Устройство для максимальной токовойзащиты трехфазного электродвигателя

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 621.316. .925 (088.8) Опубликовано 23.03.81. Бюллетень 11Дата опубликования описания 27.03.81 по делам изооретеиий и открытий(т 11)с 1)/ И. И. Коваленко, Н. П. Ольховик и Я. С.Риман Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯИзобретение относится к устройствам защиты трехфазных электродвигателей от токов короткого замыкания и неполнофазных режимов работы электродвигателя.Для исключения ложных срабатываний таких защит от переходных процессов, возникающих при пусковых режимах электродвигателей, требуется выбирать высокие коэффициенты надежности.В протяженных шахтных низковольтных сетях с ограниченными сечениями пусковые токи мошных электродвигателей соизмеримы с токами короткого замыкания. Поэтому при коэффициенте надежности зашиты К= = 1,3 - 1,5, коэффициент чувствительности защиты оказывается в большинстве елучаев меньше требуемой величины.Известно устройство максимальной токовой защиты УМЗ для отстройки от переходных процессов в сети, возникающих при пусковых режимах электродвигателей, в которой достаточен коэффициент надежности К = 1,1. Это позволяет значительно расширить зону действия защиты 1).Однако известное устройство максимальной токовой защиты не реагирует на неполнофазные режимы электродвигателей,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для направленной защиты сети переменного тока от короткого замыкания, содержащее включенные в каждой фазе защищаемой сети соответственно измерительный трансформатор напряжения, вторичная обмотка которого через резистор подключена к базаэмиттерному переходу транзистора, измерительный трансформатор тока, вторичная обмотка которого зашунтирована первым резистором и через второй резистор подключена одним выходом к первому входному полюсу полупроводникового выпрямительного моста, к входным полюсам которого подключены эмиттер и коллектор указанного транзистора, а также исполнительный орган, введен резисторный делитель напряжения, одно плечо которого зашунти рова но конденсатором, включенным между объединенными вторыми выходными полюсами упомянутого полупроводникового выпрямительно 2 о го моста и общей точкой вторичных обмотокизмерительных трансформаторов тока,. а исполнительный орган через дополнительно введенные по числу фаз диоды, соединенные по схеме звезды, включен параллельновторичным обмоткам измерительных трансформаторов тока, причем его управляемый вход подключен к средней точке указанного резисторного делителя напряжения 12.Недостатком известного устройства является то, что нижний предел уставок защиты должен быть выше значения пускового тока электродвигателя. Поэтому она не может обеспечить защиту от неполнофазных режимов электродвигателей,Цель изобретения - повышение чувствительности к токам короткого замыкания и неполнофазным режимом работы электродвигателя.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя, содержащем в каждой фазе преобразователь тока, выполненный в виде трансформатора тока, вторичная обмотка которого зашунтирована резистором, вторичные обмотки трансформаторов тока соединены в звезду и.к выходу каждой из них подключены первый зажим балластного резистора и один из входов трехфазного выпрямителя, положительный полюс которого соединен с первым зажимом исполнительного блока, отрицательный полюс соединен с общей точкой схемы, к которой также подключены зажим измерительного блока и второй зажим исполнительного блока, вход последнего подключен к выходу измерительного блока, вход которого подключен к выходу сумматора, три входа которого соединены с первыми зажимами фазных фазочувствительных ключей, входы которых подключены к выходам трех преобразователей напряжения, входы последних подключены к фазам электродвигателя, вторые зажимы .балластных резисторов соединены с первыми зажимами фазных фазочувствительных ключей, вторые зажимы которых соединены между собой и подключены к общей точке схемы, причем каждый из упомянутых трех преобразователей напряжения выполнен в виде резистора, зашунтированного конденсатором, указанный сумматор вь 1 полнен в виде трех диодов, аноды которых являются входами сумматора, катоды соединены между собой и представляют выход сумматора, каждый из фазочувствительных ключей выполнен в виде двух диодов, тиристора и резистора, включенного в цепь управляющего электрода тиристора, соединенного с катодом, который вместе с анодом первого диода подключен к общей точке схемы, катод последнего и анод второго диода соединены с выходом преобразователя напряжения, катод второго диода подключен к управляющему электроду тиристора, анод которого подключен ко второму зажиму соответствующего балластного резистора и аноду диода сумматора.