Способ защиты трехфазного потребителя от изменения чередования и обрыва фаз и устройство для его осуществления

Способ защиты трехфазного потребителя от изменения чередования и обрыва фаз и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

И ЗОВРЕТЕ И Иэе

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистические

Республик (ii)902136 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 300480 (21) 2919488/24-07 с присоединением заявки яй (23) Приоритет

Опубликовано 300182. бюллетень яе 4

Дата опубликования описания 3Q0182 (5 l ) M. Кл.

Н 02 Н 3/24

3Ъоудеротеенный коиитет

СССР ао делан изобретений и открытий (53) УД К 621. 316. .925(088.8) (72) Авторы изобретения

О.Я.Каретный, N.Í.Ãàøêîâ, E.À.Ãåëüìàí и А, А.КЗЙЙь !."-.; 1 .

P(| (Всесоюзный научно-исследовательский и проЬяутто- " "конструкторский институт по автоматизиров нноЫу.-. .:;,.;,. .,-,, " t электроприводу в промышленности, сельско хозщйстцв,-;-,„

"- " - 4 r.йл и на транспорте "ВНИИэлектропривод" (73) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ

ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЧЕРЕДОВАНИЯ И ОБРЫВА ФАЗ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных тиристорных преобразователей в системах автоматического управления, например, в станках и машинах термической резки с программным управлением.

Известен способ защиты трехфазных потребителей, основанный на включении измерительных элементов в каждую фазу (1 ). Однако данный способ характеризуется большой сложностью, так как необходимы измерительные элементы (например, трансформаторы тока) по числу фаз, и, кроме того, не позволяет выявить изменение чередования фаз, поскольку измеряются амплитудные, а не фазовые характеристики сигналов.

Известно устройство для защиты трехфаэной электроустановки от изменения чередования и обрыва фаз, со держащее трехфазный выпрямитель, подключенный к фазам трехфазной се-, Я. ти, тиристоры, резисторы и исполнительный орган - реле, обмотка которого через последовательно соединенные тиристоры включена в нулевой провод, а управляющий электрод каждого тиристора через резистор и дополнительно введенный диод подключен к соответствующей фазе (2 ).

Недостатком указанного устройства является необходимость нулевого провода, что не позволяет использовать его для трехфазных потребителей, соединенных треугольником, и, кроме того, оно характеризуется большой сложностью и низкой надежностью, так как содержит большое количесгво полупроводниковых приборов.

Наиболее близкими к предлагаемым являются способ защиты трехфазных потребителей от непалнофазных режимов работы и устройство для его осуществления (3).

Известный способ основан на измерении пульсации выпрямленного напря3 902136 жения трехфазной сети путем формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, а в качестве другого сравниваемого сигнала принимают постоянный сигнал в диапазоне изменения амплитуды мгновенных значений выпрямленных фазных напряжений, и их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при уменьшении частоты

Которого получают выходной сигнал.

Устройство для осуществления указанного способа содержит конденсатор, полупроводниковые приборы, испол- нительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения, а к выходу транзистора через конденсатор подключен исполнительный орган.

Недостатком известного технического решения являются необходимость дополнительного источника постоянного тока и невозможность выявлять измене- ние чередования фаз, так как пульсации выпрямленного напряжения не зависят от чередования фаз.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей при одно30 временном упрощении и повыц, .внии надежнос ти .

Указанная цель достигается тем, что в способе защиты трехфазного потребителя от изменения чередования и обрыва фаэ, основанном на измерении выпрямленного напряжения трехфазной сети путем формирования раз-. ности двух сигналов и получении выходного сигнала при превышении раз40 ностью порогового значения, сравниваемые сигналы формируют из напряжений двух фаэ путем сдвига последних до совпадения, а их разность формируют в виде среднегс» значения пульсирующего напряжения, при увеличении среднего значения которого получают выходной сигнал.

Устройство, реализующее -предлагаемый способ, содержащее конденсатор, три резистора полупроводниковый при. бор — диод и исполнительный орган— реле, дополнительно снабжено вторым конденсатором, причем одна из фаз через последовательно соединенные первый конденсатор, первый резистор, второй конденсатор и третий резистор подключена к фазе опережающей указанную выше, а точка соединения первого

4 резистора со вторым конденсатором через второй резистор связана с фазой, отстающей от указанной первоначально, при этом точки соединения первого конденсатора с первым резистором и второго конденсатора с третьим резистором подключены к мостовому выпрямителю, к выходу которого подключен исполнительный орган — реле.

На фиг. 1 изображена векторная диаграмма токов и напряжений; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На чертеже приняты следующие обозначения: 0, О>, l„! — напряжения соответственно в фазах А, В и С,"

0 — напряжение на пефвом реэйсторе, ОС1- напряжение на первой емкости, l, 1С - токи соответственно в фазах А и С, URq- напряжение на третьем резисторе; Ог - напряжение на втором конденсаторе, oL — угол между векторами напряжения и тока в фазе А; с,1 — угол между векторами напряжения и тока в фазе С.

Устройство содержит первый конденсатор 1 первый 2, второй 3 и третий 4 резисторы, второй конденсатор 5> выпрямительный мост 6 и исполнительный орган — реле 7.

