Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы на двух фазах

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(2 22) За яв ле но 2 4,12 8 222027/24-0 исоединением заявки сулнрственнын комитет СССР по лелям изобретений и открытий(71) Заявител 4) уСТРОЙстВО Для ЗАЩ 1 ТЫ ЭлектРОДВГАтЕтя ОТ РАБОТЫ НА ДВУХ ФАЗАХ10 Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к устройствамдля защиты электродвигателей от аварийных режимов, и может быть использовано для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей и другихсимметричных трехфазных нагрузок отработы на 2 фазах,Для обеспечения безаварийнойработы потребителей при возможныхнеполнофазных режимах необходимо,чтобы каждый трехфазный асинхронныйэлектродвигатель независимо от степени ответственности его и мощностибыл надежно защищен от работы егона двух фазах;Известно устройство для защитытрехфазного электродвигателя от обрыва фаз и перегрузок с тепловымреле 111,Недостаток этого устройства заключается в значительной инерционности собственно нагревательныхэлементов. Это приводит к перегреванию обмоток электродвигателя, а значит и преждевременному его старению, а также к тому, что еще до пуска электродвигателя тепловым релепосредством нормально замкнутогокоцтакта фактически ттодготавливается цепь включения магцитцого пускателя независимо от состояния силовой цепи и исправности самого теплс 1- вого реле. Вследствие этого не можетбытт. высокой надежности и эффективности защиты электродвигателей от цеполцофазных режимов прц помощи тепловых реле,Наиболее близким по принципу действия и достигаемому результатук предлагаемому изобретению являетсяустройство для защиты трехфазцыхэзтектродвигателей от работь на двухфазах, содержатттее включенные в фаз 15 цые провода токовые реле, размыкающие контакты которых через реле времеци фуцкциоцальцо связаны с пусковойкнопкой в цепи магнитного пускателя,1 осредством токовых реле осуществля 20 ется контроль наличия тока в каждомфазцом проводе, 1 ри нормальном пуске двигателя токовые реле сразу размыкают свои контакты, поэтому релевремени не успевает сработать и его25 контакт в цетти катушки магнитногопускателя остается замттцутытз, 1 риисчезновении тока в одцоц из фазсоответствующее токовое реле замыкает свой контакт и готте в 1 е.".н ци с; цсголт -30 шой выдержкой отклк 1 ает лиц г ттснт, (;7,Однако указанное устройство не обеспечивает защиту электродвигателя от работы на двух фазах при обрыве в его обмотке, соединенной по схеме треугольника, так как в одной из фаз при этом линейный ток увеличивается н полтора раза, а в двух других линейные токи близки к номинальным, т.е. токовые реле остаются включенными. Устройство имеет относительно большие габариты и стоимость, поэто му нецелесообразно применять его для защиты двигателей небольшой мощности, а также из-за относительно большой потребляемой мощности токовых реле сопротивление их обмоток достаточно велико и потери напряжения на них, суммируясь с потерями в линии и других элементах силовой цепи, могут превысить допустимую потерю напряжения, что нежелательно.Если токовые реле в устройстве выполнить на базе несиловых магнитоуправляемых контактов, то тем самым можно значительно уменьшить габаритные размеры устройства и его стоимость Такое исполнение позволит значительно шире применять устройство для защиты электродвигателей от неполнофазных режимов, причем не всегда целесообразно задействовать в устройство реле времени, так30 как вероятность кратковременного пропадания напряжения только одной фазы очень мала, поэтому это имеет смысл только для особо ответственных электродвигателей, отключение 35 которых даже на короткое время может нарушить определенный цикл или ритм целой технологической линии. Для защиты всех остальных двигателей не обязательна выдержка времени при 40 аварийном отключении. Устройство при этом значительно упрощается, а малые габариты его позволяют встраивать такое устройстно даже в самые маломощные магнитные пускатели. Замыкаю щие контакты всех трех герконовсоединены последовательно, а вся образованная при этом цепь включается параллельно кнопке "Пуск". Но такое устройство не обеспечивает защиту двигателя при обрыве в его обмотке, соединенной по схеме треугольника. Устройство непригодно для защиты от неполнофазных режимов 5 олыаой группы двигателей: маломощЯых (менее 4 кВт) и двигателей до 10 кВт с резко изменяющейся нагрузкой, так как с уменьшением мощности двигателя соответственно нужно уве-, личить число витков токовой катушки геркона, а в случае переменной наг ручки с тем, чтобы избежать ложные срабатывания устройства, это количество витков необходимо увеличить еще в несколько раз. Возрастает сопротивление катушек, а значит и поте ри напряжения, что нежелательно или более того габариты токовой катушки могут оказаться вообще несоизмеримыми с размерами геркона.1 елью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем использования для соединения обмоток электролнигателя н "треугольник".Для достижения поставленной цели устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы на двух фазах, содержащее три токовых реле,.выполненные на базе герконов, контакты которых функционально связаны спусковой кнопкой в цепи магнитногопускателя, дополнительно снабженотремя обмотками напряжения по однойна каждом герконе, причем выводыобмотки напряжения первого герконаподключены между первой и третьей,второго геркона - между второй и первой и третьего - между третьей ивторой фазами, питающими электродвигатель, а замыкающие контакты герконов соединены последовательно междусобой и включены параллельно пусковой кнопке.