Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормальных режимов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК вЯ 149 5 д 4 Н 02 Н 7/08 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ З,г ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬС(71) Оренбургский сельскохозяйственный институт(54) УСТРОЙСТВО Дг 13 ЗАЩИТЫ ТРЕХ- фАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ От АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ(56) Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматической защиты электроустановок для защиты трехфазных электродвигателей от технологических перегрузок и повреждений, связанных с нарушением симметрии тока по фазам. Цель изобретения - повышение чувствительности и информативности защиты. Устройство содержит фильтры 1 и 2 напряжений прямой и фильтры 3, 4 обратной последовательности фаз, формирователи 5, 6 управлякгщих сигналов, источник стабилизированного опорного напряжения 7 н элементы, воздейстгуюгцие на исполнительный орган 10, в качестве которого используется магнитный пускатель. Использование в устройстве дополнительных фильтров 2 прямой и фильтров 4 обратной последовательностей и формирователя 6 управляющего сигнала позволяет увеличить величины выходных токов фильтров напряжения прямои и обратной последовательностей за счет снижения нагрузки на их выходах. Выполнение положительной обратной связи усилителя 9 в формирователе 6 управляющего сигнала с помощью дополнительного вве- с дения логического элемента ИЛИ 8 позво-ляет получить на выходе усилителя 9 сигнал с крутым передним фронтом, что обеспечивает новьппение чувствительности защи.1х 3,;== гл( Й п.ц" 1 зо(5)т(3 ( Г(я к э.сктпотсхцикс, В атлет)(, . )иГам автоматической зац 3 И Гы эгк Г(,(: (иное)ок, и можсГ Оыть 33330(ь:30 вя 33 цромыц)л(331 ости и в сс.(ьском хозяйств лля защиты трехфазцых электролвигатсг(си от гехцо,ц)гическцх перегрузок и ПОВрсжл 3(и Й, св 51 зи н 33 ых с ця Г)уценцем симметриии тока цо фазам.Цель изобретения - повышение чувствительности и информативности защиты.-а чертеже приведена функциональнаяя схема устройства лля за(ццты трехфгзного электродвигателя от анормальных режимов.Устройство солержит фильтры 1 и 2 напряжений прямой послсловательцости фаз, фильтры 3 ц 4 напряжений обратной цос,еловатсльцости физ, формирователи 5 и 6 управляющих сиг)алов, источник 7 стабилизированного опор(и)го цияпряжения 330 О)ив тельной полярностилогичсский элемент ИЛИ 8, инвсрс.(ый уси.(цтсль бесконтактный кгпоч 9) цсрсмсццого токи, выполненный, Например, ци гцристорс, симисторс илц Оцтроцс, ц 3(олццтсльцый орган 10, В Кич(.(ТВС КОТОрого 131:0335)м(ГС 53 ма 1 И 1- цый цукитель, н лва т)(3 цсформатора 11 и 12 тока, цараллельн( вторич(3 ым обмоткам которых полка(очсцы пиреццые псремсццыс рези(оры 13 ц 14. Входы фильтров полкл(Г)- чецы к )и рным Выволям вторичных обмоток трансформаторов гока, а Выходык первому ц второму входам соответству(0(них (РОРъ 313 Р 01)итслей )ц РЯВГ)Я юц 3 их си Г 33 ЯГ 3В. Вторыс выводы Вторичных обмоток трацсформитороц 11 и 12 тока 310 лк 330(с(13к 33 у.к)ой ци не. 1 пст)ц(м ц 1 СВсртыс зхОлы форм ирОВатслсЙ полсоелинсцы сООтВстстве 11 НО к В 1(ход) источника ст иб 3 Г 33 з 33 р) ющего опорного напряжения и к пулевой (пине.Каждый из фильтров напряжений состои г ЦЗ 110 Г)Е ОВЯТС,ЬЦО ОЕЛ 33331313 3 Х КОЦЛСЦС(3. тора ц двух рсзцсторов. 1 юцлс 33 атор 5 и резисторь( 16 и .:7 Об)лз, От фильтр 1, и коцлсцсатор8 и р(зигор" . 9 н 20фиг(ь 3 р 2 цацряжсция прях)оц послсловятсльцоги фаз. В фильтры 3 и 4 напряжений ос)рят- ЦОЙ 330(ЛСЛОВЗТЕ 11)310 ТИ фаз 3 Х 0,1 ЯТ КОЦЛ(Ц- ситор 21. рс:33)( ры 22 и 23, конлсцсатор 24 и рсзи 30)ы 25 и 26. Причем сопротиил(- ция цсрсчн,ин)(ых рз 33) оро 13 и коденто РОВ ЦИ ХО,),51 Г(Б Р ООТЦОЦ(ЕЦИП: ОЯВОБО ричет.(ОС сопро иваНифцльтроз;липу 333)3 ия кратность тока оорит 3 ой послслог)ательцости к току цря.