Устройство для защиты электродвигателя от работы на двух фазах

Устройство для защиты электродвигателя от работы на двух фазах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е < 904076

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социвлистнчесиик

Респубпин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. санд-ву (5l)M. Кл. (22) Заявлено 0802.78 (213 2577654/24-07

Н 02 Н 7/08 с присоеанненнем заявки М (23) Приоритет тосудерстеанныН комитет

СССР ео делен нзабретеннй и открмтнв

Опубликовано 070282 Ьтоллетень И -5

Дата опубликования описания 07.0282 ° (53) УДК 621.316 ° .925(088.8) (72) Авторы изобретения

П. С.Голембиовский, В.Н.Лушпай и В.И.Попо

Пентральное проектно-конструкторское бюро

Производственного объединения "СоюзэнергоаЬтомфйщф, -";;,,: -. ! (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ОТ РАБОТЫ НА ДВУХ ФАЗАХ

Изобретение относится к электроэнергетике, а более конкретно к релейной защите, и предназначено в первую очередь для отключения электродвигателей строительньгс механизмов мощностью до 100 кВт с номинальным напряжением 380 В при исчезновении одной фазы питания.

Устройство может найти применение для защиты электродвигателей собственных нужд электростанций, а так l0 же электродвигателей предприятий различных отраслей промышленности и сельского хозяйства с напряжением

380 В и любых других напряжений.

Известно реле контроля фаз ЕЛ-8, использующее фильтр напряжения обратной последовательности, предназначенное для защиты асинхронных двигателей от однофазных режимов.

Реле срабатывает при асимметрии на= пряжений трехфазной системы и может срабатывать при обрыве одной фазы питания электродвигателя Ll) .

Недостаток реле — оно может отказать при обрыве одной фазы питания, если двигатель находился в работе, из-за наличия индуктированной ЭДС в обмотке электродвигателя поврежденной фазы, близкой по абсолютйой величине к номинальному напряжению.

Для защиты электродвигателей строительных механизмов оно,вообще непригодно не только из-за возможности отказа, но и по самому принципу действия, так как они реагируют на нарушение симметрии трехфазного питания, а также нарушения на строительствах очень часты и при отсутствии повреждений вследствие неравномерного распределения однофазной нагрузки, например сварочных аппаратов. Снижение напряжения при этом (или несимметрия токов1 может превысить уставку реле и они отключат большое. число неповредившихся электродвигателей ложно, что приведет к. нарушению технологического процесса, 904076

Трансформаторы выполнены с сердечниками из трансформаторной стали.

На фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 — векторные диаграммы токов и напряжений и аварийHoго режимов.

Устройство для защиты электродвигателя (фиг.1) состоит из трех промежуточных трехобмоточных трансформаторов 1-3 тока с сердечниками из трансформаторной стали, первичные обмотки которых включены последовательно в фазы статора защищаемого электродвигателя 4. Для мощных электродвигателей первичные обмотки промежуточных трансформаторов тока включают через обычные измерительные трансформаторы тока.

Вторичные обмотки промежуточных трансформаторов тока соединены между собой попарно согласно-последоватеЛьно на сумму ЭДС. Все вторичные обмотки зашунтированы резисторами 5-10 соответственно. Каждая пара обмоток, через однополупериодные выпрямители

I1-I3 подключена на один из трех вводов диодов 14-16 элемента И-HE. Между выпрямительными диодами и диодами элемента И-НЕ включены резисторы

I 7-191 открывающие элемент И-НЕ цепей.

Все эти резисторы включены одним концом на общий нулевой провод вторичных обмоток трансформаторов и землю

I схемы. Параллельно каждому резистору, соответственно, включены конденса- торы 20-22 для создания временной задержки. Элемент И-НЕ своим общим проводом включен на пороговый элемент 23, который в свою очередь включен на промежуточное выходное реле 24.

