Устройство для защиты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

f Р ф

Е. Ф. Минаков и В. Ф. Минаков ,.„ I

Северо- Кавказский научно — исследовательский инс природных газов

Ва,.цы (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (S4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, СОЕДИНЕННОГО В ЗВЕЗДУ, ОТ ОБРЫВА ФАЗЫ б

Изобретение относится - к электротехнике. в частности к устройствам релейной защиты трехфаэных электродвигателей от нарушения одной из фаз питающего напряжения и обмоток двигателя. Известно устройство для защиты многофазного асинхронного электродвигателя от неполнофаэ ых режимов, содержащее два тиристора, последовательно включенные соответственно с исполнительным элементом и резистором и присоединенные к выходу трехфазного двухполупериодного выпрямителя. K

его же выходу .через кнопку пуска и резистор подключен управляющий переход первого тиристора, анодом через конденсатор подсоединенного к аноду второго тиристора. Управ. ляющий переход последнего через резистор присоединен к выходу однофазного мостового выпрямителя со сглаживающим конденсатором. К выходу. трехфазного выпрямителя, кроме того, через диод, шунтированный переменным резистором,.подсоединен конденсатоп. Этот конденсатор через диод, встречно шунтированныйдинистором, подключен к пос2 педовательно соединенной цепочке из конденсатора и обмотки трансформатора, другая обмотка которого нагружена упомянутым однофазным выпрямителем (1}.

Однако этому устройсюу присущи нечувствительность к повреждению фаз сети питания за местом подключения устройства защиты, а также к повреждению обмоток двигателя; сложность схемного решения — устройство содержит относительно высокое число (25) составляющих элементов; многоэлемеитность схемы, повышающая вероятность отказа или ложного срабатывания устройства, т. е. снижающая надежность защиты.

Известно устройство для защиты трехфазной электроустановки от работы на двух фазах, содержащее три фазных пик-трансформатора, вторичные обмотки которых, соединенные в разомкнутый треугольник, через резистор подzo ключены к управляющему переходу первого тиристора, шунтированному стабилитроном, через динистор и резистор — к управлятощему переходу второго тирисгора, шунтированному стабилнтроном, а через симметричный динис9971 тор — к управляющему переходу симметричного тиристора. Первый тиристор;соединен последовательно с первым реле, шунтированиым последовательной RC-цепочкой, и подключен к двум фазам сети в анодной цепи второго тиристора, шунтированного конденсатором и соединенного последовательно с переменным резистором. Второй тиристор с его нагрузочным реле также подсоединен к двум фазам,сети питания. К ним присоединен также симметрич- 10 ный тиристор с последовательно включенным третьим реле (21.

К недостаткам данного устройства относятся невозможность настройки уставок токов срабатывания защиты от перегрузки и токовой 15 отсечки (для этого необходимы предварительный подбор и замена динисторов); невозможность использования устройства для защиты электроприемников любой мощности (для этого требуется замена датчиков пик-транс- щ форматоров); сложность схемы, поскольку устройство содержит 20 составляющих элементов; пониженная надежность защиты электроустановок, обуславливаемая многоэлементностью устройства. 25

Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты трехфазной нагрузки, соединенной в звезду, от обрыва фазы, . содержащее реагирующий орган, включенный в нулевой провод последовательно со стабили- 30 тронами, и исполнительный орган (реле), причем реагирующий орган выполнен в виде резистора, к которому через умножитель напряжения подключено промежуточное реле (3).

В данном устройстве путем введения двух стабилитронов и умножителя напряже35 ния решается задача повышения чувствительности к малым изменениям (до 3% от номинального) действующего значения напряжения нулевой точки двигателя. В результате исклю Щ чаются ложные срабатывания под действием напряжения нейтрали в нормальном режиме.

Устройство, таким образом, реагирует на количественно изменяющуюся характеристику— действующее значение напряжения. Яля различ45 ных двигателей эта характеристика колеблется в больших пределах, поэтому требуется индивидуальная настройка устройства. Иными словами, оно обладает относительной селективностью (т. е. избирательностью относительно регулируемого для каждой защищаемой машины отстраиваемого уровня напряжения) . Здесь под селективностью имеется ввиду свойство избирать заданный вид повреждения (или ненормального режима) на заданном участке.

