(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к электротехнике и предназначено.для защиты электр установок, например электродвигателей, от анормальных режимов работь. Известен способ защитьт, основанный на измерении значения тока в силовой цепи электроустановки, преобразовании тока в напряжение управления и сравнении последнего с уставкой срабатьшания, а при превышении напряжением управле- НИН уставки отключении электропотреби- теля от сети 1 . Этот способ обеспечивает только косвенный контроль за изменением напряжения питающей сети, температуры элементов и т, п. Это снщкает надежность защиты установки. Приведенный способ не обеспе чивает необходимого быстродействия при коротком замыкании в цепи электроустановки. Это вызвано тем, что сигнал с датчика тока предварительно преобразую в напряжение, затем интегрируют и толь- ДО после этого сравнивают с уставкой срабатьшания. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ защиты электроустановки основанный на контроле значения напряжения сети, преобразовании его в пульсирующее с формированием из него Величины по пьедесталу и напр окения управления путем сглаживания, сраь нении напряжения управления с опорной величиной и отключении электроустановки от сети при превышении напр51жением управления опорной величины С 21. . Однако этот способ не обеспечивает . защиты электроустановки от симметричного понижения напр51жения сети ниже допустимого уровня, так как напряжение управления изменяется одновременно с изменением опорной величины. Способ допускает включение электроустановки на неполнофазный режим питающей сети, . не обеспечивается самоблокировка уст- ройства, реализующего приведенный способ. Кроме того, этот способ характеризуется ограниченными функциональными возможностями в результате невоз. можности его использования для темпера турной и токовой защиты, а последнее не обеспечивает надежной защиты электроустановки, Целью изобретения является расщирен функциональных возможностей защиты и повьпнение надежности. Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты электроустановки, основанном на контроле значения напряжения питания сети, преобразовании его в пульсирующее с формированием из пос: леднего опорной величины по пьедесталу и напряжения управленияпутем сглажив ния, сравнении напряжения управления с опорной величиной и отключении электроустановки от сети при превыщении напряжением управления опорной величины, перед включением электроустановки в . работу проверяют симметрию питающего напряжения путем сравнения опррной величины по пьедесталу с напряжением управления и задерживают на, время проверки сигнал на вютючение электроустановки, а при допустимой симметрии напряжения сети и отсутствии неполнофазного режима обеспечивают включение электроуста ювки в работу, при этом напряжение управления формируют постоянным по значению из пульсируйэщегчэ в течение всего цикла работы электроустанов к и, а опорную величину по пьедесталу - текущему значению пульсирующего на. пряжения и при превыщении напряжением управления опорной величины по пьедес лу фиксируют анормальный режим работы электроустановки. При защите электроустановки от перегрузки дополнительно измеряют температуру ее элементов, преобразуют температуру во второе напряжение управления и складывают его с первым згшпряжением уп равления, а сумму напряжений управления непрерьшно сравнивают с опорнрй величиной по пьедесталу и при превышении суммой напряжений управления опорной величины по пьедесталу фиксируют. анормальный режим работы электроустановки. При этом дополнительно измеряоют температуру ее элементов электроуста.новки, преобразуют те шературу-в напряжение и вычитают последнее из опорного величины но пьедесталу, а разность опор 9 54 ной величины по пьедесталу и указанного напряжения, сравнивают с напрЯ жением управления и 11ри превьш1ении напряжением управления указанной разности фиксируют анормальный режим работы электроустановки. Сущность заявленного способа защиты электроустановки поясняется графиками, приведенными нафиг. 