Цель изобретения — упрощение конструкции и технологии изготовления 36 и повышения помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты электродвигателя от работы на двух фазах, содержащее три промежуточных трехобмоточных трансформатора тока с сердечниками, первичные обмотки которых включены в цепь питания электродвигателя, вторичные обмотки, зашунтированные резисторами, функцио- gp нально связаны с однополупериодными выпрямителями, к выходу которых через резисторы,.соединенные s звезду, функционально присоединен пороговый элемент с выходным реле, дополнительно введены конденсаторы и элемент

И-НЕ, вторичные обмотки трансформаторов каждой из фаз соединены между собой попарно согласно-последовательно на сумму ЭДС, соответственно одЭ 56 на вторичная обмотка первой фазы соединена с одной из,вторичных обмоток второй фазы, а вторая вторичная обмотка первой фазы — со вторичной обмоткой третьей фазы, при этом конSS .денсаторы шунтируют упомянутые резисторы, между которыми и входом порогового элемента включен элемент

И-НЕ.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является за— щита трехфазных двигателей однофазного режима. Эта защита содержит три трехобмоточных трансформатора тока с сердечниками с прямоугольной петлей гистереэиса на ферритовых кольцах, являющиеся пик-трансформаторами, выпрямители и пороговый элемент — одновибратор с усилителем !О и реле на выходе. Посредством сравнения импульсов достигается выявление фазы пика (23.

Недостатками этой защиты являются ее относительная сложность, невысо- !5 кая помехоустойчивость, большие неудобства в эксплуатации, так как для исключения ложной работы защиты при появлении одиночных импульсов; которые могут возникать при коротких за- щ мыканиях в сети, коммутации мощных электродвигателей, сварке, требуется в условиях эксплуатации очень точная настройка порогового элемента для чего необходим высококвалифицирован- 23 ный персонал и наличие сложной радиотехнической аппаратуры.

Пороговый элемент может быть применен любой, самый простой, например двухкаскадный усилитель постоянного тока на двух транзисторах или триггер Шмитта, или любой другой моностабильный триггер с реле на выходе, l контакт которого включен в цепь управления электродвигателя, например магнитного пускателя.

Устройство защиты элек тродвигателя работает следующим образом.

До включения электродвигателя промежуточные трансформаторы 1-3 тока током не обтекаются, устройство не действует и разрешает производить включение электродвигателя (цепь управления пускового аппарата элект904076 6

55 родвигателя, например магнитного пус1 кателя, заводится через размыкающийся контакт выходного реле 24) . После включения электродвигателя первичные обмотки промежуточных трансформаторов 1-3 тока обтекаются токами фаз статора электродвигателя (векторная диаграмма нормального режима на фиг.2,0) . Токи первичных обмоток преобразуются в синфаэные с ними синусоидальные ЭДС во вторичных обмотках ГдЬЕд, I b ; 1еЬЕ0. Так как вторичные обмотки промежуточных транР сформаторов тока разных фаз включены попарно согласно-последовательно, то на выходе каждой пары обмоток получаются суммарные ЭДС Ед + Ее,„

E + Ее, Е + Ед. Полученные ЭДС выпрямляются выпрямителями 11-13, сглаживаются конденсаторами 20-22 и поступают на диоды 14-16 элемента

И-НЕ, запирая все входы элемента, пороговый элемент 23 остается в закрытом состоянии, выходное реле 24 не срабатывает, электродвигатель остается в работе.

