Устройство для максимальной токовойзащиты трехфазного электродвигателя

Патент 815820

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()815820 (61) Дополнительное к авт. свид-вувЂ” (51) М. Кл.з

Н 02 Н 3/08

Н 02 Н 3/38 (22) Заявлено 25.06.79 (21) 2785515/24-07 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) ПриоритетвЂ” (53) УДК 621.316. .925 (088.8) Опубликовано 23.03.81. Бюллетень №11

Дата опубликования описания 27.03.81 по делам изооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

И. И. Коваленко, Н. П. Ольховик и Я. С. Риман

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ

ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к устройствам защиты трехфазных электродвигателей от токов короткого замыкания и неполнофазных режимов работы электродвигателя.

Для исключения ложных срабатываний таких защит от переходных процессов, возникающих при пусковых режимах электродвигателей, требуется выбирать высокие коэффициенты надежности.

В протяженных шахтных низковольтных сетях с ограниченными сечениями пусковые токи мощных электродвигателей соизмеримы с токами короткого замыкания. Поэтому при коэффициенте надежности защиты К„=

= 1,3 вЂ” 1,5, коэффициент чувствительности защиты оказывается в большинстве елучаев меньше требуемой величины.

Известно устройство максимальной токовой защиты УМЗ для отстройки от переходных процессов в сети, возникающих при пусковых режимах электродвигателей, в которой достаточен коэффициент надежности К„= 1,1. Это позволяет значительно расширить зону действия защиты (1).

Однако известное устройство максимальной токовой защиты не реагирует на неполнофазные режимы электродвигателей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для направленной защиты сети переменного тока от короткого замыкания, содержащее включенные в каждой фазе защищаемой сети соответственно измерительный трансформатор напряжения, вторичная обмотка которого через резистор подключена к базаэмиттерному переходу транзистора, измерительный трансформатор тока, вторичная обмотка которого зашунтирована первым резистором и через второй резистор подключена одним выходом к первому входному полюсу полупроводникового выпрямительного моста, к входным полюсам которого подключены эмиттер и коллектор указанного транзистора, а также исполнительный орган, введен рези стор ный делитель напряжения, одно плечо которого зашунтировано конденсатором, включенным между объединенными вторыми выходными полюсами упомянутого полупроводникового выпрямительно2о го моста и общей точкой вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока,. а исполнительный орган через дополнительно введенные по числу фаз диоды, соединенные по схеме звезды, включен параллельно вторичным обмоткам измерительных трансформаторов тока, причем е"o управляемый вход подключен к средней точке указанного резисторного делителя напряжения (2) .

Недостатком известного устройства является то, что нижний предел уставок защиты должен быть выше значения пускового тока электродвигателя. Поэтому она не может обеспечить защиту от неполнофазных режимов электродвигателей.

Цель изобретения вЂ” повышение чувствительности к токам короткого замыкания и неполнофазным режимом работы электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя, содержащем в каждой фазе преобразователь тока, выполненный в виде трансформатора тока, вторичная обмотка которого зашунтирована резистором, вторичные обмотки трансформаторов тока соединены в звезду и.к выходу каждой из них подключены первый зажим балластного резистора и один из входов трехфазного выпрямителя, положительный полюс которого соединен с первым зажимом исполнительного блока, отрицательный полюс соединен с обшей точкой схемы, к которой также подключены зажим измерительного блока и второй зажим исполнительного блока, вход последнего подключен к выходу измерительного блока, вход которого подключен к выходу сумматора, три входа которого соединены с первыми зажимами фазных фазочувствительных ключей, входы которых подключены к выходам трех преобразователей напряжения, входы последних подключены к фазам электродвигателя, вторые зажимы .балластных резисторов соединены с первыми зажимами фазных фазочувствительных ключей, вторые зажимы которых соединены между собой и подключены к общей точке схемы, причем каждый из упомянутых трех преобразователей напряжения выполнен в виде резистора, зашунтированного конденсатором, указанный сумматор вь1полнен в виде трех диодов, аноды которых являются входами сумматора, катоды соединены между собой и представляют выход сумматора, каждый из фазочувствительных ключей выполнен в виде двух диодов, тиристора и резистора, включенного в цепь управляющего электрода тиристора, соединенного с катодом, который вместе с анодом первого диода подключен к общей точке схемы, катод последнего и анод второго диода соединены с выходом преобразователя напряжения, катод второго диода подключен к управляющему электроду тиристора, анод которого подключен ко второму зажиму соответствующего балластного резистора и аноду диода сумматора.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя со815820 держит в каждой фазе преобразователь 1 тока, преобразователь 2 напряжения, фазные фазосравнивающие ключи 3, балластный резистор 4, сумматор 5, трехфазный выпрямитель 6, измерительный блок 7, исполнительный блок 8.

