Устройство для защиты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы Советский патент 1983 года по МПК H02H7/09 

1

Изобретение относится к электротехнике; в частности к устройствам релейной защиты трехфазных электродвигателей от нарушения одной из фаз питающего напряжения и обмо ток двигателя.

Известно устройство для защиты многофазного асинхронного электродвигателя от неполкофазцых режимов, содержащее два тиристора, последовательно включенные соответственно с исполнительным элементом и резистором и присоединенйые к выходу трехфазного двухполупериодного выпрямителя. К его же выходу через кнопку пуска и резистор подключен управляющий переход первого тиристора, анодом через конденсатор подсоединенного к аноду второго тиристора. Управляю щий переход последнего через резистор присоединен к выходу однофазного мостового вьшрямйтеля со сглаживающим конденсатором. К выходу, трехфазного выпрямителя, кроме того, через диод, шунтированный пер&менным резистором, подсоединен конденсатор. Этот конденсатор через диод , встречно шунтированныйдинистором; подключен к пос едовательно соединенной цёпочк1е из конденсатора и обмотки рансформатора, другая обмотка которого нагружена упомянутым однофазным выпрямнтелем 1. ;

Однако этому устройству присущи нечувствительность к повреждению фаз сети питания за местом подключения устройства защиты, а также к повреждению обмоток двигателя; сложность схемного решения - устройство содержит относительно высокое число (25)

10 составляющих элементов; многоэлементность схемы, повышающая вероятность отказа или ложного срабатывания устройства, т. е. снижающая надежность защиты.

Известно устройство для защиты трехфазной

15 электроустановки от работы на двух фазах, содержащее три фазных пик-трансформатора, вторичные обмотки которых, соединенные в разомкнутый треугольник, через резистор подключены к управляющему переходу первого

20 тиристора, щунтированному стабилитрсшом, через динистор и резистор - к управляющему переходу второго тирисгора, щунтироваиному стабилнтроном, а через симметричный динистор - к управляющему переходу симметричного тиристора. Первый тиристор .соединен последовательно с первым реле, шунтированным последовательной RC-депочкой, и подключен к двум фазам сети в анодной цепи второго тирнстора, шунтированного конденсатором и сое диненного последователыю с переменным резистором. Второй тиристор с его нагрузочным реле также подсоединен к двум фазам сети питания. К ним присоединен также симметрия ный тиристор с последовательно включенным третьим реле 2. К недостаткам данного устройства относятся невозможность настройки уставок токов срабатывания защиты от перегрузки и токовой отсечки (для этого необходимы предварительный подбор и замена динисторов); невозможность использования устройства для защиты электроприемников любой мощности (для этого требуется замена датчиков пик-трансформаторов); сложность схемы, поскольку устройство содержит 20 составляющих элементов; пониженная надежность защиты электроустановок, обуславливаемая многоэлементностью устройства. Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты трехфазной нагрузки, соединенной в звезду, от обрыва фазы, . содержащее реагирующий орган, включенный в нулевой провод последовательно со стабили тронами, и исполнительный орган (реле), причем реагирующий орган выполнен в виде резистора, к которому через умножитель напряжения подключено промежуточное реле 3 В данном устройстве путем введения двух стабилитронов и умножителя напряжения решается задача повышения чувствительности к малым изменениям (до 3% от номинального) действующего значения напряжения нулевой точки двигателя. В результате исключаются ложные срабатывания под действием напряжения нейтрали в нормальном режиме. Устройство, таким образом, реагирует на количественно изменяющуюся характеристику действующее значение напряжения. Для различ ных двигателей эта характеристика колеблется в больших пределах, поэтому требуется индив дуальная настройка устройства. Иными словам оно обладает относительной селективностью (т. е. избирательностью относительно регулиру емого для каждой защищаемой машины отстраиваемого уровня напряжения) . Здесь под селективностью имеется ввиду свойство избирать заданный вид повреждения (или ненормального режима) на заданном участке. Цель изобретения - улушкние селективности устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты трехфазного электродвигателя, соединещюго в звезду, от обрыва фазы, содержащее реагирующий орган, включенный между нулевыми выводами электродвигателя и питающей сети, два конденсатора, два диода и два исполнительных реле, снабжено третьим конденсатором и двумя тиристорами, при этом реагирующий орган выполнен в виде пик-трансформатора, первичная обмотка которого защунтирована конденсатором, а две вторичные через диоды подключены к управляющим переходам тиристоров, причем упомянутые реле зашунтированы конденсаторами и включены через тиристоры на фазное напряжение питающей сети. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для защиты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы. Устройство включает в себя тиристоры 1 и 2, соединенные последовательно с исполнительными реле 3 и 4, щунтированными конденсаторами 5 и 6. Указанные последовательные цепочки подсоединены к одной из фаз сети и к нулевой точке сети питания. Управляющие переходы тиристоров через диоды 7 и 8 присоединены к вторичным обмоткам пик-трансформатора 9, первичная обмотка которого, шунтированная конденсатором Ю, подключена к нулевым точкам электродвигателя 11 и к сети питания. Устройство работает следующим образом. Для асинхронного электродвигателя, соединенного в звезду, характерно наличие напряжения в нулевой точке как в нормальном, так и в двухфазном режимах работы. Йри вентиляторном характере нагрузки на валу двигателя и вращения его ротора в неполнофазном режиме увеличение действующего значения указанного напряжения по сравнению с нормальным режимом может быть незначительным (до 3% от номинального напряжения сети). Однако весьма существенно изменяется гармонический состав зтого напряжения. Так в нормальном режиме работы при прохождении тока каждой из трех фаз через максимум . происходит насыщение стали магнитопровода и уменьшение по этой причине полного сопротивления соответствующей обмотки. Несимметрия сопротивления фаз обусловливает появления напряжения в нулевой точке двигателя. За период питающего напряжения смещение нейтрали проходит три цикла своего изменения (из-за поочередного насыщения током всех трех фаз). Следовательно, для потенциала нейтрали двигателя в нормальном режиме характерно наличие третьей гармоники. В спектре напряжения нейтрали имеют место и высщие (с номером, превышающим 20-й) гармоники. К ним конденсатор 10 обладает меньшим сопротивлением, обеспечивая их шунтированке. Первичная обмотка пик-траисформатора 9, следовательио, обтекается, в нормальном режиме током третьей гармоники. Его магнитопровод работает в режиме глубокого насыщения, поэтому сигнал вторичных . обмоток носит импульсный характер. За период питающего напряжения обмотками формируется три положительных градуса. Эти импульсы через диоды 7 и 8 подаются на управа О ляющие электроды тиристоров 1 и 2.