мой цослеловятсльцости элсктро, П 3 и 1 И " С;3 51,1.) 20 25 30 35 40 45 50 2Формирователи 5 и 6 содержат конденсаторы 2 и 28, одними из выводов подсоединенные к нулевой шине. Параллельно конденсаторам подключены по две цепи из послеловательно согласно соединенных двух диолов 29 - 30, 31 - 32, 33 - 34, 35 - 36. Причем цепи из диодов 29 - 34 пунтируют конденсаторы в направлении к общей шине, а цепь из диодов 33 - 36 - в обратном направлении. Точки соединения двух диодов каждой цепи образуют первые и вторые входы формирователей. К вторым выводам конденсаторов 27 и 28 подсоединены первые выводы резисторов 37 и 38 и логических элементов ИЛИ 39 и 40, состоящих из диодов 41, 42 и 43, 44. Вторые выводы резисторов 37 и 38 образуют третьи Входы формирователей. Сопротивление резистора 37 одного порядка с величиной базового сопротивления фильтров, а сопротивление резистора 38 не менее, чем на два поряд- и больше. К выходам логических элемен- ГОВ ИЛИ в каждом формирователе, подсоединены входы усилителей 45 и 46, выходы которых соединены с вторыми входами логических элементов ИЛИ и являются выхолами формирователей. Усилители выполнены таким образом, что при положительной полярности напряжения на входе усилителя напряжение на его выходе равно нулю, а при отрицательной полярности входного напряжения на выходе усилителя устанавливается определенное напряжение отрицательной поЛярности. При этом каждый усилитель снабжен индикатором светодиодом, сигнальной лампой и т.л.), отражающим состояние усилителя.Логический элемент ИЛИ 8 содержит два диода, катоды которых являются входами, а аноды объединены и образуют вы(ол элемента.Устройство работает следующим образом, На клеммы А, В, С с помощью рубиль;(ика не показан) подается трехфазное на;(ря)кение электрической сети. При этом появляется напряжение положительной полярцссти ца выходе источника 7 опорного стабилизированного напряжения и через резисторы 37 и 38 на обкладки конденсаторов 27 и 28 начинают поступать токи 1;)т и ,3. Конлецсаторы в результате этого заряжа)отс 51 но отношению к общей шине положительно. Тогда ца входах усилителей 45 и 16 также положительное напряжение, а ца Выходах, что вытекает из оговоренных выше функциональных свойств этих усилителей, - цапряжецис, равное нулю.При таком напряжении, поступающем на вход инверсного усилителя 9 через логический элемент 8, на выходе инверсного усилителя устанавливается определенное выхолное напряжение, под действием которого исполнительный орган 10 полклк)чает к клем)(ям А, В, С электролвигатель.Фазные токи электродвигателя 1 и 1:, каждый из которых может быть представлен суммой симметричных составляющих тока прямой 1 и обратной 1последовательностей фаз5 1 с= 1+ 12,1 г.= а 1+ а 21);(2) где а= - 0,5+6/2 - фазовращяюсций оператор, наводят во вторичных обмотках О трансформаторов 1 и 12 тока, вторичные токи, равные соответственно 1(/К и 1(:/К, где К. - коэффициент трансформации трансформаторов тока. Эти токи, замыкаясь через равные по величине сопротивления с резисторов 3 и 4, создают на них падения напряжения:- 12, 1 а 1+а 212, 2 (3А К.а а К РПод действием этих напряжений с выходос) фильтров через диоды ца обкладки конденсаторов 27 и 28 и ця нулевую шину протекают токи:Уя с,Оф)= + а., 1(2= + -)с 6 1 х 1;а 1 с с 1 а 9 - х)1 К 2025 С)а С.С)аКа а - )Х.Йа+ аа - )ав или после подстановки значений сопротивлений и напряжений из 1 ) и (3):(С - а)а(а а.,: 30ф 2 К В 1 ф К- Я)2 К.сс иОтрицательные полуволцы синусоид выходных токов первого и третьего фильтров через диоды 3 и 29 поступают на обклалку конденсатора 27, а положительная полу- волна выходного тока второго фильтра и отрицательная полуволця выходного тока четвертого фильгра через диоды 35 и 33 поступают ца обкладку конденсатора 28. Средние значения перечисленных токов с учетом характеризующих их направление знаков равны: 1 с РрВ)= - К - 11; 1,д= Кпдо - 1;Р ), К31 С .