Цель изобретения — улучшение селективности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты трехфазного электроб8 4 двигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы, содержащее реагирующий орган, включенный между нулевыми выводами электродвигателя и питающей сети, два конденсатора, два диода и два исполнительных реле, снабжено третьим конденсатором и . двумя тиристорами, при этом реагирующий орган выполнен в виде пик-трансформатора, первичная обмотка которого зашунтирована конденсатором, а две вторичные через диоды подключены к управляющим переходам тиристоров, причем уйомянутые реле зашунтированы конденсаторами и включены через тиристоры на фазное напряжение питающей сети.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства для защиты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы, Устройство включает в себя тиристоры 1 и 2, соединенные последовательно с исполнительными реле 3 и 4, шунтированными конденсаторами 5 и 6. Укаэанные последовательные цепочки подсоединены к одной из фаз сети и к нулевой точке сети питания. Управляющие переходы тиристоров через диоды 7 и 8 присоединены к вторичным обмоткам пик-трансформатора 9, первичная обмотка которого, шунтированная конденсатором 10 подключена к нулевым точкам электродвигателя 11 и к сети питания.

Устройство работает следующим образом.

Для асинхронного электродвигателя соединенного в звезду, характерно наличие напряжения в нулевой точке как в нормальном, так и в двухфазном режимах работы. При вентиляторном характере нагрузки на валу двигателя и вращения его ротора в неполнофазном режиме увеличение действующего значения указанного напряжения по сравнению с нормальным режимом может быть незначительным (до 3% от номинального напряжения сети), Однако весьм. существенно изменяется гармонический состав этого напряжения. Так в нормальном режиме работы при прохождении тока каждой из трех фаэ через максимум . происходит насыщение стали магнитопровода и уменьшение по этой причине полного сопротивления соответствующей обмотки.

Несимметрия сопротивления фаз обусловливает появления напряжения в нулевой точке двигателя, За период питающего напряжения смещение нейтрали проходит три цикла своего изменения (из-за поочередного насыщения током всех трех фаз). Следовательно, для потенциала нейтрали двигателя в нормальном режиме характерно наличие третьей гармоники.

В спектре напряжения нейтрали имеют место и высшие (с номером, превышающим 20-й) гармоники. К ним конденсатор 10 обладает

997168

5 меньшим сопротивлением, обеспечивая их шунтирование. Первичная обмотка пик-тршсформатора 9, следовательно, обтекается в нормальном режима током третьей гармоники.

Его магнитопровод работает в режиме глубо- 5 кого насыщения, поэтому сигнал вторичных обмоток носит импульсный характер. 3а пери- од питающего напряжения этими обмотками формируется три положителвных градуса. Эти импульсы через диоды 7 и 8 подаются на управфо ляющие электроды тиристоров 1 и 2.

Устройство реагирует на качественно изменяющийся параметр — частоту напряжения смещения нейтрали. Вследствие качественного изменения этого параметра напряжения (частоты) нет надобности отстраивать защиту, например, от уровня напряжения в нормальном режиме, она срабатывает только при данном. виде аварийного (нли ненормального) режима на данном участке, т. е. обладает абсолютной селективностью. В этом состоит преимущество изобретения.

Так как длительность положительных полупериодов напряжения на анодах. тиристоров 1 и 2 составляет 180 эл.град., независимо от фазы первичного тока пик-трансформатора в каждую положительную полуволну анодного напряжения тиристоров попадает хотя бы один управляющий импульс. В результате оба тиристора ежепериодно отпираются, обеснечи- 1в вая питание исполнительных реле 3 и 4 и заряд конденсаторов 5 и 6 (энергия последних отдается реле в отрицательные полупериоды анодного напряжения тристоров). Контакты исполнительных элементов 3 и 4 сигналиэиру- 25 ют о наличии всех трех фаз питающего напряжения.

При переходе двигателя в двухфазный режим происходит смещение его нейтрали по основной гармон..ке. Поэтому за период напряжения сети питания пик-трансформатором 9 формируется лишь один управляющий импульс.

Может быть открыт один тиристор, на аноде которого действует положительный полупериод

35 напряжения. Потенциал анода другого тиристора при этом отрицателен, он остается закрытым, его исполнительное реле обесточивается и сигналиэует об аварийном режиме или отключает защищаемый двигатель.

Формула изобретения

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы, содержащее реагирующий орган, включенный между нулевыми выводами электродвигателя и питающей сети, два конденсатора, два диода и два исполнительных реле, о т л и ч а ю щ е е с я- тем,.что, с целью улучшения селективности устройства, оно снабжено третьим конденсатором и двумя тиристорами, нри этом реагирующий орган выполнен в виде пик-трансформатора, первичная обмотка которого зашунтирована конденсатором, а две вторичные через диоды подключены к управляющим переходам тиристоров, причем упомянутые реле зашунтнрованы конденсаторами и включены через тиристоры на фазное напряжение питающей се™

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР в"-611270, кл. Н 02 Н 7/09, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР No 547901, кл. Н 02 Н 7/00, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР У 550717, кл. Н 02 Н 7/09, 1974 (прототип).

997168

Составитель А. Обазуев

Техред Ж.Кастелевич

Редактор Л. Алексеенко

Корректор О. Билак

Подписное

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

Заказ 950/73 Тираж 615

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раукская иаб., д. 4/S