Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от несимметричного режима

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от несимметричного режима

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике - релейной защите электроустановки от аварийного режима, и может быть использовано для защиты электродвигателя и генератора от перегрузки и нарушения симметрии питающего напряжения.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для защиты трехфазного электродвигателя от несимметричного режима [1], содержащее резистивно-емкостной фильтр напряжения обратной последовательности, присоединенный к источнику трехфазной сети, два трансформатора тока, включенных в два фазных провода, два герконовых реле, обмотки которых подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока, а контакты шунтируют резисторы фильтра, выпрямительный мост, подключенный к выходу фильтра напряжения обратной последовательности, накопительный конденсатор с разрядным сопротивлением, присоединенный к выходу выпрямительного моста, конденсатор и исполнительный орган, фазометр, подключен к трансформатору тока и фазному проводу, двумя биполярными транзисторами разной структуры и двумя оптронами, присоединенными к выходу фазометра, причем фоторезисторы оптронов шунтируют эмиттерные переходы транзисторов, включенных по схеме аналога динистора и зашунтированных вторым конденсатором, а обмотка исполнительного элемента подключена к накопительному конденсатору через аналог динистора. Фазометр содержит два компаратора, 2И-НЕ, интегратор и аналоговую ячейку памяти, причем выходы компенсаторов подключены к трансформатору тока и фазному проводу, а их выходы через четыре логических элемента 2И-НЕ, интегратор и аналоговую ячейку памяти - к цепи управления оптронами.

Недостатком этого устройства является несрабатывание устройства при неполадках внутри него.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности защиты трехфазного электродвигателя от несимметричного режима.

Для достижения этого технического результата в устройстве защиты трехфазного электродвигателя от несимметричного режима, содержащем резистивно-емкостной фильтр напряжения обратной последовательности, присоединенный к источнику трехфазной сети, два трансформатора тока, включенных в два фазных провода, два герконовых реле, обмотки которых подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока, а контакты шунтируют резисторы фильтра, выпрямительный мост, подключенный к выходу фильтра напряжения обратной последовательности, накопительный конденсатор с разрядным сопротивлением, присоединенный к выходу выпрямительного моста, конденсатор и исполнительный орган, фазометр, подключён к трансформатору тока и фазному проводу, двумя биполярными транзисторами разной структуры и двумя оптронами, присоединенными к выходу фазометра, причем фоторезисторы оптронов шунтируют эмиттерные переходы транзисторов, включенных по схеме аналога динистора и зашунтированных вторым конденсатором, а обмотка исполнительного элемента подключена к накопительному конденсатору через аналог динистора, в устройство дополнительно введены кнопки в плечах фильтра напряжения обратной последовательности параллельно одному из резисторов. Фазометр содержит два компаратора, 2И-НЕ, интегратор и аналоговую ячейку памяти, причем выходы компенсаторов подключены к трансформатору тока и фазному проводу, а их выходы через четыре логических элемента 2И-НЕ, интегратор и аналоговую ячейку памяти - к цепи управления оптронами.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2. На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства. На фиг.2 показаны пороги срабатывания компараторов.

Устройство содержит фильтр 1 напряжения обратной последовательности, состоящий из двух пар резисторов и двух конденсаторов, входы которого подключены к силовой сети, питающей электродвигатель 2. В двух фазах электродвигателя 2 установлены трансформаторы 3 и 4 тока, нагруженные обмотками герконовых реле 5 и 6. Контакты герконовых реле 5 и 6 шунтируют одни из резисторов фильтра 1 напряжения обратной последовательности. Параллельно другим резисторам фильтра 1 напряжения обратной последовательности подключены кнопки 7 и 8. К выходу фильтра 1 напряжения обратной последовательности через выпрямитель 9 подключен накопительный конденсатор 10 и разрядный резистор 11. К выходу трансформатора 4 тока и фазному провода 12, в разрыв которого включен трансформатор 4 тока, подключен фазометр 13, выполненный на микросхемах. Выход фазометра 13 нагружен светодиодами оптронов 14 и 15, фоторезисторы которых шунтируют эмиттерные переходы транзисторов 16 и 17, образующих аналог динистора, зашунтированного конденсатором 18. Накопительный конденсатор 10 через транзисторы 16 и 17 подключен к исполнительному элементу 19, управляющего работой магнитного пускателя с контактами 20.

Фазометр 13 содержит два компаратора 21 и 22, четыре логических элемента 2И-НЕ 23-26, интегратор 27, аналоговую ячейку памяти, выполненную на повторителе 28, конденсаторе 29, резисторе 30 и ключе 31.