с ъ 3 К агде К -К. - коэффициент Выпрямлеат ф ния, равныи для однополуцсриодцо ления 0,5; Кф - коэфф"Иисцт фо вой тока, разный для синусоидыЕСЛИ ЗЛ(Сбрс)ца(ССкяя С;аХся ТОК + 12 В+ 1(1;-), поступа)ощих на обкл денсатора 27, и алгебраическая сум (11 + 1 зз+ 1 з 1, пс)стуга,011 сих з выпряммы кри 11.Ов (1)(+ 55Д 1 О КОНмя токовобкладку11 4- )+ ВГ (ОИСЧЗГ 7)11 - ,= 1, + 1; - 01 сл(. дстанОВки значений ВходяНих В цс,)звс:(стц (7 ,О (ОВ: с м(сато) ТОГО, ч", ПЭИ 1 а)1 СТООИКС З(11,ИТЬ; В(агИ 1 И НЗ Сс)противления резисторов3 и 4 устацявливзстся рав- ной Р, 1,;181Где 1.дос.мсгцмый ток электрдсм(гзс,)я.я т;1 к же с уасто то о, что 11;.( 1, и, (;:тзк как НО слОВНЯ сф сэва, НО;1 с.чаем1, . 1О 1 .Слс.;Овятельи. есг)и ток В самой зяср))КЕНН 11 (:1 З(а Э.а:(Г 0 дв)1 ЯТЕГ 1 я. рЯВНЫИ СМ).мс токо:прямц и обратной юслсдоватсль.НОСТЕЙ ЯЗ, (р. 1)ЫН)ЗСТ ВС.211 ЧИН дОНМС Г 1 ав 10 ДГ 1 Я ДЯЦЦОГО ЭЛС(СТРОД(ВИГа ГСГЯ ТО)а(1, (ИГ.НЯ,1 (Я ОТКЛЮЧСЦИС ЭЛСКТ)ДВИГ(1 ТСсл 51 ПО(ТУ па(ст ч.рсз,10 ГИ (.( Нии э,мс цт 8 ц ццвсс (1 ь)ц усилите,1 ь 9 на 1 сцлцигсзьц.11 Орган ( (- фОР.,ИРОВатЕЛЯ О, Я с,лц, Шснпц 1 СР, В 1)СЛ(21; ТЯТЕ ЯСИММ(.ТРИ И .;К)Цс. С) Ц;11 ЖИВ, ВИТКОВГО ЗЯМЫКЯя. 01)1 аВЗ цСН(ац ООМТК статрз или рОтора 0001 ЯВляющ;151 Гс)ка ОбГ)ЯТЦ 110 СЛСДОВЗ ГСГ 1)Ц 1 СТИЦРЕВЫЦ 121 СТ С(ЭНМСТИМУ)0 КРЯГ 1 С 1 ПО От(ОШСЦЦЮ К Т 01(а цця,Ой ИСЛС(ИСЛЬН)ОСтц 1 тО с ИГНЗ,1 ОГКЛ ,.,: 1.Та ;а 1 111 сЛ 1)1 ТСГ): 1)а 1 ). Г; (; уь,.зя.( (ц Выцс сс;)и От ч)(;рм; .Вятссз)1;), 1. э м пр:1 чи 1 ) Гкс(ючс (Н ЗГ)с к . ).,1 и Г1 с,; , 10 ж с ь) т ь ) с 2 11(В, 1 с я С ц. ";,1 И Ч, 1 С,1; С) " .В, Т П 11 )К 1С) (и 1 Х С с ГО "1. 1110К;)Ч КО.:1)СЦ.аи 2 (ч ,1 срс;.1 асил 1.лсй 45 и 46 состнн : В лру ос Осущсствлястся ос)рязц цсз 1 Нсим От скорости ЦИ 5 Ц.1: 115 5(К(а) И 1 И Я КОЦД(ан(С ГОРЯ Х конденсатора 28, больше нуля, то кондсцсаторы остаются заряженными положитс,)ьцо и электрочвисатель продолжает работать.Если в результате изменения тока нагрузки электродвигателя сумма токов 1 В(+(+ + 1;1 - ,) станет меньше нуля или сумма токов (1;д + 1,)з+ 11) станет меньше нуля, то соответственно коц сенсатор 27 или конденсатор 28 зарядится по отношению к общей шицс отри)сательцо. Так как напряжения с коцденсаторов через диоды 4 и 43 подаются ца входы усилителей 45 и 46, на их выходах под действием отрццательцых напряжений ца входах устанавливаются напряжения также отрицательной полярности, которые через диоды 47 и 48 поступают на вход ключа 9 и переводят е)0 )з закрытое состояццс. Прц э)0испол ц т1 ац ы и ОрГЗН0 тк,)Очяст э,е", родви гзтси ь.Таки)1 Обрсзом, ззпсит с:)110;1 тывс)ст, сс, 1 и Выполняется хотя бы Од)ц) цз мсловий:1319149 Форюула изобретения В 1 и 10 г г Заказ 2521,4 Тираж 618 г 1 олк ис коеРк 3 Впл п 3 кпкппп. пГк 1)ккс к пнелкпкй"кк г. у жгОНчл. ),к.к 1 екткдк,так как напряжения на входы усилителей подаются с конденсаторов 27 и 28 и с вьгходов усилителей через логические элементы ИЛИ. Поэтому, несмотря на сравнительно медленное уменьшение напряжений на конденсаторах 27 и 28 до нуля и ниже, напряжения на входах усилителей уменьшаются быстро за счет передачи на них отрицательных потенциалов с выходов усилителей че. рез вторые входы логических элементов. При этом реализуется положительная обратная связь, усилители остаются в открытом состоянии и после отключения электродвигателя, когда токи на выходах фильтров становятся равными нулю и конденсаторы 27 и 28 снова приобретают положительный заряд. Таким образом, сигналы отключения защит запоминаются. Введение в устройство дополнительных фильтров напряжения прямой и обратной последовательностей и формирователя управляющего сигнала позволяет увеличить величины выходных токов фильтров напряжений прямой и обратной последовательностей за счет снижения нагрузки на их выходах