размещения в корпусе электроустановки, включен между входом диодного моста и стабилизирующей цепочкой, а диод - параллельно обмотке исполни- тельного реле встречно полярности напряжения питания. Второй вывод резистора, установленного в базовой цепи.тран- зистора, соединен с катодом стабилитрона, а развязывающий элемент выполнен в виде параллельно соединенных резистора и конденсатора. 1 ил. 00 к XI XI

,В

,ff