Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов

Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ8У

Союз Советских

Социапистических

Республик (и) 936186 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28. 10. 81(2! ) 2997197/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень №22

Дата опубликования описания 15.06 (5!)М. Кл.

Н 02 Н 7/08

Государствекхых комитет

СССР по делам нзабретеннй и открытки (53} УД К 621. 316..925(088.8) А. Н. Борданов, В.Ф.Минаков, В.П. Сыщиков, Е. Г.Тимченко и В.М.Кожевников (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ставропольский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам эащи ты электрических двигателей.

Известно устройство для контроля наличия напряжения в фазах, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель, подключенный к контролируемым фазам. Выход выпрямителя присоединен к аноду тиристора и через последовательно соединенные резистор и кнопку пуска - к управляю10 щему электроду тиристора. Между нулевой точкой сети и катодом тиристора .включен исполнительный орган (1).

Однако известное устройство ха1э рактеризуется ограниченными функциональными возможностями, так как по принципу своего действия оно не реагирует на изменения тока в фазах электродвигателя и, в частности, на перегрузки. Кроме того, низкая чувствительность к неполнофаэным режимам трехфазной сети при двигательном характере нагрузки эа счет re.2 нерации последней напряжения "потерянной" фазы несколько меньшей, по сравнению с номинальной, величины обуславливает протекание тока через тиристор s течение всего периода и удержание его в открытом состоянии. Такой режим не фиксируется . устройством -как неполнофаэный.

Наиболее близким. к предлагаемому по технической сущности является устройство для защиты трехфаэных асинхронных электродвигателей от неполнофазных режимов работы, со" держащее два трехфазных однополупериодных выпрямителя, подключенных к контролируемым фазам. К выходу первого из них через кнопку пуска, а также диод и резистор подключены соответственно анод и управляющий электрод тиристора, анодом соединенного с выходом второго выпрямителя.

Катод тиристора через кнопку остановки, второй резистор и исполнительный элемент соединен с нулевой

936186

20

40

SS точкой сети, Последние два из названных элементов зашунтированы кон туром искусственной коммутации, состоящим из последовательно включенных конденсатора и третьего резистора (2)

При наличии на выходных зажимах устройства трехфазной системы питающего напряжения на аноде тиристора в течение всего периода действует положительное, выпрямленное трехфазным однополупериодным выпрямителем, напряжение. При кратковременном замыкании контакта кнопки пуска тиристор открывается и исполнительный орган подает сигнал на включение нагрузки. Схема переходит в.устойчивое состояние, сохраняемое при размыкании кнопки запуска (тиристор удерживается в открытом состоянии под действием протекающего через него тока). Одновременно заряжается конденсатор контура искусственной коммутации.

При генерации защищаемым электродвигателем в неполнофазном режиме напряжения "потерянной" фазы (уменьшенной по сравнению с нормальным режимом величины и несколько сдвинутого по фазе в сторону отставания) напряжение конденсатора искусственной коммутации превышает минимум анодного напряжения тиристора, вследствие чего последний запирается и ввиду отсутствия управляющего напряжения остается s этом состоянии и в положительные полупериоды неповрежденных фаэ сети питания. Разрыв тиристором цепи питания исполнительйого органа обеспечивает подачу последним сигналом на отключение нагрузки.

Данное устройство также обладает ограниченными функциональными воэмож ностями, так как при отсутствии датчика тока невозможно фиксирование перегрузки электроприемника, поэтому необходимо применение дополнительных токовых защит от перегрузки, Кроме того, срабатывание устройства при не. полнофазных .режимах определяется удерживающим. током тиристора - параметром, меняющимся в широких пределах для различных образцов тиристора и. при изменении температуры. Это приводит .к необходимости загрубления порога срабатывания, а следователь" но, к снижению чувствительности устройства.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальных режимов, содержащее два подключенных к контролируемым фазам трехфазных однополупериодных выпрямителя, выход первого из которых соединен через последовательно включенные кнопку пуска и диод с выходом второго выпрямителя и анодом тиристора, катод которого через последовательно соединенные кнопку останова, резистор. и исполнител;:лый элемент подсоединен к первому конденсатору и нулевому проводу сети, а управляющий электрод подсоединен ко второму резистору, дополнительно снабжено параллельно соединенными конденсатором и резистором и включенными между кнопкой пуска и вторым тезис. тором, а также тиратроном, катод которого подключен к катоду тиристора, а анод и управляющая сеткак катодам второго и третьего диодов. анод последнего из которых подсоединен ко второму концу первого конденсатора и к катоду четвертого диода, соединенного анодом с движком потенциометра, включенного на выходе второго выпрямителя, при этом анод второго диода подключен к конденсатору времязадающей RC-цепочки, шун-тированной раэмыкающим контактом исполнительного элемента и через диод подсоединенной к дросселю, соединенному последовательно с герконом и резистором, причем указанная последовательная цепочка включена параллельно потенциометру, катушка управления герконом одним концом соединена с катодом стабилитрона и через резистор - с выходом второго выпрямителя, а вторым концом - через переменный резистор с анодом стабилитрона и нулевым прйво. дом сети.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. устройство содержит замыкающий контакт 1 исполнительного элемента, катушку 2 пускателя и два трехФазных однополупериодных выпрямителя, выполненных на диодах 3-8, присоединенных к контролируемым фазам А, В и С, 9361

Устройство работает следующим образом.

