Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормальных режимов с повторным его включением Советский патент 1982 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к технике релейной защиты и предназначено для обеспечения защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах, перегрузок, снижения напряжения с повторным их включением после восстановления нормального состояния напряжения сети при временном ее наруешнии.

Известно устройство дпя защиты трехфазного асинхронного электродвигателя Clj.

Это устройство хотя и обеспечивает четкую защиту двигателя, однако оно пригодно лишь для четырехпроводной сети (три линейньтх и нулевой провода) с асинхронным электродвигателем, статорная обмотка которого должна быть соединена только по схеме звезда, и непригодно для двигателей, статорная обмотка которых соединена по схеме треугольник. Кроме того, устройство не обеспечив.ает повторного включения электродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее тиристор и вспомогательное реле запщты 23.

Данное устройство также пригодно лишь для четырехпроводной сети и для двигателей, статорная обМотка котот

рых соединена по. схеме звезда, и непригодно для двигателей, статорная обмотка которых соединена по схеме треугольник. Кроме того, устройство не обеспечивает повторного включения двигателя после восстановления нормального состояния сети.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем

10 повторного включения электродвигателя и повы-чение надежности и чувствительности защиты.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты трехфазно15го электродвигателя от онррмальных режимов с повторным его включением, содержащее блок управления электродвигателем, исполнительный блок, блок защиты от перегрузки с транс20форматором тока, выход которого включен между катодом и управляющим электродом тиристора, и блок обрыва фазы, функционально связанные между собой, дополнительно снабжено

25 блоком формирования управляющего стабилизированного напряжения, вход которого включен между первой и третьей фазами питающей сети, а выход подключен к управляющему элект30роду тиристора блока управления. анод которого через катушку исполнительного блока и диода подключен к второй фазе питающей сети, блок, защиты от перегрузки вьтолнен в виде диодного моста. На чертеже «представлена принцичпиальная схема предлагаемого устройства. Устройство состоит ИЗ катушки 1 исполнительного блока, его главных иблокировочного контактов 2, кнопки Пуск 3 и кнопки Стоп 4.От ли нейного напряжения от фазы В к фазе А через выпрямительный диод питается катушка 1 исполнительного блока, управляемая через вентильтиристор б, в управляющей цепи кото рого последовательно включены защит ный диод 7 и ограничительный перемен ный резистор 8. Сигнал, поступаемый на управляющий электрод тиристора 6 формируется на конденсаторе 9 и стабилизируется стабилитроном 10. Стабилизированный источник цепи управления питается от линейного напряжения от фазы С к фазе А через выпрямительный диод 11, динистор 12 и регулируемые резисторы 13 и 14, причем при пуске (цля быстрого дости жения отпирающего напряжения) резися тор 13 шунтируется кнопкой Пуск 3 Динистор 12 является элементом слеже ния за допустимым значением сетевого напряжения. Трансформатор 15 тока, резистор 16, выпрямитель 17, конденсатор 18, переменные резисторы 19 и 20 и динистор 21 входят в блок защиты от перегрузок. Диод 22 является демпфирующим для катуиаки контактора. Кроме того, цифрой 23 обозначен защищаемый электродвигатель. Устройство работает следующим об разом. При нажатии кнопки Пуск 3 в по ложительные полупериоды частоты переменного тока и при не ниже чем ми нимально допустимом напряжении сети динистор 12 отпирается и через резистор 14 быстро заряжает конденсатор 9 максимально зарядным током, вследствие чего сформированное напряжение на конденсаторе 9 отпирает тиристор 6 и он остается все время отпертым, а протекаемый ток по катушк.е 1 исполнительного блока, вызывает его срабатывание, при этом рабочие с блокировочным контактамиди замыкаются и двигатель включается на полное номинальное сетевое напря жение. Дяя сглаживания пульсаций ток в катушке исполнительного блока вклю чен демпфирующий диод 22. После отжатия кнопки Пуск 3 заряд источника управляющего напряжения обеспечивается оптимальным током через блокировочный контакт 2 с дополнительным резистором 13. Д)1я остановки двигателя 23 необходимо нажать кнопку Стоп 4, при этом цепь питания источника управляющего напряжения прекращается, а напряжение на конденсаторе 9 разряжается через вторые контакты кнопки Стоп, вследствие чего тиристор 6 запирается, катушка 1 контактора обесточивается и исполнительный блок отключает двигатель от сети, одновременно разрывая блокировочный контакт 2, напряжение источника управляющего напряжения становится равным нулю и двигатель полностью отключается от сети без повторного включения. Во время работы двигателя и в случае кратковременного исчезновения сетевого напряжения двигатель отключается от сети, однако ид:точник управляющего-напряжения будет медленно разряжаться через резистор 8 и защитный диод 7, а после восстановления нормального состояния сетевого напряжения тиристор остается отпертым и повторно включает двигатель под сетевое напряжение. Если перерыв в отсутствии сетевого напряжения был длительным, то повторного включения двигателя не произойдет, так как к этому времени источник управляющего напряжения полностью разрядится. Время перерыва; на повторное включение двигателя в сеть обусловлено постоянной времени разрядной цепочки и зависит от произведения емкости конденсатора 9 и резистора 8, которое может регулироваться путем изменения величины сопротивления резистора 8 или величиной емкости конденсатора 9. При пуске двигателя пусковой его ток значительно превышает номинальный, однако длительность пускового режима является кратковременной, поэтому от кратковременного пускового режима блок защиты от перегрузки не отключает двигателя от сети. На самом деле, в момент пуска конден атор 18 разряжен через сопротивление 19 утечки, поэтому при пуске напряжение на конденсаторе 18 возрастает по экспоненте и за период пуска не успеет достичь напряжения отпирания динистора 21, так как постоянная времени цепи заряда конденсатора 18 через сопротивление 20 выбрана такой, что за время пуска напряжение на конденсаторе 18 недостаточно для отпирания динистора 21. В случае перегрузки двигателя так нагрузки превышает допустимый, выходное напряжение выпрямителя 17 увеличивает заряд конденсатора 18 и напряжение на нем устанавливается на новом пов.ышенном уровне, превышакнцим напряжение отпирания динистора