1. При включении напряжения сети контролируют егчэ значение (фиг, 1 а , (У ) преобразуют это напряжение в пульсирующее. Из пульсирующего напряжения OQ|- вьщеляют опорную велинину по пьедесталу, который представляет собой напряжение источника питания, на который накладывается пульсирующее напряжение по амплитуде. Из пульсирующего напряжения вьщеляют также напряжение управления U4) путем сглажива,ния пульсирующего напряжения, причем напрясясение управления в процессе всего цикла управления электроустановкой оставляют постоянным по значению. На участке О--fc. измеряют симметрию напряжения сети и отсутствие неполнофазного режима питания путем сравнения напряжения управления с опорной величиной по пьедесталу. При допустимой симметрии напряжения сети опорная величина по пьедесталу больше по значению напряжения управления, поэтому в момент времени t j включают электроустановку в работу путем подачи на ее зажимы напряжения (Ja. В момент времени напряжение управления и опорная величина по . пьедесталу принимают установивщиеся значения, а поскольку опорная величина по пьедесталу больше напряжения управления, то электроустановка включается в работу. При нарушении симметрии питающего, напряжения, например при исчезновении одной из фаз питающей сети и использо- . ваний в качестве электроустановки элек тродвигателя, в момент времени -Ь (фиг. la) напряжение управления U превысит значение опорной величины по пьедесталу t поэтому электроустановку отключают от питающей сети, а напряжение на ее зажимах становится равным нулю (фиг. 1(5). Одновременно с этим фиксируют анормальный режим работы электроустановки и не допускают ее повторногчэ включения в работу до устранения неистфавности (при ручном управлении электроустановкой). При работе электроустановки и уменьшении в момент времени -Ь (фиг. 1 а) пьедестала слорной величины в реаультате симметрии питающего напряжения напр$1жение управления (J превысит напряжение пьедестала опорной величины U0f, поэтому электроустановку отклкяают от сети, а напряжение на ее эажимак равно нулю. Нарушение симметрии напряжения сети происходит в результате понижения напряжения одной из фаз в результате включения однофазньос нагрузок, фазы сети и трансформации на отсутствукоцей фазе напряжения от электродвиг те ля, при использовании его в качестве электроустановки, и ряду других причин, При однофазном или многофазных коротких замыканиях как в сети, .так и обмотках электроустановки симметрия пьедестала опорной величины также нару шается т.е. значение пьедечгтала в определенный момент времени становится ме ше напряжения управления, поэтому элек троустановку -отключают от сети. ..... При возникновении тре: фазного коро-ркого заШ)Псания в процессе работы электроустаношси или симметричного понижения напряжения питающей сети ниже допустимого значениям, например до 0,9 номинального, пьедестал опорной величин в момент времени становится равным нулю при трехфазном коротком замыкании или меньше напряжения управления, поэтому электроустановку отключают от. сети: На фиг. 1-8 приведены графики работы электроустановки при осуществлении контроля за температурой элементов электроустановки. При возникновении пе- регрузвж электроустановки возрастает температура ее элементов. Это приводит к изменению напряжения управления или значения пьедестала опорной величины, напряжение управления превьш1ает пьедестал опорной величины, а электроустанов ку отключают от сети. Нафиг. It приведена работа электро установки при возникновении перегрузки по току в ее цепи. При превьииении напряжением управления Uy напряжения пьедестала опорной величины (Jon лючают электроустановку от сети. Предлагае.мый способ может быть реализован устройством, содержащим датчик напряжения, вход которого подклю чен к зажимам питающей сети, а выход через диод - к конденсатору, параллельн которому подключен вход делителя наряжения, чувствительный элемент, первый вход которого соединен с выходом помянутого делителя напряжения, а второй - с выходом второго делителя напрярженин, подключенного входом к датчику напряжения и исполнительный элемент. В это устройство дополнительно введены -стабилитрон, резистор и диод, при этом исполнительный элемент включен в цепь второго входа чувствительного элемента, а резистор - в цепь заряда конденсатора последовательно с первым девителем напряжения, причем вход этогв делителя напряжения шунтирован ука- ста литроном, а вход исполнительного элемента через диод соединен с вхййом первого делителя напряжения, при выход чувствительного элемента- подключен к одной из шин источника питания. Для осуществления температурной защиты электроустановки в устройство дополнительно ваеде термодатчик, включеНгный последеяаатеяьно в цепь первого или второго дегантвяей напряжения. Для осушрствлеиия токовой зашиты электроустановки в устройство дополнительно введен датчЕнк тока, вход которогр включен в силовую цепь электроустановки, а выход через времязадающие аепоч- ки и дополнительный диод соединен с паук вым входом чувствительного элемента. При осуществлении токовой зашиты электроустановки вход датчика напряжения подключен к выходу датчика тока, а вход второго делителя напряжения подключен к входу первого делителя напряжения. На фиг. 2 пр тедена схема устройства.. Это устройство содержит датчик 1 напряжения, диод 2, конденсатор 3 с резистором 4 и