Устройство для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с фазным ротором от несимметричных режимов в роторе

Сфез Сееетсннк Сецнаянстнчвснни РеспублнкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 110230 (21) 2880288/24-07 С 5 )М. Кл,Фщ с присоединением заявки йо(23) Приоритет Н 02 Н 7/08 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открытнйДата опубликования описания 0 70182. к. , ДА.А. Паршин, Е.В. Поллер и В.П. йссев дНаучно-исследовательский институт по проблемам Курскомагнитной аномалии им. Л.Д.Шевякова 72) Авторы изобретения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХРЕЖИМОВ В РОТОРЕ . Изобретение относится к схемам защиты электрических двигателей.Известно устройство для защиты трехфазных электродвигателей от непол- э нофазных режилов, содержащее исполнительное реле, включенное между двумя нулевыми точками, одна из которых образована тремя конденсаторами, соединенными звездой и подключенными к фазам контролируемой сети 11 1.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, реализующее способ защиты трехфаэных электроустановок от несимметрии фазных токов, основанный на использовании выпрям ленного напряжения, пропорционального первичным фазным токам, причем одновременно дважды в течение периода промышленной частоты сравнивают мгновенное значение выпрямленного на пряжения со средним значением того же напряжения, принимая в одном случае сравниваемую величину рабочей, а другую - тормозной, а в другом случае наоборот, и при превышении обеих рабочих величин.над тормозными фиксируют несимметрию фаэных токов 2 1.НеДостатком известного устройства является реализация его только в случае, когда сравниваемые напряже ния имеют период, соответствующий промышленной частоте. Использование же известного устройства для защиты асинхронных. двигателей с фазным ротором от несимметричных режимов в роторе требует возможности реализации его в режиме переменных частот от промышленной до частоты размерностью меньшей герца.Кроме этого,в известном устройстве отсутствует зависимость уровня превышения рабочих величин над тормозньпли, при котором фиксируют несимметрию фазных токов, от частоты фазного напряжения или от величины этого напряжения, что бывает необходимо для оценки несимметрии при широком диапазоне изменения величины несимметрии.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем .использования устройства для защиты ротора трехфазного асинхронного двигателя.Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введен блок задаваемого уровня .несимметрии, блок запоминания уровня напряжения фаз ротора выполнен в виде трех цепочек, состоящих из последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора, причем эти цепочки сое 896713динены между собой в звезду, стороны которой присоединены к зажимам роторной станции электродвигателя, а нулевая точка - к нулевой точке звезды пускового реостата роторной станции, управляющий блок питания выполнен в виде колебательного звена,состоящего из источника постоянного напряжения, параллельно которому включены две цепочки, каждая иэ которых состоит иэ соединенных последовательно первого резистора, диода, второго резистора, динистора, подключенного анодом ко второму резистору, а катодом - к управляющему переходу тиристора, анод которого соединен с анодом вышеупомянутого диода, а катод под ключен к "минусу" источника постоянного напряжения, и конденсатора, включенного между анодом вышеупомянутого динистора и катодом вышеупомянутого тиристора; управляющий блок питания 2 О соединен с блоком запоминания уровня напряжения фаз через диоды, соединенные анодами со сторонами звезды блока запоминания уровня напряжения фаз, а катодами, объединенными в одну25 точку, и резистор, блок сравнения состоит из. трех цепочек, подключенных через разделительные диоды к блоку запоминания уровня напряжения фаз и состоящих каждая из соединенных последовательно конденсатора, тиристора, ЗО катод которого соединен с анодами трех стабилитронов, катод каждого из которых соединен с вышеупомянутым конденсатором