При аварийном режиме — обрыве какой-либо фазы питания в процессе ( эксплуатации или до включения электродвигателя (например, обрыв провода, нарушение контакта перегорания предохранителя в одной из фаз) ток в повредившейся фазе исчезает,а в двух других фазах вне зависимости от схемы соединения обмоток электродвигателя токи изменяют свое направление на взаимно противоположное, т. е. сдвинуты на о

180 (векторная диаграмма аварийного режима для случая обрыва фазы А на фиг.2,4 ) . Как видно из векторной диаграммы ток ?А отсутствует, токи

I и I равны по абсолютной величине и противоположны по фазе. Соответствующие этим токам синфазные с ними ЭДС Е и Ес также равны между собой по абсолютной величине и противоположны по направлению. Суммарная ЭДС этой пары равна нулю. Это дает возможность выделить получающийся однофазный режим от всех других несимметричных режимов. Благодаря равенству нулю суммарной ЭДС сигнал запрета с одного из входов элемента И-.НЕ будет снят (в данном примере вход 15), элемент И- НЕ, а вместе с ним и пороговый элемент 23 откроются, выходное реле 24 сработает и своими размыкающимися контакта-

?0

?5

1 ми ра зорв ет цепь управления (например, цепь катушки магнитного пускателя) . Двигатель отключится . Вторая пара замыкающихся контактов подаст импульс сигнала аварии. При обрыве других фаз действие устройства gíàлогично. Так достигается своевременное выявление обрыва одной из фаз питания и отключение электродвигателя от сети, что предотвращает его сгорание от токов перегрузки.

Устройство не критично к очередности включения фаз, благодаря чему проверка чередования фаз при наладке устройств и при эксплуатации не требуется. Устройство не реагирует на все другие виды несимметричных

Ю режимов, т. е. обладает абсолютной селективностью.

Предлагаемое устрбйство защиты электродвигателей отличается от известного своей простотой, надежностью, помехоустойчивостью, облегчением эксплуатации и наладки, что достигается благодаря применению промежуточных трансформаторов тока с сердечниками из обычной трансформаторной стали и метода выявления фазы тока посредством простого суммирования синусоидальных ЭДС без применения элементов импульсной тех.ники, требующих при наладке примене" ния сложной радиотехнической аппара туры.

Ожидаемая экономическая эффективHocTh от внедрения устройства только за счет экономии на ремонте электродви ателей весьма высока. В действительности она еще выше, если учесть экономию на ликвидации простоев строительных механизмов из-за необходимости замены повредившихся электродвигателей и ликвидации простоев строительных бригад.

При использовании предлагаемого устройства,и в других отраслях промышленности суммарная экономичная эффективность возрастет во много раз.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты электро; двигателя от работы на двух фазах, содержащее три промежуточных трехобмоточных трансформатора тока с сердечниками, первичные обмотки которых ! включены в цепь питания электродви"90407 б гателя, вторичные обмотки, эашунтироваиные резисторами, функционально связаны с однополупериодными выпрямителями, к выходу которых через резисторы, соединенные в звезду, функционально присоединен пороговый элемент с выходным реле, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе и упрощения конструкции, дополнительно введены конденсаторы и элемент И-НЕ, вторичные обмотки трансформаторов каждой из фаз соединены между собой попарно согласно-последовательно на сумму ЭДС, соответственно, одна вторичная обмотка первой фазы соединена с одной иэ вторичных обмоток второй фазы, а вторая вторичная обмотка первой фазы — со вторичной обмоткой третьей фазы, при этом конденсаторы шунтируют упомянутые резисторы, между которыми и входом порогового элементаа в ключ ен элемент И-НЕ .

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, трансформаторы выполнены с сердечниками из трансформаторной стали.

Источники информации, 1О принятые во внимание при экспертизе

1. Федун А.Н., Вакуленко К.Н. Защита асинхронных двигателей от однофазных режимов. - "Электромашиностроение и электрооборудование". Ðåñ15 публикансКий межведомственный науч.— тех. сб. Ф 20, Киев, "Техника", 1975.

2. Проценко P.Ä. Защита трехфазных двигателей от однофазного режиIf ма. — Промышленная энерг етика", 2о 1964, Р!.

904076

Vgg 4

Ю /

Составитель Л.Корнеева

Редактор Н.Гришанова Техред M. Надь

Корректор С.Шекмар

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

Заказ 47/4! Тираж 669 Подписное

В!!ИИ!!И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5