Так как даштельность положительных полупериодов напряжения иа анодах тиристоров 1 и 2 составляет 180 эл.град., независимо от is фазы первичного тока пик-трансформатора в каждую положительную полуволну анодного напряжения гарнсторов попадает хотя бы один управляющий импульс. В результате оба тиристора ежепер иодно отпираются, обеспечи- jo вая питание исполнительных реле 3 и 4 и заряд конденсаторов 5 и 6 (эиергия последних отдается реле в отрицательные полупериоды анодного напряжения тристоров). Контакты исполнительных элементов 3. и 4 сигнализиру- 25 ют о наличии всех трех фаз питающего напряжения.

При переходе двигателя в двухфазный режим происходит смещение его нейтрали по JQ основной гармон:1 :е. Поэтому за период напрямсения сети питания пик-трансформатором 9 формируется лишь один управляющий импульс. Может быть открыт один тиристор, на аноде которого действует положнтельный полупериод напряжения. Потенциал анода другого тиристора при этом отрицателен, он остается закрытым, его исполнительное реле обесточивается и сигнализует об аварийном режиме или отключает защищаемый двигатель. 99716 S

Формула изо б р е те н и я

Устройство для заищты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы, содержащее реагирующий орган, включенный между нулевыми выводами , электродвигателя и питающей сети, два конденсатора, два диода и два исполнительных реле, отличающееся тем, что, с целью улучшения селективности устройства, оно снабжено третьим конденсатором и двумя тиристорами, при этом реагирующий орган выполнен в виде пик-трансформатора, первичная обмотка которого защунтирована конденсатором, а две вторичные через диоды подключены к управляющим переходам тиристоров, причем упомянутые реле защунтированы конденсаторами и включены через тиристоры на фазное напряжение питающей сети. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N 611270, кл. Н 02 Н 7/09, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР N 547901, кл. Н 02 Н 7/00, 1975.

3.Авторское свидетельство СССР N 550717, кл. Н 02 Н 7/09, 1974 (прототип). 6 Устройство реагирует на качественно изменяющийся параметр - частоту напряжения смещения нейтрали. Вследствие качественного изменения этого параметра напряжения (частоТ1ы) нет надобности отстраивать зшциту, например, от уровня напряжения в нормальном режиме, она срабаг-ывает только при данном виде аварийного (или ненормального) режима на данном участке, т. е. обладает абсолютной селективностью. В этом состоит преимущес1во изобретеиия.

л VXVa/