Устройство для защиты трехфазной нагрузки,соединенной в звезду,от работы на двух фазах

Устройство для защиты трехфазной нагрузки,соединенной в звезду,от работы на двух фазах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 05.08,80 (21) 2970382/24-07 с присоединением затевк» №(23) Приоритет

Опубликовано 15.06. 82. Бюллетень ¹ 22 (5!)М. Кл.

Н 02 Н 7/09 еоеулеротееииый комитет

СССР ио делом изе4ретеиий и открытий (53) УДК 621. 316..925 (088. 8) Дата опубликования описания 15 .06 82 (72) Авторы изобретения

Е.Ф.Минаков, В.ф.йинаков и В.М.Кожевников

/"

Ъ ., j

Ф-...

Северо-Кавказский научно-исследова ский а природных газов

j, ": „ 1 натитут (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ, СОЕДИНЕННОЙ В ЗВЕЗДУ, ОТ РАБОТЫ HA ДВУХ

ФАЗАХ

Изобретение относится к электро= технике, а именно к устройствам защиты трехфазных электроприемников, включая двигатели, от нарушения одной из фаз.

Известно устройство для защиты трехфазных электродвигателей от перекоса фаэ, содержащее реле, зашуйтированное конденсатором и через диод подключенное к нулевой точке двигателя $1).

Недостатком этого устройства является его невысокая чувствительность при использовании для защиты асинхронных двигателей, для которых в

15 нормальном режиме характерно наличие напряжения смещения нейтрали (обусловливаемое неидеальностью магнитной системы, неидентичностью об-моток, несимметрией питающего напряжения) . В результате при исчезновении фазы сети питания изменение действующего значения напряжения смещения нейтрали может составлять

2 лишь 3-3,54 по сравнению с нормальным режимом от номинального линей-. ного напряжения сети.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для защиты трехфазной нагрузки, соединенной в звезду, от обрыва фазы, содержащее умножитель напряжения, вход которого через встречно включенные стабилитроны соединен с нулевой точкой двигателя, а выход через резистор - с исполнительным реле (2 ).

Введение стабилитронов позволяет ограничить напряжение, подаваемое на умножитель, а следовательно, и на исполнительное реле в нормальном режиме. Тем самым несколько увеличивается разница между напряжениями исполнительного реле в нормальном и неполнофазном режимах, К недостаткам данного устройства также следует отнести невысокую чувствительность к обрыву одной из фаз, 9361

Устройство содержит тиристор 1, последовательно соединенный с испол" 4 нительным элементом 2, зашунтированным конденсатором 3, и подключенный с названными элементами между нулевыми точками сети к трехфазной нагрузке 4, Управляющий электрод тиристора

1 через динистор 5 и резистор б подключен к конденсатору 7 и катоду стабилитрона 8, анод которого и второй конец конденсатора 7 соединены с анодом тиристора 1. Конденсатор, N кроме того, через диод 9 подключен к вторичной обмотке импульсного трансформатора 10, первичная обмотка кото3 так как стабилитроны, выбранные по напряжению смещения нейтрали одного двигателя, могут дать недостаточное ограничение напряжения нормального режима или его черезмерное ограничение в аварийном режиме для двигателя другого типа. Кроме того, в устройстве должно использоваться нестандартное высокоомное исполнительное реле (для исключения шунти- 10 рования выхода умножителя) .

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты is трехфазной нагрузки, соединенной е звезду, от работы на двух фазах, содержащее диод, стабилитрон, резис тор, конденсаторы и исполнительный элемент, включенный в нулевой провод 2р нагрузки, дополнительно введены импульсный трансформатор, динистор и тиристор, при этом первичная обмотка. импульсного. трансформатора включена между двумя фазами питающей сети, à zs вторичная подключена одним выводом к аноду стабилитрона, зашунтированного конденсатором, и к аноду тиристора, подключенного через исполнительный элемент - реле, зашунтированный конденсатором, к нулевому проводу сети, а другим выводом через диод, соединенный катодом с катодом упомянутого стабилитрона и анодом динистора, - к управляющему электроду тиристора,- катод которого соединен. с нулевой точкой нагрузки.

На Фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства, на Фиг. 2 - диаграм- 4 ма изменения мгновенного значения напряжения смещения нейтрали при двигательном характере нагрузки.

88 ф рого соединена с фазами сети (например В и С), На Фиг. 2 введены обозначения:

- момент времени включения динистора в нормальном режиме работы двигателя; момент времени запирания динистора в нормальном режиме работы двигателя, момент времени перехода двигателя в двухфазный режим, t4 - то же, что и t„, но в ненормальном режиме; то же, что и t,,но в неполд Ф нофазном режиме;

U p - мгновенное значение напряжения смещения нейтрали, при котором происходит включение динистора, Анализ напряжения смещения нейтрали трехфазного асинхронного двигателя показывает, что в нормальном режиме работы aего спектре домини— рует третья гармоника питающего напряжения (см.интервал 0"tg фиг.2), Доля высших нечетных гармоник мень" ше третьей (ими можно пренебречь).

