Устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания Советский патент 1982 года по МПК H02H7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ОПРОКИДЬШАНИЯ

Изобретение относится к устройствам защиты присоединений от токов ко роткого замыкания и электродвигателя при опрокидывании и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, особенно в горной промышленности, в которой имеются протяженные низковольтные сети. Известны устройства максимальных токовых защит, содержащиереле, вкл ченные на трансформаторы тока. Эти устройства отключают присоединения при появлении в них токов, равных или больше токов срабатывания защиты l. При протяженных низковольтных се тях с ограниченными сечениями в присоединениях с мощными асинхронным короткозамкнутыми электродвигателями токи короткого замыкания соизмеримы с их пусковыми токами, поэтому максимальная токовая защита, реагирующая на полный ток, работает неудовлетворительно и не отключает их в аварийных режимах. Комбинированные фильтровые загциты 2, содержащие трансформаторы тока, на которые через фильтры прямой и обратной последовательности включены реле имеют повышенную чувствительность к симметричньм коротким замыканиям, в то время как токи трехфазных коротких замыканий больше токов двухфазных коротких замыканий, Вместе с тем они снижают чувствительность с присоединенной нагрузкой, не отключают двигателей при опрокидывании. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство максимальной токовой защиты типа УМЗ, содержащее в двух фазах трансформаторы тока, на которые через регулируемые резисторы и вьшрямительные мосты включены реле. Для исключения срабатывания защиты от бросков тока во вторичных цепях

390

трансформаторов тока при пусках электродвигателей трансформаторы тока зашунтированы резисторами, что позволяет выбирать уставки срабатывания защиты, близкие по величине к фактическим пусковым токам, и расши-ряет зону действия.по сравнению с обычной максимальной токовой защитой 3 .

Однако максимальная токовая защита типа УМЗ в шахтных низковольтных сетях с малыми сечениями характеризуется недостаточной чувствительностью при токах коротких замыканий,по величине соизмеримыми с пусковыми токами мощных короткозамкнутых асинхронных электродвигателей, и необеспечением их защиты при затянувщихся пусках и опрокидываниях.

Цель изобретения - увеличение чувствительности защиты к токам короткого замыкания и токам при опрокидывании.

Эта цель достигается тем, что в устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания, содержащее в каждой фазе трансформатор тока, вторичная обмотка которого защунтирована резистором, параллельно которому пЗдключена цепь из регулируемого резистора, выпрямительного моста и исполнитель-ного реле, дополнительно введены транзистор, тиристор, резистивный делитель напряжения, резисторы, диод стабилитроны, времязадающий конденсатор, при этом эмиттер указанного транзистора подключен к плюсовому выпрямительного моста и нулевому проводу сети, а коллектор - к минусовому зажиму выпрямительного моста и через резисторный делитель напряжения, первый диод, включенный анодом к зажиму переменного тока выпрямительного моста и исполнительное реле к выходу вторичной обмотки трансформатора тока, база транзистора подключена через второй диой и резистор к фазе питающей сети, катод этого диода соединен с анодом третьего диода, катод которого присоединен к нулю сети, между зажимами постоянног тока моста включен тиристор, катод которого соединен с коллектором упомянутого транзистора, а управляющий электрод через стабилитрон подключен к средней точке резистивного делителя напряжения и времязадающему

44

конденсатору, подключенного другим своим Бьшодом к коллектору транзистора .

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания на фиг, 2 временная диаграмма напряжения и тока в цепи переменного тока; на

фиг. 3 - временная диаграмма тока через времязадающий элемент защиты.

Устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания содержит в каждой фазе

5 тра нсформаторы 1 тока, защунтированные резисторами 2, на которые включены реле 3 через регулируемые резисторы 4 и входные зажимы выпрямительных мостов 5 с баластными резисторами 6. На выходные зажимы постоянного тока выпрямительных мостов 5 включены эмиттерно-коллекторные переходы транзисторов 7, базово-коллекторные переходы которых через согласно направленные диоды 8 присоединены параллельно-встречно направленным диодам 9, включенных через ограничивающие резисторы 10 между нулевым проводом 11 и соответствующими фаQ зами сети 12. Между о )ицательными полюсами выпрямительных мостов 5 и началами вторичных обмоток трайсформаторов тока включены через диоды 13 резисторные делители 14 напряжения с присоединенными к ним времязадающими конденс йторами 15, на которые через пороговые элементы 16 присоединены цепи управления тиристоров 17, включенных между зажимами постоянного тока выпрямительных мостов 5.

Б протяженных низковольтных сетях токи jcopoTKHx замыканий соизмеримы с пусковыми токами мопщых асинхронных электродвигателей, а их активные составляющие значительно отличаются по величине, так как сдвиги фаз токов коротких замыканий в шахтных сетях не превышают 14-22 , а при пусковых режимах достигают 50-66 .