В отключенном состоянии электро" двигателя и симметрии трехфазного питающего напряжения А, В и С на выходе nepeot-o выпрямителя действует положительное выпрямленное напряжение. Все элементы обесточены.

При кратковременном замыкании кнопки пуска 9 положительное напряжение с выхода вышеуказанного выпря

Выход первого выпрямителя через кнопку пуска 9 и диод 10 соединен с анодом тиристора 11 и выходом второго выпрямителя, а через параллель4 ную цепочку конденсатор 12 - резис" 5 тора 13 — с резистором 14 цепи уп" равления тиристора ll, катод которого присоединен к катоду тиратрона

15, а через последовательно включенные кнопку остановки 16, резистор 17 и исполнительный элемент 18к нулевой точке сети. Анод и управляющая сетка тиратрона 15 через диоды 19 и 20 подсоединены соответ-, ственно к конденсаторам 21 и 22, вторая обкладка первого из которых подключена к выходу второго выпрямителя, а второй конец конденсатора 22 — к нулевой точке сети. Конденсатор 22, кроме того, через диод 20

23 соединен с движком переменного резистора 24, включенного по потенциометрической схеме на выходе второго выпрямителя, Конденсатор 21 с последовательно соединенным резистором 25 образует времязадающую

RC-цепочку, шунтированную размыкаю. щим контактом 26 исполнительного элемента 18 и через диод 27 под1 ключенную к дросселю 28. Дроссель 28 с последовательно включенным герконом 29 и резистором 30 подсоединен к выходу второго выпрямителя, Названный геркон расположен в непосредственной близости от токоведущей шины 3s (А, В или C), снабжен катушкой управления 31, один конец которой соединен с катодом стабилитрона 32 и через резистор 33 - с выходом второго выпрямителя, а второй конец че- 4О рез переменный резистор 34 соединен с анодом стабилитрона 32 и нулевой точкой сети. Нормально разомкнутый контакт 1 исполнительного элемента включен в цепи катушки 2 магнитного 45 пускателя, контакты 35 которого коммутируют асинхронный двигатель.

86 6 мителя через диод 10 подается на внод тиристора 11. Одновременно за счет заряда конде:- сатора 12 появляется ток управления тиристора, вызывающий его отпирание. Резистор 14 введен в схему с целью ограничения импульса управления до допустимой. величины. Резистор 13 выбран высокоомным и служит для разряда конденсатора 12 отключенного устройства.

Открывание тиристора приводит к появ. лению тока через ограничительный резистор 17 и исполнительный элемент

18. Последний контакт 1 коммутирует цепь катушки 2 магнитного пускателя, который своими контактами 35 замыкает цепь питания асинхронного двигателя (АД) . Размыкается и контакт 26 исполнительного элемента. Теперь положительное напряжение на анод тиристора подается с выхода второго выпрямителя 6-8. Так как ток через тиристор 11 протекает в течение всего периода, то он остается открытым после завершения процесса заряда конденсатора 12, т.е. при отсутствии управляющего сигнала. Кнопка 9 теперь может быть разомкнута.

Напряжение с потенциометра 24 через диод 23 подается на конденсатор 22, уровень заряда которого выбиоается недостаточным для зажигания тиратрона 15 при прохождении мгновенного значения напряжения на катоде тиристора 11 в нормальном режиме работы через минимум. На последовательно соединенные катушку управления геркона 31 и переменный резис" тор 34 напряжение подается через резистор 33 и ограничивается стабилитроном 32. Резистором 34 выставляется такой управляющий ток геркона

29, чтобы суммарная магнитодвижущая сила постоянного поля, создаваемого катушкой 31, и контролируемого поля одной фазы двигателя в нормальном режиме работы была больше уровня возврата геркона. Последний, следовательно, находится в замкнутом сос. тоянии, и через последовательно соединенные дроссель 28, геркон 29, резистор 30 протекает постоянный ток. На аноде диода 27 действует отрицательный потенциал, он закрыт, напряжение на конденсатор 21 время задающей RC-цепочки 21-25 не подается.