В устройстве точки соединения первого конденсатора 1 с первым резистором 2 и третьего резистора 4 со вторым конденсатором 5 связаны со входом выпрямительного моста 6, выход которого связан с исполнительным органом — реле 7, точка соединения первого резистора 2 со вторым конденсатором 5 связана через второй резистор 3 с фазой В, а фазы А и С связаны соответственно с первым конденсатором 1 и третьим резистором 4.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

При нормальном чередовании и наличии всех фаз питающей трехфазной сети на активно-реактивных элементах делителя, включенного звездой, получают напряжения, сдвинутые относительно соответствующих напряжений сети как показанс на фиг. 1.

Напряжение О „формируется из напряжения UA путем фазового сдвига последнего на 60 эл.град. в сторону опережения, а напряжение 0 формируется из напряжения Ос путем фазового сдвига последнего на 60 эл.град. в сторону отставания, и таким обра902136 где В

5 зом напряжения 0,1и U оказываются равными по величине и совпадают по фазе, а следовательно, разность этих напряжений равна нулю.

При изменении чередования фаз, S как видно из векторной диаграммы фиг. 1, между векторами Оп и 0С появляется фазовый сдвиг, равный

120 эл.град. и их разность равна синусоидальному напряжению, которое 10 после выпрямления становится пульсирующим, среднее значение которого достаточно для срабатывания порогового устройства.

При обрыве фазы В точка 0 на век- !% торной диаграмме смещается вдоль вектора Ор, что приводит к появлению между векторами Ооли Ог фазового сдвига, равного 60 эл.град. При этом также формируется пульсирующее напря- 20 .жение, среднее значеиие которого достаточно для срабатывания порогового устройства.

При обрыве фазы А или С одно из напряжений Орл или ОС оказывается нескомпенсированным и из него формируется выходной сигнал.

Устройство, реализующее предлагае-. мый способ, функционирует следующим образом. — сопротивление первого резистора 2, 1

Х = — — емкостное сопротивлеС1 СоС,1 ние первого конденса тора 1 1,Ж вЂ” частота сети, С1 — емкость первого конденсатора 1);

Х = — — емкостное сопротивлеса. ILd Ce ние второго конденсатора 5, R

2 — сопротивление второго резистора 3, R

3 — сопротивление третьего резистора 4.

В этом случае разность между сигналами О Аи U равна нулю или близка к нулю.

При изменении последовательности чередования фаэ или обрыве фазы указанное выше соотношение напряжений нарушается и на выходе выпрямительного моста появляется сигнал, достаточный для срабатывания реле 7.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для его реализации позволяют надежно защищать трехфазные потребители от изменения чередования фаэ и неполнофаэных режимов работы.

Благодаря включению цепи последовательно соединенных конденсатора 1 и, резистора 2 в фазу А напряжение 13,.нара- 3S зисторе 2 оказывается сдвинутым по фазе в сторону опережения по отношению к напряжению 0 д, с помощью цепи последовательно соединенных резистора

4 и конденсатора 5 напряжение Ог 4О на конденсаторе 5 оказывается сдвинутым по фазе в сторону опережения относительно напряжения ОС. Разность напряжений 0,1и 0< выпрямляется мостом 6 и подается на реле 7, которое срабатывает при превышении средним значением выпрямленного напряжения порога срабатывания реле. Для того, чтобы при наличии всех фаз и их правильном чередовании напряжения 0 я1 SÎ и 0 2были равны по величине и совпадали по фазе, необходимо, чтобы между номиналами элементов устройства выполнялось соотношение

Х„= l3 Л

Хса = R4

R2 ° 1 1З Л

R3 1 С 11

Формула,изобретения

1. Способ защиты трехфазных потребителей от изменения чередования и обрыва фаз, основанный на измерении выпрямленного напряжения трехфаэной сети путем формирования разности двух сигналов и получении выходного сигнала при превышении разностью порогового значения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при одновременном упрощении и повышении надежности, упомянутые сравниваемые сигналы формируют из напряжений двух фаз путем сдвига последних до совпадения, а их разность формируют в виде среднего значения пульсирующего напряжения.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее конденсатор, диоды, три резистора, соединенные в звезду и подключенные к фазам сети и исполнительный орган — реле, t о т л и ч а ю щ е е с я тем, что

902136 оно снабжено вторым конденсатором, причем одна из фаз через последовательно соединенные первый конденсатор, первый резистор, второй конденсатор и третий резистор подключена к фазе, опережающей указанную выше, а точка соединения первого резистора со вторым конденсатором через второй резистор связана с фазой, отстающей от укаэанной первоначально, >0 при этом точки соединения первого конденсатора с первым резистором и второго конденсатора с третьим резистором подключены к мостовому выпрямителю, к выходу которого подключен исполнительный орган — реле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Могилевский Г.В., Райнин В.Е, и др. Бесконтактные устройства защиты для низковольтных электрических аппаратов . М., "Энергия", 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В686117, кл. Н 02 Н 7/09, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

9663014, 1979.

902136

° °

° °

Составитель Т.Щеголькова

Редактор Л.Пчелинская Техред М. Гергель Корректор А.Дэятко

Закаэ l240l/65 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4