Способ защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов

, 1347113 ЯО 19 4 Н 02 Н 7/О СССРРЫТИЙ БРЕТЕНИ У сдвиг ояни я ктриключени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТ САНИЕ ИЗО ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Кишиневский политехнический институт им. С,Лазо(56) Цапенко Е.Ф, Контроль изоляции в сетях до 10 ОО В, - М,: Энергия, 1972 ю с, 81-90.Авторское свидетельство СССР У 100634, кл, Н 02 Н 7/08, 1952, (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных элект телей от аварийных режимов, контроля их технического со в условиях эксплуатации в э ческих сетях с глухозаземленнои нейтралью, Целью изобретения являетсяповышение чувствительности, Цель достигается тем, что после выявленияналичия возникновения аварийных режимов автоматически производят искусственное замыкание на землю ней"тральной точки обмотки статора,фиксируют появившийся при этом ток нулевой последовательности утроенной частоты, по наличию которого производятот е трехфазного электродвигателя от питающей сети, 7 ил, 134713Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных электродвига-, телей от аварийных режимов, а также контроля их технического состояния .в условиях эксплуатации в электрических сетях с глухозаэемленной нейтралью.Для срабатывания защиты от замы кания на землю необходимо, чтобы напряжение иа выходе фильтра (напряжение на вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности - ТТНП) было достаточнвм для 15 нормальной работы исполнительного реле. Напряжение на вторичной обмотке ТТНП равно 131 = 4 44 1 ф = 4 44 ымгде ч ч - соответственно число1 фвитков первичной и вторичной обмоток;частота тока; 25Ф - магнитный поток, возбуждаемый в магнитопроводе магнитодвижущейсилой (МДС)1 - ток нулевой после- ЗОоьдовательности, возникающий в моментзамыкания одной жилысилового кабеля через резистор на эемлю;Б - магнитное сопротивмление магнитопровода ТТНПИз формулы (1) видно, что при по стоянных ч, ч, В и , напряжение Бпропорционально величине тока замыкания на землю 1 , Другими словами,олафдля надежного срабатывания защиты необходимо увеличить величину тока 451 , что приводит к росту мощности,массы и габаритов ограничивающегорезистора и коммутационного устройства,Целью изобретения является повышение чувствительности защиты.На фиг, 1-6 приведены осциллограммы напряжений и токов при нормальноми аварийном режимах электродвигателя;на фиг, 7 - принципиальная схемаустройства, реализующего предлагаемый способ защиты,Способ защиты осуществляется следующим образом,Современные трехфазные асинхронные электродвигатели характеризуются высокой степенью использования активных материалов, в том числе электротехнической стали, Это обстоятельство приводит к тому, что практически синусоидальная волна магнитодвижущей силы в нелинейной ферромагнитной среде возбуждает несинусоидальную волну магнитной индукции, спектркоторой содержит нечетные пространственные гармоники, При неизменнойформе вращающейся волны магнитодвижущейся силы не изменяется формапространственной кривой магнитнойиндукции и все гармоники вращаютсясинхронно, В фазах обмотки статораиндуктируются ЭДС, содержащие нечетные гармоники, в том числе и кратныетрем, Гармоники ЭДС кратные трем,направлены в одну и. ту же сторону вовсех фазах обмотки статора двигателяи имеют соответствующую кратную частоту, Поэтому при изолированной нейтральной точке обмотки статора двигателя, соединенной в звезду, междуземлей и нейтральной точкой присутствует напряжение в основном третьейи девятой гармоник,На фиг, 1 и 2 приведены осцилло-."граммы тока двигателя 1 и напряже 9ния У, между изолированной нейтральной точкой обмотки статора электродвигателя и землей при симметричномрежиме и отсутствии аварии, Потребляемый двигателем ток является практически синусоидальным, напряжениеимеет частоту 150 Гц.