На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.Устройство для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя со 815820держит в каждой фазе преобразователь 1тока, преобразователь 2 напряжения, фазные фазосравнивающие ключи 3, балластный резистор 4, сумматор 5, трехфазныйвыпрямитель 6, измерительный блок 7, ис 5 полнительный блок 8.Преобразователь 1 тока выполнен в видетрансформатора 9 тока, вторичная обмоткакоторого зашунтирована резистором 10,вторичные обмотки трансформаторов токасоединены в звезду и к выходу каждой изних подключен первый зажим балластногорезистора 4 и один из входов трехфазноговыпрямителя 6.Установленные в каждой фазе преобразователи 2, напряжения выполнены в виде15резистора 11, зашунтированного конденсатором 12, входы преобразователей 3 напряжения подключены к фазам электродвигателя, а выходы - к входам фазных фазосравнивающих ключей 3.Каждый из фазовых фазосравнивающих20 ключей 3 выполнен в виде диодов 13 и 14,тиристора 15 и резистора 16, включенногов цепь управляющего электрода тиристора 15. Управляющий электрод и катод тиристора 15 соединены между собой и вместес анодом диода 13 подключены к общей25точке схемы, катод диода 13 и анод диода 14соединены с выходом преобразователя 2, напряжения, катод диода 14 подключенк управляющему электроду тиристора 15,анод которого подключен ко второму зажимуз 0 балластного резистора 4 и входу сумматора 5.Сумматор выполнен в виде трех диодов 17, аноды которых являются входамисумматора 5, а катоды соединены междусобой и представляют выход сумматора 5,который подключен к входу измерительногоблока ,Измерительный блок 7 выполнен в видепоследовательно соединенных регулируемогорезистора 18 и зашунтированного сглаживающим конденсатором 19 нерегулируемого40резистора 20, параллельно которому черездиод 21 и стабилитрон 22 присоединен второй конденсатор 23, точка соединения анодастабилитрона 22 и одной из обкладок конденсатора 23 является выходом измеритель 45 ного блока 7, который подключен к входуисполнительного блока 8.Исполнительный блок 8 выполнен в видетиристора 24, на управляющий электродкоторого подается сигнал с выхода измерительного блока 7, анод тиристора 24 подключен к точке соединения катода стабилитрона 25 и первого зажима резистора 26,катод этого тиристора подключен к управляющему электроду тиристора 27, в аноднуюцепь которого включен один из зажимовисполнительного реле 28, другой зажим которого подключен к второму зажиму резистора 26 и положительному полюсу трехфазного выпрямителя 6. В управляющиепереходы тиристоров 24 и 27 включены ре815820 51 О15 20 Формула изобретения 25 5зистор 29 и 30, соответственно. Отрицательный полюс трехфазного выпрямителя 6, зажим исполнительного блока 8 и зажим измерительного блока 7 подключены к общей точке схемы.Устройство для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя работает следующим образом.В зависимости от режима нагрузки изменяются по величине токи и углы сдвига фаз между токами и напряжениями. При нагрузках электродвигателей, не превышающих номинальную, углы сдвига фаз между напряжением и током изменяются в пределах от 22 до 32, При перегрузках электродвигателей, соответствующих 1,2 - 2 кратному значению номинального тока, углы сдвига фаз между напряжением и током составляют 20 - 38, При включении электродвигателей пусковые токи превышают номинальные в 5 - 7 раз, а углы сдвига фаз между напряжением и пусковыми токами составляют 53 - 76, а при предельном сопротивлении сети превышают 45, При коротком замыкании величина аварийных токов ограничивается только сопротивлением сети, а углы сдвига фаз между напряжением и током короткого замыканиясоставляют 0 - 26.