Преобразователь 1 тока выполнен в виде трансформатора 9 тока, вторичная обмотка которого зашунти рова на резистором 10, вторичные обмотки трансформаторов тока соединены в звезду и к выходу каждой из них подключен первый зажим балластного резистора 4 и один из входов трехфазного выпрямителя 6.

Установленные в каждой фазе преобразователи 2, напряжения выполнены в виде

15 резистора 11, зашунтированного конденсатором 12, входы преобразователей 3 напряжения подключены к фазам электродвигателя, а выходы вЂ” к входам фазных фазосравниваюших ключей 3.

Каждый из фазовых фазосравнивающих

20 ключей 3 выполнен в виде диодов 13 и 14, тиристора 15 и резистора 16, включенного в цепь управляющего электрода тиристора 15. Управляющий электрод и катод тиристора 15 соединены между собой и вместе с анодом диода 13 подключены к общей

25 точке схемы, катод диода 13 и анод диода 14 соединены с выходом преобразователя 2, напряжения, катод диода 14 подключен к управляющему электроду тиристора 15, анод которого подключен ко второму зажиму з0 балластного резистора 4 и входу сумматора 5.

Сумматор выполнен в виде трех диодов 17, аноды которых являются входами сумматора 5, а катоды соединены между собой и представляют выход сумматора 5, который подключен к входу измерительного блока ?.

Измерительный блок 7 выполнен в виде последовательно соединенных регулируемого резистора 18 и зашунтированного сглаживающим конденсатором 19 нерегулируемого

40 резистора 20, параллельно которому через диод 21 и стабилитрон 22 присоединен второй конденсатор 23, точка соединения анода стабилитрона 22 и одной из обкладок конденсатора 23 является выходом измеритель45 ного блока 7, который подключен к входу исполнительного блока 8.

Исполнительный блок 8 выполнен в виде тиристора 24, на управляющий электрод которого подается сигнал с выхода измерительного блока 7, анод тиристора 24 подключен к точке соединения катода стабилитрона 25 и первого зажима резистора 26, катод этого тиристора подключен к управляющему электроду тиристора 27, в анодную цепь которого включен один из зажимов исполнительного реле 28, другой зажим которого подключен к второму зажиму резистора 26 и положительному полюсу трехфазного выпрямителя 6. В управляющие переходы тиристоров 24 и 27 включены ре815820

Формула изобретения

5 зистор. 29 и 30, соответственно. Отрицательный полюс трехфазного выпрямителя 6, зажим исполнительного блока 8 и зажим измерительного блока 7 подключены к общей точке схемы.

Устройство для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя работает следующим образом.

В зависимости от режима нагрузки изменяются по величине токи и углы сдвига фаз между токами и напряжениями. При нагрузках электродвигателей, не превышающих номинальную, углы сдвига фаз между напряжением и током изменяются в пределах от 22 до 32 . При перегрузках электродвигателей, соответствующих 1,2 вЂ” 2 кратному значению номинального тока, углы сдвига фаз между напряжением и током составляют

20 вЂ” 38 . При включении электродвигателей пусковые токи превышают номинальные в 5 вЂ” 7 раз, а углы сдвига фаз между напряжением и пусковыми токами составляют

53 вЂ” 76, а лри предельном сопротивлении сети превышают 45 . При коротком замыкании величина аварийных токов ограничивается только сопротивлением сети, а углы сдвига фаз между напряжением и током короткого замыкания составляют 0 вЂ” 26 .