и управляющим электродом вышеупомянутого тиристора, анод З 5 которого соединен с катодом динистора, анодом соединенного с резистором, а все эти три резистора соединены в одну точку, которая заведена на "плюс" источника постоянного опорного напря- ц) жения управляющего блока питания и на первый вход элемента фиксации нарушения чередования фаэ, входящего в состав блока сравнения, остальные три входа элемента фиксации нарушения чередования фаз подсоединены к анодам динисторов вышеупомянутых цепочек блока сравнения, а блок задаваемого уровня несимметрии фаз состоит из трех стабилитронов, подключенных параллельно вышеупомянутым конденсаторам цепочек блока сравнения, причем аноды этих стабилитронов подключены к катодам вышеупомянутых стабилитронов блока сравнения, причем аноды стабилитронов блока сравнения соеди нбны в одну точку и через резистор подключены к управляющему блоку питания; выход элемента фиксации нарушения чередования Фаэ импульсов блока сравнения соединен со входом ис-полнительйого органа, дающего сигнал на отключение электродвигателя,На чертеже приведена принципиальная схема устроиства. 65 Устройство содержит пусковые реостаты 1 (роторную станцию), Глок запоминания уровня напряжения фаз, состоящий из диодов 2-4, резисторов 5-7, конденсаторов 8-10, разделительные диоды 11-16, блок состоящий иэ источника 17 постоянного опорного напряже. ния, тиристоров 18 и 19, динисторов 20 и 21, конденсаторов 22 и 23, резисторов 24-28, диодов 29 и 30, разделительного диода 31, блок сравнения, состоящий из резисторов 32-35, тиристоров 36-38, динисторов 39-41, конденсаторов 42-44, стабилитронов 45-47, диодов 48-50; блок задаваемого уровня несимметрии, состоящий из стабилитронов 51-53, и элемента 54 фиксации нарушения чередования фаз, и исполнительный орган 55.Устройство работает следующим образом.При равенстве напряжений все конденсаторы 8-10 заряжены через диоды 2-4 и резисторы 5-7 .до равных напряжений. Тиристоры 18 и 19, динисторы 20 и 21, конденсаторы 22, 23 и 56, диоды 30, 31 и 57, резисторы 25-27 образуют собой колебательное звено, период колебаний которого зависит также и от величин резисторов 5, 6, 7, 28 и 32, конденсаторов 42-44,стабилитронов 51-53 и фазных напряжений ротора для случая, когда амплитуда этих напряжений превышает напряжение источника 17. Диоды 11-16 и 31 предназначены для разделения фазных напряжений ротора двигателя между собой и источником 17 напряжения. За счет подбора вышеуказанных элементов период колебаний колебательного звена выбирается равным длительности 4-5-ти периодов фазного напряжения на всем диапазоне разгона и работы электродвигателя. Постоянная времени заряда конденсаторов 8-10 выбирается равной порядка О,005 с и определяет чувствительность устройства к Фиксациям несимметрии длительностью значительно меньшей периода фазных напряжений ротора. Каждый период колебаний при открывании тиристора 18 тиристоры 36-38 открываются поочередно, так как для каждого периода два конденсатора 42 и 43 заряжены фазным напряжением ротора до напряжения пробоя стабилитронов 51-53, которыми задается допустимый уровень несимметрии фазных напряжений, и один конденсатор 44 разряжен через диод 50, стабилитрон 47 и тиристор 38, который был открытым в предыдущийпериод колебательного звена, и при равных напряжениях заряда конденсаторов 8-10 в момент открытия тиристора 18 первым начинает разряжаться через управляющий переход тиристор 38 и конденсатор 10, в цепи диода 14 которого отсутствует поме,ха - заряженный конденсатор 44, т.е. открывается тиристор 38, в цепи которого управляющий электрод - диод 14конденсатор 44 разряжен, С открытиемтиристора 38 пробивается динистор 41,включенный с ним последовательно,исключающий возможность запуска вэтот период других тиристоров 36 и37 при подаче на их управляющие электроды запускающих импульсов. Напряжения соответствующих шунтов 34-36 пос",тупают на вход элемента 54 фиксациичередования импульсов, при несимметрии фазных напряжений, больших по амплитуде напряжения пробоя стабилитронов 51-53 в каждый период колебанийоткрывается один и тот же тиристор36-38, что фиксирует элемент 54,который выдает сигнал на исполнитель-ный орган 55.