по сравнению с известным устройством, в котором величины выходных токов фильтров ограничиваются резистивными делителями на их выходах. Кроме того, выполнение положительной обратной связи усилителя в формирователе управляющего сигнала с помощью дополнитльно введенного логического элемента ИЛИ позволяет получить на выходе усилителя сигчал с крутым передним фронтом, что также обеспечивает повышение чувствительности защиты. Разделение цепей прохождения сигналов защиты по величине допустимого тока и по величине допустимой асимметрии тока электродвигателя, а также введение в усилитель каждого формирователя управляк)щего сигнала индикатора, отражакнцего состояние усилителя, позволяет увеличить информативность защиты путем фиксации причины отключения электродвигателя. Устройство д.гя защиты трехфазно о электродвигателя от анормальных режимов, содержагцее устанавливаемые в фазах питающей сети два трансформатора тока, вторичная обмотка каждого из которых зашунтирована переменным резистором, первые фильтры напряжений прямой и обратной последовательностей, формирователь управляющего сигнала, источник стабилизированного опорного напряжения, питаемый фазным напряжением сети, инверсный усилитель и исполнительный орган, при этом выходы фильтров прямой и обратной последовательностей и источника стабилизпронан 5 10 15 20 30 40 45 50 55 ного опорного напряжения соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами формирователя управляющего сигнала, первые выводы вторичных обмоток трансформаторов тока подключены к входам фильтров напряжений прямой и обратной пос.кедовательностей, вторые выводы вторичных обмоток трансформаторов тока и четвертый вход формирователя управляющего сигнала присоединены к общей шине, выход инверсного усилителя соединен с входом исполнительного органа, при этом каждый фильтр напряжения прямой, обратной последовательностей состоит из последовательно включенных конденсатора и двух резисторов, обгцая точка соединения резисторов является его выходом, формирователь управляющего сигнала содержит первую н вторую цепи из последовательно согласно включенных двух диодов, общие точки соединения которых образуют соответственно первый и второй входы формирователя управляющего сигнала, кондеНсатор, первым выводом присоеди. пенный к четвертому, вторым через резистор - к третьему входам формирователя управляющего сигнала, и усилитель, выход кото)ого является выходом формирователя управляющего сигнала, отгичающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и информативности защиты, в него дополнительно введены элемент ИЛИ и вторые фильтры напряжений прямой и обратной последовател ьностей, входы которых подключены к первым выводам вторичных обмоток трансформаторов тока, выходы - соответственно к первому и второму входам дополнительно введенного второго, аналогичного первому, формирователя управляющего сигнала, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с третим и четвертым входами первого формирователя упрг.вляюшего сигнала, выходы обоих формирователей и управляющего сигнала подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом инверсного усилителя, при этом в каждый формирователь управляющего сигнала дополнитльно введен элемент ИЛИ, выход и первый вход которого соединены соответственно с входом и выходом снабженного индикатором упомянутого усилителя формирователя управляющего сигнала, второй вход элемента ИЛИ соединен с вторым выводом упомянутого конденсатора, зашунтированного упомянутыми первой и второй цепями из последовательно согласно включенных двух диодов, причем в первом формирователе управляющего сигнала обе указанные цепи подключены анодами к второму, а катодами к первому выводам конденсатора, а во втором - первая цепь последовательно согласно включенных двух диодов подключена к конденсатору в противоположном направлении.