21, он отпирается и запирает цепь управления тиристором, а накопленная энергия в конденсаторе 18 достаточна для полного удержания цепи управления тиристора в запертом его положении до полного отключения двигателя от сети без повторного его включения.

При исчезновении одной из фаз двгателя он переходит на работу от дву фаз, причем двигатель отключается от сети или без выдержки, или с выдержкой времени, причем как в том, так и в другом случае, если нарушение было кратковременным, двигатель восстанавливает свою работу, при длительном перерыве двигатель в первом случае остается отключенным без повторного включения, во втором случае после вьшержки времени отключается без повторного его включения. Если произошел обрыв линейного провода А или снизилось в этой фазе напряжение (оно стало недостаточным для отпирания динистора12) и, кроме того, снизилось напряжение на главных элекродах тир15стора и он при пониженном напряжении или его отсутствии запирается и двигатель отключается от сети, стабилизированный источник (конденсатор 9) управляющего напряжения медленно разряжается через резистор 8 и защитный диод 7, При этом, если нарушение было кратковременным, источник управляющего напряжения не успевает разрядиться до величины ниже отпирающего его напряжения, и двигатель повторно включается в сеть При длительном отсутствии напряжения повторного включения не произойдет. Если произойдет обрыв фазы В или снизится в ней напряжение, то двигатель отключается, если нарушение было кратковременным, после восстановления нормального напряжения в сети двигатель повторно включается в сеть При исчезновении фазы С или снижении в ней напряжения ниже допустимого динистор 12 запирается, а двигатель продолжает работать на двух фазах с выдержкой времени, обусловленной постоянной времени разрядной цепочки, состоящей из резистора 8 и конденсатора. 9. Если перерыв был -кратковременным, то по восстановлении нормального состояния сети двигатель восстанавливает свою нормаль ную работу без отключения сети, если же перерыв был длительным, то двигатель отключается от сети без повторного включения в сеть.

Одновременно с защита по цепи управления тиристором от исчезновения фазы или снижения напряжения в одной из фаз в устройстве действует также saiijHTa по перегрузке. Если произойдет обрыв одной из фаз, то

двигатель переходит на работу от двух фаз и может произойти перегрузка работающих двух фаз повышенни током, в этом случае дополнительно действует защита от перегрузки. Поэтому для защиты двигателя только от перегрузок, вызванных увеличением полез-ной нагрузки на валу двигателя сверх яопустимой и при номинальном состо-янии сети, первичная обмотка транс0форматора тока может быть включена в рассечку любой фазы питания электродвигателя.

Настройка предлагаемого устрой;ства по защите двигателя осуществля ется следующим образом.

5

Установка для защиты.для заданной перегрузки двигателя осуществляется переменным резистором 16, включенным во вторичную обмотку трансформатора 15 тока. Регулируя величину

0 переменного резистора 16, можно получить на нем одно и то же напряжение при различных токах в цепи нагрузки, дополнительно регулируя ток заряда конденсс тора 18 резистором 20

5 с учетом сопротивления утечки через резистор 19 тока разряда конденсатора 18, можно добиться установившегос я равновесия напряжения на конденсаторе , при котором напряжение на

0 нем достигает напряжения отпирания динистора 21 только при токе нагрузки, превышающим номинальный ток электродвигателя.

Величина зарядной цепочки, состо5ящей из переменного резистора 20, с учетом тока утечки (резистор 19) должна иметь постоянную времени такой величины, чтобы за время .пускового периода двигателя напряжение

0 на конденсаторе 18 не успело достичь напряжения отпирания динистора 21.

Выбор следящего элемента за напряжением сети (динистор 12) должен производиться по минимально допусти5мому напряокению сети с учетом управляющего напряжения на конденсаторе 9, стабилизированного стабилитроном 10. Величина емкости конденсатора 9 и резистора 8 выбирается из расчета длительности времени на повторное

0 включение двигателя, дополнительным регулированием времени на повторное включение путем регулирования конденсатора 8 можно удлинить или сократить период времени на повторное

5 включение электродвигателя.

В предлагаемом устройстве можно вместо тиристора, применяемого для управления зашитой двигателя, ввес0ти симистор (двунаправленный тиристор) , отпираемый током положительной полярности в обоих направлениях, в этом случае надобность в диодах выпрямительном 5 и демпфирующем 22

5 полностью отпадает. Однако вместо