Наличие напряжения третьей гармоники объясняется насыщением магнитопровода машины при прохождении тока каждой фазы через максимум.

При работе асинхронной машины в двухфазном режиме происходит смещение нейтрали B сторону середины вектора полнофазного линейного напряжения. Доминирует в напряжении нейтрали двигателя первая гармоника (см.фиг.2, начиная с момента наступления неполнофазного режима - ty).

Высшие гармоники, как и в нормальном режиме, исключены из рассмотрения.

В предлагаемом устройстве для питания исполнительного элемента 2 используется одна за период питающего напряжения положительная полуволна смещения нейтрали, увеличение площади которой, а следовательно, и величины тока через исполнительный элемент в неполнофазном режиме больше изменения амплитуды рассматриваемого напряжения (см.фиг,2) .

С помощью импульсного трансформатора 10 ежепериодно формируется пара коротких импульсов разной полярности, Положительным импульсом, проходящим через диод 9 и ограниченным до Фиксированной величины стабилитроном 8, осуществляется заряд конденсатора 7.

Напряжение включения динистора 5

5 9361 выбирается больше уровня конденсатора 7. К цепочке из последовательно соединенных динистора 5 и управляющего перехода через резистор 6 и обмот- ку исполнительного элемента 2 прикладывается суммарное напряжение конденсатора 7 и смещения нейтрали двигателя. При величине напряжения смещения нейтрали равной U> (фиг.2) упомянутая сумма достаточна для включения динистора. В нормальном режиме двигателя в момент времени следовательно, включается динис" тор 5, управляющий. переход тиристо1 ра 1 обтекается .током, конденсатор !3

7 разряжается. Отпирание тиристора

1 обеспечивает протекание тока через исполнительный элемент 2 в течение времени t < — t (см. на фиг.2 заштрихованную область) . Одновременно 20 заряжается конденсатор 3, отдающийэнергию исполнительному элементу 2 при закрытом тиристоре.

Так как появление .нового положительного импульса трансформатора ls

10 возможно лишь в следующий период, то до- момента времени t тиристор закрыт (так как конденсатор 7 разряжен и денистор 5 поэтому заперт). В следующий период процессы ув повторяются. Исполнительный элемент

2 выбирается так, что срабатывание

его при силе тока, определяемой величиной напряжения, пропорционального заштрихованной области в интервале t< - t, не происходит.

В двухфазном режиме включение динистора 5 и отпирание тиристора 1 происходит в момент t4. Ток исполнительного элемента определяется напря- жением, пропорциональным заштрихованной площади в интервале t4 - t, и достаточен для его срабатывания.

B отрицательные полупериоды напряжения смещения нейтрали конденсатор 3 обеспечивает питание исполнительного элемента 2 устройства защиты. Последний отключает защищаемый электроприем. ник от сети.

При статическом характере защищаемой нагрузки напряжение нейтрали в нормальном режиме равно нулю (исполнительный элемент при этом обесточен), а в двухфазном режиме возрастает до

Ф, фазного, чем обеспечивается надежною

88 6 срабатывание устройства защиты. Динистор 5 применен в схеме с целью исключения разряда конденсатора 7 до момента отпирания тиристора 1.

Положительный эфеект предлагаемого устройства заключается в повышении его чувствительности. Если напряжение ней" трали дви гателя в нормальном и аварийном режимах составляет соответственно

25 В и 35 В, то их отношение равно — = 1,4, Расчеты показывают, что

25 напряжение.на исполнительном элементе увеличивается в двухфазном режиме в

2,5 раза, в то время как напряжение смещения нейтрали возрастает лишь в

1,4 раза. Тем самым повышается чувствительность устройства к неполнофаэным режимам электродвигателей. формула изобретения

Устройство для защиты трехфазной нагрузки, соединенной в звезду, от работы на двух фазах, содержащее диод, стабилитрон, резистор, конденсаторы и исполнительный элемент, включенный в нулевой провод нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с . целью повышения чувствительности, в него дополнительно введены импульсный трансформатор, динистор и тирис тор, при этом первичная обмотка импульсного трансформатора включена между двумя фазами питающей сети, а вторичная подключена одним выводом к аноду стабилитрона, зашунтированного конденсатором, и к аноду тиристора, подключенного через исполнительный элемент - реле, зашунтиро" ванный конденсатором, к нулевому проводу сети, а другим выводом через диод, соединенный катодом с катодом упомянутого стабилитрона и анодом динистора, - к управляющему электроду тиристора, катод которого соединен с нулевой точкой нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Буэовский В,П. Информационный листок Ставропольского ЦНТИ Р169-77, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 550717, кл. Н 02 H 7/09, 1973.

936188

Корректор Н.Стец

ЮЮ ЮЮ ЮЮ»ВЮ

Филиал ППЙ ",Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель. В.Зимаков

Редактор И.Келемеа Техред Т. Маточка

»юе»вееюеееееюееае I»

Заказ 4238/64 : Тираж 669 . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаскал наб., д. 4/5