стабилитроном 5, первый делитель 6 напряжения с термодатчиком 7 или 8, чувствительный элемент 9, второй делитель напряжения 10 с испотпштель- ным элементом .11, диод 12, датчик 13 тока и времязадающие цепочки 14. Исполнительный элемент управляет работой коммутирующего элемента 15, контакты 16 которого включены в цепь электроустановки 17, а другие 18 параллельно кнопке Т1уск 19 в цепи датчика напряжения. Последовательно в цепь датчика напряжения включена кнопка Стоп 20. Исполнительный элемент вьшолняется на оптроне, реле или управляющем переходе симистора. При выполнении испол- 7D , нительного элемента на оптроне или симисторе Б его входную цепь может быть включён дополнительный резистор между входом исполнительного элемента и вторым входом чувствительного элемента, Вход иснолнительного элемента через диод соединяется с одним из зажимов термодатчика. Устройство работает следующим обрезом. В исходном состоянии электродвигател 17 отключен от сети. Все элементы схем обесточеньь При замыкании кнопки управления 19 конденсатор 3 заряжается через диод 2 и резистор 4. Благодаря заряду конденса тора 3 вход исполнительного элемента 11 шунтируется диодом 12, поэтому исполнительный элемент 11 закрыт,коммуг :| ующий элемент 15 о-ислючен, а энектродвигатель 17 отключен. При отсутствии неполнофазного режим питающей сети, допустимой симметрии питающего напряжения (напряжение по .фазам не меньше 0,9 номинального) по окончании заряда конденсатора 3 по упра ляющему переходу исполнительного элемента 11 протекает ток управления, достаточный для полного открывания исполн тельного элемента. Коммутирующий эле- мент 15 включается в работу и своими контактами 16 подключает электродвигатель к питающей сети, а контактами 18 шунтирует-кнопку управления 19. Времязадающие цепочки 14 обеспечивают отстройку устройства от пусковых токов, которые преобразуются в налр5ш:ение датчике тока 13. При нарушении симметрии питающего напряжения, например за счет исчезновения одной из фаз питающей сети или подключения к сети мощной однофазной нагрузки, приводхйпей к посадке нанряжения одной из фаз ниже допустимого значения (О,8 например, номинального напряжения) напряжение на входе исполнительного элемента 11 в определенный момент времени становится ниже напряжения на конденсаторе 3 и соответственно на выходе делителя напряжения 6. Чувствительный элемент 9 открьюается и шунтирует вход исполнительного элемента 11. Последний закрывается, а коммутирующий элемент 15 отключает электродвигатель 17 от сети.. , При воаяикновений короткого замыкан в цепи электродвигателя 17 напряжемте на входе исполнительного элемента 11 75 становится равным нулю в один из полупериодов питающего напряжения, поэтому чувствительный элемент 9 открьюается, а электродвигатель 17 отключается ком-г мутирующим элементом 15 от сети. При возникновении перегрузки двигателя 17 возрастает температура его элементов. Когда эта температура превысит предельно допустимое значение для данного класса изоляции электродвигателя сопротивление термодатчика 7 возрастает, напряжение на выходе делителя напряжения б становится вьоне напряжения на входе исполнительного элемента 11, поэтому исполнительньтй эпемеят 11 закрывается и отключает через коммутирующий элемент 15 электродвигатель 17 от сети. При возрастании перегрузки электродвигателя 17 свьвне 1,5 номинальной мощности, напряжение на выходе времязадающей цепочки 14 становится выше напряжения на входе исполни4ельного элемента 11. Чувствительный элемент 9 открывается, а исполнительный элемент 11 и коммутирующий элемент 15 отключают электродвигатель 17 от сети. При понижении питающего напряжения ниже, например О,8 номинального, напряжение на выходе делителя напряжения 6 за счет применения стабилитрона 5 остается неизменным, но напряжение на входе исполнительного 11 становится ниже напряжения на -выходе делителя напряжения 6, поэтому чувстви1тельный элемент 9 открывается, а исполнительный элемент 11 и коммутирующий элемент 15 отключают электродвйгатель 17 от сети. Использование в производстве предлагаемого способа и устройства защиты в отличие от известных устройств по воляют расширить функциональные возможности защиты за счет осуществления контроля не только за напряжением питающей сети, но и током в цепи электроустановки, температуры ее элементов, а так же за понижением напряжения сети ниже допустим ого значения и отключения эле1&, трюустановки от сети прн коротких замь каниях по напряжению сети, а не току. Более широкие функциональные возможности защиты одновременно с этим обеспечивают и более высокую надежность работы электроустановки. Формула изобретения 1. Способ защиты электроустановки, основанный на контроле значения .