(на практике на кривую У накладывается девяотая гармоника с частотой 450 Гц,которой пренебрегают), В аварийномрежиме, замыкают на землю нулевую точку обмотки статора, Появляются гармоники тока, кратные трем, которыепротекают по контуру силовой кабель -фазы обмотки статора - земля - заземленная нейтраль силового трансформатора - силовой кабель, Осциллограмма тока 1 одной из фаз обмотки дви 3гателя (фиг,4) и тока 1, междунулевой точкой двигателя и землей(фиг. 5) подтверждают это,Из силового тока фильтруют и фиксируют гармоники, кратные трем, Появление на выходе фильтра гармоникнапряжения, кратных трем, служиткритерием наступления аварийного режийа, В дальнейшем выделенный сигнал134711 20 напряжения используют для отключениядвигателя от сети или для сигнализации о техническом состоянии контролируемого двигателя,На фиг. 3 и 6 показанаосциллограмма сигнала после фильтра Бсоответственно в нормальном и аварийном режимах, В нормальном режиме навыходе фильтра напряжение равно нулю, 10так как в токе двигателя не содержатся гармоники, кратные трем; а ваварийном режиме амплитуда напряжения на выходе фильтра достигает десятки вольт, Мощность сигнала дляэлектродвигателей 1-15 кВт составляет 10-50 Вт и может быть,использована непосредственно без предварительного усиления,Устройство состоит (фиг, 7) издатчика 1 контроля технического состояния (например, терморезистор,датчик влажности, датчик сухого хода,сильфонное реле и др. ), установленного в электродвигателе 2, коммутационного устройства 3 (например,симистор, геркон, контакт температурного реле и др.), трансформатора тока нулевой последовательности (ТТНП),4, выпрямителя 5, промежуточного реле 6, контактора 7, лампы 8 и резистора 9, На фиг,7 показана только вторичная обмотка 10 трансформатора питания.Защита электродвигателя от аварийных режимов по предложенному способуосуществляется следующим образом,Датчик 1 контролирует техническое состояние электродвигателя 2.В нормальном режиме (без аварии)коммутационное устройство 3 разомкнуто и нейтральная точка обмоткистатора изолирована от земли, Ваварийном режиме датчик 1 подает команду на включение коммутационногоустройства 3. Последнее замыкаетнейтральную точку обмотки статора сзаземпенным корпусом. В силовом кабеле появляется ток нулевой последовательности, имеющей частоту150 Гц. ТТНП 4 фиксирует появлениеэтого тока и на его вторичной обмотке появляется напряжение, йод действием которого срабатывает реле 6.Последнее своим Размыкающим контак-том размыкает цепь катушки контактОра 7, а замыкающим контактом замыкает цепь сигнальной лампы 8. Такимобразом, электродвигатель отключает" 34ся от сети и сигнализирует о наступлении аварийного режима.Согласно формуле (1) напряжение на выходе Фильтра ТА равно4,44 ч 31 в, (2)1 о,мСравнивая формулы (2) и (1) легко заметить, что при прочих равныхусловиях (идентичные трансформаторы4 и одинаковые действующие значениятоков замыкания на землю в схемеизвестного и предлагаемого способа)напряжение Б в три раза больше,чем Б, так как частота информацион"ного сигнала в три раза выше,Кроме того, устройство, реализующее предлагаемый способ защиты, меньше по габаритам и массе, так как коммутируемое напряжение третьей гармоники между нейтральной точкой обмотки статора и землей приблизительнона порядок меньше, чем фаэное напряжение, которое коммутируется в известном устройстве. Следовательно,в предлагаемом способе защиты коммутационное устройство может бытьвыбрано на меньшее номинальное напряжение, отпадает необходимость вприменении добавочного резистора,Формула изобретенияСпособ защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов, при котором выявляют наличие возникновения аварийных режимов, после чего автоматически производят искусственное замыкание на землю одной фазы трехфазного электродвигателя, выявляют в питающем силовом кабеле трехфазного электродвигателя информационный сигнал в виде тока нулевой последовательности, по наличию которогопроизводят отключение трехфазногоэлектродвигателя от питающей сети,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения чувствительности,после выявления наличия возникновения аварийных режимов автоматическиПроизводят искусственное замыканиена землю нейтральной точки обмоткистатора, фиксируют появившийся приэтом ток нулевой последовательностиутроенной частоты, по наличию которого производят отключение трехфазного электродвигателя от питающейсети,5123/48 Тираж 617 ПодписноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4 роизводственно-полиграфическое предприятие жгород, ул. Проектная, 4