Если в выбранный момент положительного лолупериода выполняется отсечка тока через измерительный блок 7, то среднее значение тока через измерительный блок 7 зависит не только от абсолютной величины первичного тока, но и от угла сдвига между напряжением и током. Момент отсечки вторичного тока трансформаторов тока 9 выбирается таким, чтобы среднее значение тока через измерительный блок 7 в нормальном и пусковом режимах электродвигателей был меньше тока срабатывания устройства защиты, а при коротком замыкании или в неполнофазном режиме работы двигателя достигал тока срабатывания.

Отсечка токов через измерительный блок

7 всех фаз в каждый из полупериодов выполняется фазными фазосравниваюшими ключами 3. ОтСечка выполняется тогда, когда на управляюший электрод тиристора 15 подается отпираюшее напряжение.

Соответствующий тиристор 15 открывается и шунтирует измерительный блок 7.

Токи через отдельные диоды 14, включенные по схеме трех выпрямителей, могут проходить в интервале 120 электрических градусов, а углы отсечек тока через измерительный блок 7 защиты для каждой фазы определяются промежутком до 120 электрических градусов. В этом случае среднее значение тока через измерительный блок 7 опре-, деляется интегралом с момента перехода блока в каждой фазе через нуль до момента отсечки тока а д.р = вЂ” 3, Sin(et- п)д ., ЕМУ(4ф), aR23

Ф р

З0

6 где 3,3 вЂ” максимальное и действуюшее значение тока в защищаемом объекте; п вЂ” коэффициент трансформации;

Мр вЂ” угол сдвига фазы тока ло отношению к напряжению в определенном режиме. работы нагрузки; С вЂ” угол отсечки тока.

Уставку тока срабатыва ния устройства зашиты устанавливают с помошью регулируемого резистора 18 измерительного блока 7. Если в измерительном блоке 7 ток достигает величины тока срабатывания, то напряжение на стабилитроне 22 становится больше напряжения его стабилизации. В связи с этим через улравляюший электрод тиристора 24 протекает отпирающий его ток.

Тиристор 24 отпирается, что приводит к открытию тиристора 27 и срабатыванию исполнительного реле 28.

Предлагаемое устройство для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя обладает ° повышенной чувствительностю к токам короткого замыкания и неполнофазным режимом работы электродви гателя.

Устройство для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя, содержашее в каждой фазе преобразователь тока, выполненный в виде трансформатора тока, вторичная обмотка которого зашунтирована резистором, вторичные обмотки трансформаторов тока соединены в звезду и к выходу каждой из них подключены первый зажим балластного резистора и один из входов трехфазного выпрямителя, положительный полюс которого соединен с первым зажимом исполнительного блока, отрицательный полюс соединен с общей точкой схемы, к которой также подключены зажим измерительного блока и второй зажим исполнительного блока, вход последнего подключен к выходу измерительного блока, вход которого подключен к выходу сумматора, трн входа которого соединены с первыми зажимами фазных фазочувствительных ключей, входы которых подключены к выходам трех преобразователей напряжения, входы последних подключены к фазам электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности к токам короткого замыкания и неполнофазным режимам работы электродвигателя, вторые зажимы балластных резисторов соединены с первыми зажимами фазных фазочувствительных ключей, вторые зажимы которых соединены между собой и подключены к общей точке схемы, причем каждый из указанных трех преобразователей напряжения выполнен в виде резистора, зашунтирова нного конденсатором, указанный сумматор выполнен в виде трех диодов, аноды которых являют8 1 5820

Составитель Л. Воропаева

Редактор Г. Волкова Техред А. Бойкас Корректор E. Рошко

Заказ 691/84 Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ся входами сумматора, катоды соединены между собой и представляют выход сумматора, каждый из фазочувстви;ельных ключей выполнен в виде двух диодов, тиристора и резистора, включенного в цепь управляющего электрода тиристора, соединенного с катодом, который вместе с анодом первого диода подключен к общей точке схемы, катод последнего и анод второго диода соединены с выходом преобразователя напряжения, катод второго диода подключен к управляющему электроду тиристора, анод которого подключен ко второму зажиму соответствующего балластного резистора и аноду диода сумматора.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертизе

1. Риман Я. С. Защита подземных электрических угольных шахт. M., «Недра», 1977, с. 89 вЂ” 96.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2621433/24-07, кл. Н 02 Н 3/16, Н 02 Н 3/38, 29.12.78.