Использование предлагаемого устройства в первичной диагностике неисправностей асинхронных электродвигателей с фазным ротором дает возможность определить начало нарушениясоединений в роторе и пусковом реостате, искрение, сбой в переключенииступеней пускового реостата, пробойротора или пускового реостата на землю в двух точках, витковое замыканиеротора, что позволяет своевременносделать профилактику электродвигате,ля и роторной станции, существенноснизив тем самым время аварийногопростоя оборудования,Формула изобретенияУстройство дЛя защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с фазным ротором от несимметричных режимов в роторе, содержащее роторную станцию, блок запоминания уровня напряжения фаз, управляющий блок питания, блок сравнения и исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования устройства для защиты ротора трехфазного асинхронного двигателя, дополнительно введен блок задаваемого уровня несимметрии, блок запоминания уровня напряжения фаз ротора выполнен в виде трех цепочек, состоящих из последовательно соединенных диода, резистора, конденсатора, причем эти цепочки соединены между собой в звезду, стороны которой подсоединены к зажимам роторной станции электродвигателя, а нулевая точка - к нулевой точке звезды пускового реостата роторной станции, управляющий блок питания выполнен в виде колебательного звена, состоящего из источника постоянного напряжения, параллельно которому включены две цепочки, каждая из которых состоит из соединенных последовательно первого резистора, диода, второго резистора, динистора, подключенного анодом ко второму резистору, а катодом . - к управляющему переходу тиристора, анод которого соединен с анодом вышеупомянутого диода, а катод подключен к "минусу" источника постоянного напряжения, и конденсатора, включенного между анодом вышеупомянутого динистора и катодом вышеупомянутого тиристора; управляющий блок питания соединен с блоком запоминания уровня напряжения фаз через диоды, соединенные анодами со сторонами звезды блока запоминания уровня напряжения фаз, а катодами, объединенными в одну точку, и . резистор, блок сравнения состоит из трех цепочек, подключенных через разделитель О ные диоды к блоку запоминания уровнянапряжения фаз и состоящих каждая из соединенных последовательно конденсатора, тиристора, катод которого соединен с анодами трех стабилитронов, катод каждого из.которых соединен свышеупомянутым конденсатором и управляющим электродом вышеупомянутого тиристора, анод которого соединен с катодом динистора, анодом соединенного с резистором, все эти три резистора соединены в одну точку, которая заведена на "плюс" источника постоянного опорного напряжения управляющего блока питания, и на первый вход элемента фиксации нарушения чередования фаз, входящего в состав блока сравнения,остальные три входа элемента фиксации нарушения чередования фаз подсоедийены к анодам динисторов вышеупомянутых цепочек блока сравнения, а блок зада ваемого уровня несимметрии фаз состоит из трех стабилитронов, подключенных параллельно, вышеупомянутым конденсаторам цепочек блока сравнения,причем аноды этих стабилитронов подключе ны к катодам вышеупомянутых стабилитронов блока сравнения, причем аноды стабилитронов блока сравнения соединены в одну точку и через резистор подключены к управляющему блоку питания; выход элемента фиксации нарушения чередования фаз импульсов блока сравнения соединен со входом исполнительного органа, дающего сигнал на отключение электродвигателя.55 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 559329, кл. Н 02 Н 7/09, 1976.2. Авторское свидетельство СССР Р 505078, кл, Н 02 Н 7/08, .1974.89 б 713 Составитель С.Курбангалиевактор Л. Филь Техред А.Ач КорректорМ. Кост исное 4/ ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Филиал аказ 11720/42ВНИИПпо д11303 669 рственного обретений иа, Ж, Ра Тираж Госуд лам и Моск Поомитета СССРоткрытийшская наб