Устройство работает следующим образом.

После включения магнитного пускателя 20 по силовым цепям электродвигателя 2 протекает ток. При этом величина вторичного тока трансформатора 3 и 4 недостаточна для замыкания герконовых реле 5 и 6. При симметричном питающем напряжении на выходе фильтра 1 напряжения обратной последовательности существует напряжение небаланса, до которого заряжается конденсатор 10. Величина этого напряжения недостаточна для открывания аналога динистора, выполненного на транзисторах 16 и 17 разной структуры, поэтому изменений в работе устройства не происходит.

Длительная несимметрия питающих напряжений при той потребляемой мощности приводит к увеличению напряжения на выходе фильтра 1 напряжения обратной последовательности. С выдержкой времени конденсатор 8 заряжается до амплитудного значения напряжения обратной последовательности. Как только это значение достигает напряжения срабатывания аналога динистора, выполненного на транзисторах 16 и 17, конденсатор 18 разряжается на исполнительный элемент 19, контакты которого отключают магнитный пускатель с контактами 20, останавливая двигатель 2. То же происходит при проверке путем зажатия одной из кнопок 7 или 8.

Однако для двигателей с рабочей машиной, имеющих вентиляторную характеристику, например погружных насосов, при возникновении несимметричного режима из-за увеличения скольжения происходит уменьшение потребляемой мощности (уменьшение коэффициента загрузки), поэтому такие двигатели могут длительно работать с другим, более высоким значением коэффициента несимментрии. Следовательно, необходимо увеличить напряжение срабатывания порогового элемента - аналога динистора.

С этой целью эмиттерные переходы транзисторов зашунтированы фоторезисторами оптронов. Сопротивление резисторов меняется в зависимости от коэффициента загрузки двигателя, о которой можно судить в зависимости от величины угла сдвига между током и напряжением. При уменьшении коэффициента загрузки увеличивается угол фазного сдвига между током и напряжением (кривые 1 и 2, фиг.2). С помощью компараторов 21 и 22 получают прямоугольные импульсы (кривые 3 и 4, фиг.2). Логические элементы 2И-НЕ 23-26 преобразуют два входных сигнала в прямоугольные импульсы, ширина которых пропорциональна углу сдвига фаз между током и напряжением (кривая 5, фиг.2). С помощью интегратора, выполненного на операционном усилителе 27, происходит интегрирование полученных импульсов (кривая 6, фиг.2), а аналоговая ячейка памяти, выполненная на повторителе 28, осуществляет изменение напряжения (кривая 7, фиг.2). Устройство работает при изменении угла от 0 до 90°.

Увеличение напряжения на выходе фазометра 13 приводит к возрастанию потока освещенности фоторезисторов оптронов 14 и 15 и возрастанию напряжения срабатывания аналога динистора. Для исключения ложного срабатывания при больших скоростях нарастания напряжения аналог динистора зашунтирован конденсатором 18. Так как значение порогового напряжения аналога динистора изменилось в соответствии с коэффициентом загрузки двигателя, то устройство для защиты трехфазного электродвигателя от несимметрии питающих напряжений сработает при другом, более высоком значении коэффициента несимметрии, исключив тем самым ложные срабатывания устройства при малых загрузках.

Источник информации

1. А.с. СССР №1274062, Н02Н 7/08, 1986, Б №44 - прототип.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от несимметричного режима, содержащее резистивно-емкостной фильтр напряжения обратной последовательности, присоединенный к источнику трехфазной сети, два трансформатора тока, включенных в два фазных провода, два герконовых реле, обмотки которых подключены к вторичным обмоткам трансформаторов тока, а контакты шунтируют резисторы фильтра, выпрямительный мост, подключенный к выходу фильтра напряжения обратной последовательности, накопительный конденсатор с разрядным сопротивлением, присоединенный к выходу выпрямительного моста, конденсатор и исполнительный орган, устройство снабжено фазометром, подключенным к трансформатору тока и фазному проводу, двумя биполярными транзисторами разной структуры и двумя оптронами, присоединенными к выходу фазометра, причем фоторезисторы оптронов шунтируют эмиттерные переходы транзисторов, включенных по схеме аналога динистора и зашунтированных вторым конденсатором, а обмотка исполнительного элемента подключена к накопительному конденсатору через аналог динистора, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены кнопки, шунтирующие резисторы в фильтре напряжения обратной последовательности.