На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2и 3 - векторная диаграмма,Устройство (фиг. 1) содержит тригеркона 1-3, на каждом из которыхнамотаны витки токовых обмоток 4-6,включенных в разрыв силовой цепикаждой из фаз. Замыкающие контакты7-9 всех герконов соединены последовательно, а образованная при этомцепь включена параллельно пусковойкнопке 10. Поверх токовых обмотокзакреплены добавочные обмотки напряжения 11-13, которые включены согласно с токовыми и служат для усиления магнитного поля геркона.На векторной диаграмме (фиг. 2)показан вектор тока электродвигателя1 д в фазе А при номинальной нагрузке (коэффициент мощности нзят усредненным для двигателей с разными оборотами и мощностью до 5,5 кВт;соя Ч = 0,8 ) и для режима, когда нагрузка на валу значительно меньшеноминальной. Ток 1 д является однонременно током токовой катушки геркона, контролирующего наличие тока н фазе А. Вектор 1 - вектор тока добавочной катушки того же геркона, подключенной на линейное напряжение О, Сдвиг фаз между 1 и Одс незначительный, так как в данном случае индуктивное сопротивление добавочной катушки во много раз меньше актинного ее сопротивления, вследствие того, что отсутствует ферромагнитный сердечник. Иэ диаграммы видно, что вариант подключения добавочной катушки геркона А на линейное напряжение 0 А является наиболее предпочтительным,так как в этом случае среднее значение результирующего магнитного потока для любого режима нагрузки асинхронного электродвигателя максимально по сравнению с другими вариантами подключения добавочной катушки. Добавочная катушка геркона В годключается на линейное напряжение Ой, а геркона С - на ОнДля двигателя, обмотки которого соединены в "треугольник", характерно наличие всех линейных токов при обрыве в его обмотке, но так как нап.Равление вектора одного из линейных токов (фиг. 3) изменчется при этом на противоположное (более точно нао150 ), то потоки токовой и добавочной катушек соответствующего геркона теперь направлены встречно, поэтому геркон автоматически размыкается. Добавочные обмотки подключены к фазам сети после силовых контактов магнитного пускателя. Ампервитки добавочной катушки составляют 90 от намагничивающей силы Гу, необходимой для удержания герксЪа в замкнутом состоянии. Суммарным магнитным потоком в процессе работы двигателя достаточно обеспечить удержание геркона в замкнутом состоянии, так как включается он надежно при пуске электродвигателя (1 =5 - 7 1), поэтому в идеальном режиме для управления герконом токовой катушке достаточно иметь незначительное количество витков, соответствующее десятой доле от Б, но для обеспечения высокой надежности устройства в реальных условиях нужно это количество еще умножить на коэффициент надежности, равный 2-3, т,е. Г. =(0,2-0,3)Г , где Г. - намагничинающая сила токовой катушки.Устройство работает следующим образом..При нажатии на пусковую кнопку 10 включается магнитный пускатель, который подключает к сети трехфазный электродвигатель, При налйчии всех фаз включаются все три 1-3 геркона и блокируют пусковую кнопку 10, после отпускания которой цепь питания катушки пускателя остается замкнутой. При наличии обрыва в одной из фаз, например А, в ней отстуствует ток, а значит и в токовой катушке 4 соответствующего геркона 1 и, так как магнитного поля добавочной катушки недостаточно для удержания его в замкнутом состоянии, то геркон остается разомкнутым, поэтому после отпускания пусковой кнопки 10 магнитный пускатель автоматически отключается. При потере Фазы во время работы двигателя устройство работает аналогично. Разрывается цепь блокировки пусковой кнопкой. Двигатель мгновенно отклю 35Формула изобретенияУстройство для защиты трехфазногоэлектродвигателя от работы ца двухфазах, содержащее три токовых реле,40 замыкающие контакты которых Функционально связаны с пусковой кнопкой нцепи магнитного пускателя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных нозможнос 45 тей устРойства путем использования дляэлектродвигателя с соединением обмоток и "треугольник", оно дополнительно снабжено тремя обмотками напряжения по одной на каждом герконе,причем выводы обмотки напряженияпервого геркона попключецы междупервой и третьей, нгорого герконамежду второй и первой и третьегомежду третьей и второй Фазами, питающими электродвигатель, а замыкающиеконтакты герконон соединены последовательно между собой и включеныпараллельно пусковой кнопке.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе60 1. Клейменов В.Л. Тепловая защита асинхронных электродвигателей,М., ВВИИЭМ, 19 бб, с, 28-41.2 Зимин Е,А. Защита асццхроццыхдвигателей до 500 В, М.-Л "Энергия",6519 б 7, с. 77-78, рис. 194. 5 10 15 20 25 30 частсч от сети, При обрыве Фаы нне обмоток двигателя устройство работает совершенно одинаково неанисимо от схемы цх соедицецця. Так же точно срабатывает устройство и н случае обрыва в обмотке статора, соединенной н "звезду", так как лицейные токи являются в этом случае одцовременно и фазцыми, При обрыве н обмотке, соединенной н фтреугольцик", устройстно работает следующим образом, Так как направление одногоиз линейных токов измецяется на протиноположное, то магнитные потоки токовой и добаночной катушек соответствующего гсркона теперь направлены встречно, поэтому этот геркоц автоматически разщякается.Так как предлагаемое устройство можно применить для защиты от работы на двух фазах практически любого трехфазного электродвигателя, в том числе и тех, обмотки которых соединены в "треугольник", причем устройство обеспечивает надежную защиту двигателя при обрыве в любой точке его внешней и внутренней силовой цепи, оставаясь при этом простым, недорогим и малогабаритным, поэтому широкое использование данного изобретения позволяет получить значительный экономический эффект, так как срок службы двигателей при этом увеличивается.964842 Составитель В. Орлов Веселова Техред А, Бабинец Корректор Накт як илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проек 7679/39 Тираж 669 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушскПодписномитета СССРткрьтийя наб , д, 4/5