Если в выбранный момент положительного полупериода выполняется отсечка тока через измерительный блок 7, то среднее значение тока через измерительный блок 7 зависит не только от абсолютной величины первичного тока, но и от угла сдвига между напряжением и током. Момент отсечки вторичного тока трансформаторов тока 9 выбирается таким, чтобы среднее значение тока через измерительный блок 7 в нормальном и пусковом режимах электродвигателей был меньше тока срабатывания устройства защиты, а при коротком замыкании или в неполнофазном режиме работы двигателя достигал тока срабатывания. Отсечка токов через измерительный блок 7 всех фаз в каждый из полупериодов выполняется фазными фазосравнивающими ключами 3. ОтСечка выполняется тогда, когда на управляющий электрод тиристора 15 подается отпирающее напряжение. Соответствующий тиристор 15 открывается и шунтирует измерительный блок 7. Токи через отдельные диоды 14, включенные по схеме трех выпрямителей, могут проходить в интервале 120 электрических градусов, а углы отсечек тока через измерительный блок 7 защиты для каждой фазы определяются промежутком до 120 электрических градусов, В этом случае среднее значение тока через измерительный блок 7 опре-, деляется интегралом с момента перехода блока в каждой фазе через нуль до момента отсечки тока3 ЮЭ=Т 1 - 9.3(141 Фпд 1 у. Ь-С 0 ОЬ ЯФфр 30 35 45 50 55 6где З, 5 - максимальное и действующее значение тока в защищаемом объекте;п - коэффициент трансформации; Мр - угол сдвига фазы тока по отношению к напряжению в определенном режиме. работы нагрузки;С, - угол отсечки тока.Уставку тока срабатывания устройства защиты устанавливают с помощью регулируемого резистора 18 измерительного блока 7. Если в измерительном блоке 7 ток достигает величины тока срабатывания, то напряжение на стабилитроне 22 становится больше напряжения его стабилизации. В связи с этим через управляющий электрод тиристора 24 протекает отпирающий его ток. Тиристор 24 отпирается, что приводит к открытию тиристора 27 и срабатыванию исполнительного реле 28. Предлагаемое устройство для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя обладаетповышенной чувствительностю к токам короткого замыкания и неполнофазным режимом работы электродви гателя. Устройство для максимальной токовой защиты трехфазного электродвигателя, содержащее в каждой фазе преобразователь тока, выполненный в виде трансформатора тока, вторичная обмотка которого зашунтирована резистором, вторичные обмотки трансформаторов тока соединены в звезду и к выходу каждой из них подключены первый зажим балластного резистора и один из входов трехфазного выпрямителя, положительный полюс которого соединен с первым зажимом исполнительного блока, отрицательный полюс соединен с общей точкой схемы, к которой также подключены зажим измерительного блока и второй зажим исполнительного блока, вход последнего подключен к выходу измерительного блока, вход которого подключен к выходу сумматора, три входа которого соединены с первыми зажимами фазных фазочувствительных ключей, входы которых подключены к выходам трех преобразователей напряжения, входы последних подключены к фазам электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности к токам короткого замыкания и неполнофазным режимам работы электродвигателя, втооые зажимы балластных резисторов соединены с первыми зажимами фазных фазочувствительных ключей, вторые зажимы которых соединены между собой и подключены к общей точке схемы, причем каждый из указанных трех преобразователей напряжения выполнен в виде резистора, зашунтированного конденсатором, указанный сумматор выполнен в виде трех диодов, аноды которых являют815820 Составите Техред А. Тираж 675 ь Л. В ойкас паева Корректор Е. Рошко Подписное Редактор Г. ВолкЗаказ 691/84 ВНИИПИ Госуда по делам и 13035, Москва,илиал ППП Патентрственно зобретени Ж - 35, Р , г. Уж ета СССРрытийнаб., д, 4/5Проектная го комит й и отк аушская город, ул ся входами сумматора, катоды соединены между собой и представляют выход сумматора, каждый из фазочувстви;ельных ключей выполнен в виде двух диодов, тиристора и резистора, включенного в цепь управляющего электрода тиристора, соединенного с катодом, который вместе с анодом первого диода подключен к общей точке схемы, катод последнего и анод второго диода соединены с выходом преобразователя напряжения, катод второго диода подключен к управляющему электроду тиристора, анод которого подключен ко второму зажиму соответствующего балластного резистора и аноду диода сумматора,Источники информации,5 принятые во внимание при экспертизе1. Риман Я. С. Защита подземных электрических угольных шахт. М Недра, 1977,с. 89 - 96.2. Авторское свидетельство СССР по заявке2621433/24-07, кл, Н 02 Н 3/16,0 Н 02 Н 3/38 29 12 78