При перегрузке двигателя увеличивается ток в его фазах, а следо9361 вательно, и переменная магнитодви" жущая сила, воздействующая на геркон. При отрицательном ее знаке по отношению к постоянному полю катушки 31 суммарная намагничивающая 5 сила становится меньше уровня возврата геркона. Последний ежепериодно кратковременно размыкается. Но согласно первому закону коммутации ток через индуктивность 28 мгновенно измениться не может и замыкается через диод 27 на цепь заряда конден сатора 21. С увеличением тока перегрузки возрастают интервалы времени размыкания геркона 29, а следовательно, и интервалы заряда конденсатора 21. Поэтому с увеличением перегрузки время заряда конденсатора уменьшится. Потенциал его положительной обкладки прикладывается 20 к аноду тиратрона 15 и при достижении определенной величины вызывает зажигание. последнего. Напряжение конденсатора 21 сказывается обратно приложенным к тиристору 11, запирание которого обесточивает цепь питания исполнительного элемента 18, а последний отключает пускатель 2.

Контактами 35 пускателя снимается напряжение с защищаемого двигателя. 30

После срабатывания устройства замы" кается контакт 26 для разряда конден сатора 2, (это необходимо для исключения срабатывания при многократных пусках двигателя, когда ток кратко- З5 временно превышает номинальный и происходит заряд конденсатора 21.

Перед каждым пуском этот конденсатор разряжается и заряд при частых пусках не накапливается). 40

86 8 предотвращает разряд конденсатора 2i через резистор 24, Включение конденсатора 12 исключает возможность работы двигателя в анормальном режиме при постоянно замкнутой кнопке пуска, так как тиристор в этом случае коммутируется конденсатором 2 1 или 22, а ток управления его отсутствует - конденсатор 12 заряжен.

Резисторами 24 и 34 регулируется уставка срабатывания при неполнофазном режиме. и перегрузке соответственно, Величиной резистора 25 опреде-. ляется время срабатывания при перегрузках двигателя. Выдержка времени при десятипроцентной перегрузке может быть получена до 40 мин. Остановка двигателя осуществляется кратко— временным разрывом кнопкой 16 силовой цепи тиристора 11, запираемого ввиду отсутствия управляющего тока. !

Положительный эффект заключается в расширении функциональных возможностей предлагаемого устройства путем обеспечения защиты электродвигателя от перегрузки, а также в повышении чувствительности к неполнофазным режимам электродвигателя, Послед" нее достигается подачей через тиратрон на катод тиристора положительного потенциала конденсатора, намного большего потенциала анода. Кроме того, введение конденсатора в цепь управления тиристора исключает работу электродвигателя в анормальном режиме при постоянно замкнутой кнопке пуска. формула изобретения

В случае перехода электродвигате ля иэ нормального в неполнофазный режим работы снижается минимальное значение напряжения на выходе второ" го выпрямителя аналогично как и на . катодах тиристора 11 и тиратрона 15.

Последний зажигается и положительный потенциал конденсатора 22 через диод

2О и тиратрон 15 прикладывается к катоду тиристора. К последнему оказывается приложенным обратное напряжение, вызывающее его запирание, обесточивание исполнительного эле- мента, магнитного пускателя и защищаемого двигателя. Диоды 19 и 20 обеспечивают развязку цепей заряда конденсаторов 21 и 22. Диод 23

Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от анормальньх режимов, содержащее два подключенных к контролируемым фазам трехфазных однополупериодных выпрямителя, выход первого из которых соединен через последовательно включенные кнопку пуска и диод с выходом второго выпрямителя и анодом тиристора, катод которого через последовательно соединенные кнопку останова, резистор и исполнительный элемент подсоединен к первому конденсатору и нулевому проводу сети, а управляющий электрод присоединен к второму резистору, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расши9 936186 10 рения функциональных воэможностей подсоединенной к дросселю, соедии повышения чувствительности, оно ненному последовательно с герконом дополнительно снабжено параллельно и резистором, причем укаэанная послесоединенными конденсатором и резис- довательная цепочка включена паралтором и включенными между, кнопкой у лельно потенциометру, катушка управпуска и вторым резистором, а также ления герконом одним концом соедитиратроном, катод которого подклю- нена с катодом стабилитрона и через чен к катоду тиристора, а анод и резистор - с выходом второго выпрямиуправляющая сетка " к катодам вновь теля, а вторым концом - через перевведенных второго и третьего диодов, 10 менный резистор с анодом стабилитроанод последнего из которых подсоеди- на и нулевым приводом сети. нен к второму концу первого конден- Источники информации, сатора и катоду четвертого диода, принятые во внимание при экспертизе соединенного анодом с движком потен- 1. Авторское свидетельство СССР циометра, включенного на выходе ls Р597973, кл. Н 02 Н 7/08, 1974. второго выпрямителя, при этом анод 2. Борданов А.И. и др. Информавторого диода подключен к конденсато- ционный листок к 15-80 Ставропольсру времяэадающей RC-цепочки, шунти- кого межотраслевого территориальнорованной размыкающим контактом ис-. го центра. НТИ и П, 1980, УДК 621. полнительного элемента и через диод 2в .316.925. л е с

ВНИИПИ Заказ 4238/64 Тираж 669 Подписное

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