Б цепях переменного тока мгновенные напряжения и токи в общем случае не совпадают по фазе. Средняя величина тока за полпериода с момента перехода напряжения через нуль (фиг.2) равна а. 2Icp---n,51nCcui- f)dt- со Н--К1мС05ф, 5 т.е. средняя величина тока за полпериода, определенная с момента перехода напряжения через нуль, пропорциональная активной составляющей тока. На среднюю величину тока реаги руют приборы магнито-электрической системы, включенные в цепь переменного тока через выпрямители. На этом принципе построено устройство дпя защиты электродвигателя от коротког замыкания и опрокидывания. Токи через реле 3 проходят в промежутке времени, когда включенные на выходные зажимы выпрямительных мостов 5 транзисторы 7 открыты. Базово-эмиттерные переходы транзисторов 7 вклю чены через согласно направленные диоды 8 и ограничивающие резисторы 10 между нейтральной точкой I и фа зами сети 12, поэтому транзисторы 7 открыты в течение полупериода, когд напряжение соответствующих фаз 12 имеет такой знак, что и управляющие токи через базово-эмиттерные перехо транзисторов 7, а в течение вторых полупериодов транзисторы 7 открыты. Средняя величина тока через реле 3 пропорциональная активной составляю щей тока в цепи. Защита имеет повышенную чувствительность к токам короткого замыкания и отключает последние при соизмеримости их по абсолютной величине с пусковыми токами асинхронных двигателей. . Для расширения функциональных действий защиты при опрокидывании асинхронного электродвигателя между отрицательными полюсами выпрямительных мостов 5 и началами вторичных об моток трансформаторов 1 тока включены через диоды 13 резисторные делители 14 напряжения с присоединенными к ним времязадающими конденсаторами 15. Чтобы токи проходили через резисторные делители 14 напряжения и времязадающие конденсаторы 15 в выпрямительные мосты 5 введены баластные резисторы 6. Токи через диоды 13, резисторные делители 14 напряжения, времязадающие конденсаторы 15 проходят в промежутках времени каждого из полупериодов с момента перехода напряжения через нуль до момента перехода тока через нуль от О до Р/ОУ , тогда токи и напряжения имеют противополож ные знаки. 4 В нормальном рекиме работы электродвигателя напряжение на времязадающих конденсаторах 15 не достигает величины пробоя стабилитронов 16. При опрокидывании электродвигателя ток превышает ток нормального режима в 5-7 раз и промежуток времени прохождения этого тока в каждом полупериоде увеличивается до величины от О . Последовательные импульсы тока в каждый из полуиериодов заряжают времязадающие конденсаторы 15 до такого напряжения, что пробиваются стабилитроны 16, проходят токи разряда через цепи управления тиристоров 17 и тиристоры 17, включенные на выходные зажимы выпрямительных мостов 5, открываются. Токи теперь через реле 3 проходят в течение каждого полупериода с момента перехода через нуль до момента второго перехода через нуль и не ограничиваются, когда транзисторы 7 закрыты. Ток через реле 3 достигает реличины срабатывания защиты и отключает двигатель при опрокидывании. Предлагаемое устройство для защиты электродвигат€шя от короткого замыкания отключает короткие замыкания с токами по абсолютной величине соизмеримыми с пусковьми токами, и защищает электродвигатель при затянзшшемся пуске и опрокидывании. Защита по активному току имеет равную чувствительлость на всем протяжении линии, рассчитанной по предельному падению напряжения. Формула изобретения Устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания , содержащее в каждой фазе трансформатор тока, вторичная обмотка которого .зашунтирована резистором, параллельно которому подключена цепь из регулируемого резистора, вьшрямительного моста и исполнительного реле, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности к токам коротког-о замыкания и токам при опрокидьшании, в каждую фазу дополнительно введены транзистор, тиристор, резисториьц делитель напряжения, резисторы, диода , стабилитрон, времязадающий конденсатор, при этом эмиттер указанного тр.а г5истора подключен к плюсовому зажиму выпрямительного моста и нулевому проводу сети, а коллектор - к минусовому залсиму вьтрямительного моста и через резисторный делитель напряже ния, первый диод, включенные анодом к зажиму переменного тока выпрямительного моста и исполнительное реле к выводу вторичной обмотки трансформатора тока, база - через второй диод и резистор к фазе питающей сети, катод этого диода соединен с Анодом третьего диода, катод которо го присоединен к нулю сети, между зажимами постоянного тока моста включен тиристор, катод которого соединен с коллектором упомянутого транзистора, а управляющий электрод 48 через стабилитрон подключен к средней точке резисторного делителя напряжения и времязадающему конденсатору, подключенного другим своим выводом к коллектору транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. М., Энергия, 1976, с. 52-153. 2.Гимоян Г.Г. Релейная заыщта горных электроустановок. М., Недра, 1978, с. 115-127. 2. Риман Я.С. Защита подземных электрических установок угольных шахт. М., Недра, 1977, с. 69-98.

. У