женйя питания сети, преобреюовании его в пульсирующее с формированием из по: следнего сяюрной величины по пьедесталу и напряжения управления путем сглаживания, сравнении на1ф5ркения управления 5 с опорной величиной и отключении электу. роустановки от сети при превьшении напряжением управления опорной величины,
oтличa.ющийcя тем, что, с целью повьшенйя надежности защиты и расши- рения ее фушсИионащ ных возможностей, перед включением электроустановки в работу проверяют римметрию питакнцего напряжения путем сравнения опорной величины по пьедесталу с напряжением управления и задерживают на время проверки сигнал на включение электроустановки, а при допустимой симметрии напряжения сети и отсутствии неполнофазного режима обеспечивают включение электроус- 20 тановки в работу, при этом напряжение управления формируют постоянным по значению из пульсирующего в течение всего цикла работы электроустановки, а опорную величину по пьедесталу - по теку- 5 значению пульсирующего напряже- ния и при превьшении напряжением управления опорной вепинины по пьедесталу фиксируют анормальный режим работы электроустановки. ,30.
, режим работы электроустановки.
в напряжение и сравнивают его с опорной
величиной по пьедесталу, которую формируют из пульсирующего напряжения питающей сети или напряжения тока силовой цепи электрозгстановки, при этом напряжение по току силовой цепи электроуста- новки фиксируют постоянным яо амплитуде в процессе всего цикла работы электроустановки, а фиксирование анормального режима. осуществл5пот при превьшении напряжением управления по току электроустановки опорной величины по пьедесталу ,5. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчхск напряжения, вход которого пошслючен к зажимам питающей сети, а вьосод через диод - к конденсатору, параллельно которому подключен вход делителя напряжения, чувствительный элемент, первый вход которого соединен с выходом у эмякуто- го делителя напряжения, а второй - с выходом второго делителя найпряжения, . подключенного входом к датчш напряжем ния, и исполнительный элемент, о т л и - чающее ся тем, что в него лопои- нительно введены стабилитроны, резистор и диод, при этом исполнительный элемеат включен в цепь второго входа чувствительного элемента, а резистор- в цепь заряда конденсатора последовательно с первым делителем напряжения, причем вход этого делителя напряжения шунтир( ван указанным. стабилитроном, а вход исполнительного элемента через диод соединен с входом первого делителя напряжения, при этом выход чувствительнсяч) элемента подключен к одной из шйн источника питания.
11 (9вЗв7В12
напряжения подключен к входу первого1. Авторское сющетвпьсггво СССР
делителя напряжения.№ 688946, sn. Н 02 Н 3/28, 1979.
Источники информации,2. Авто1к;ков сйвдетепьство СССР
принятые во внимание при экспертизе Nj 434532, кл. Н О2 Н 3/34 1978.
Uar т 6 it
«ff
ил
Uw
UtatUmt
i
4 f( Ь С N Q О О V
S
И 
