Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормальных режимов с повторным его включением

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова СоветскихСоциалистическихРеспублик и 970548(22) Заявлено 15,12. 80 (21) 3216736/24-07 Рм Кз с присоединением заявки МоН 02 Н 7/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗЖЦИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИИОВ С.ПОВТОРНЫИ ЕГО ВКЛ 0 ЧЕНИЕИ Изобретение относится к техникерелейной защиты и предйазначено дляобеспечения защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от работына двух Фазах, перегрузок, снижениянапряжения с повторным их включением после восстановления нормальногосостояния напряжения сети при временном ее нарушении.Известно устройство для защитытрехфазного асинхронного электродви"гателя Г 1).Это устройство хотя и обеспечивает четкую защиту двигателя, однакооно пригодно лишь для четырехпроводной сети (три линейннх и нулевой провода) с асинхронным электродвигателем, статорная обмотка которого должна быть соединена только по схемезвезда, и непригодно для двигателей,статорная обмотка которых соединенапо схеме треугольник. Кроме того,устройство не обеспечивает повторного включения электродвигателя,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее тиристор и вспомогательное реле защиты 21.Данное устройство также пригоднолишь для четырехпроводной сети и длядвигателей, статорная обмотка кото-,рых соединена по схеме звезда, и непригодно для двигателей, статорнаяобмотка которых соединена по схеметреугольник. Кроме того, устройствоне обеспечивает повторного включениядвигателя после восстановления нормального состояния сети.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей путемповторного включения электродвигателя и повышение надежности и чувствительности защиты,Поставленная цель достигается тем,1 з,что устройство для защиты трехфазного электродвигателя от онормальныхрежимов с повторным его включением,содержащее блок управления электродвигателем, исполнительный блок,блок защиты от перегрузки с трансформатором тока, выход которого вклю.чен между катодом и управляющимэлектродом тиристора, и блок обрыва фазы, Функционально связанныемежду собой, дополнительно снабженоблоком Формирования управляющегостабилизированного напряжения, входкоторого включен между первой итретьей Фазами питающей сети, а выход подключен к управляющему электЗО роду тирнстора блока управления,970548 нительный блок отключает двигатель от сети, одновременно разрывая блокировочный контакт 2, напряжение источника управляющего напряжения ста" новится равным нулю и двигатель полностью отключается от сети без повторного включения.Во время работы двигателя и в случае кратковременного исчезновения сетевого напряжения двигатель отключается от сети, однако источник управляющего. напряжения будет медленно разряжаться через резистор 8 и защитный диод 7, а после восстановления нормального состояния сетевого напряжения тиристор остается отпертым и повторно включает двигатель под сетевое напряжение. Ясли перерыв в отсутствии сетевого напряжения был длительным, то повторного включения двигателя не произойдет, так как к этому времени источник управлжощего напряжения полностью разрядится, Время перерыва на повторное включение двигателя в сеть обусловлено постоянной времени разрядной цепочки и зависит от произведения емкос-ти конденсатора 9 и резистора 8, которое может регулироваться путем изменения величины сопротивления реэис" тора 8 или величиной емкости конденсатора 9. 40 При пуске двигателя пусковой его ток значительно превышает номинальный, однако длительность пускового режима является кратковременной, поэтому от кратковременного пускового режима блок защити от перегрузки не отключает двигателя от сети. На самом деле, в момент пуска конденсатор 18 разряжен через сопротивление 19 утечки, поэтому при пуске напряжение на конденсаторе 18 возрастает по экспоненте и эа период пуска не успеет достичь напряжения отпирания динистора 21, так как постоянная времени цепи заряда конденсатора 18 через сопротивление 20 выбрана такой, что за время пуска напряжение на конценсаторе 18 недостаточно для отпирания динистора 21. Устройство работает следующим образом.При нажатии кнопки "Пуск" 3 в положительные полупериоды частоты переменного тока и при не ниже чем минимально допустимом напряжении сети динистор 12 отпирается и через резистор 14 быстро заряжает конденсатор 9 максимально зарядным током, вследствие чего сформированное напряжение на конденсаторе 9 отпирает тиристор б и он остается все время отпертым, а протекаемый ток по катушке 1 исполнительного блока вызывает его срабатывание, при этом рабочие с блокировочным контактамиаи замыкаются и двигатель включается на полное номинальное сетевое напряжение. Для сглаживания пульсаций тока в катушке исполнительного блока включен демпфирующий диод 22. После от жатия кнопки "Пуск" 3 заряд источника управляющего напряжения обеспечивается оптимальным током через блокировочный контакт 2 с дополнительным резистором 13. Для остановки 65 анод которого через катушку исполнительного блока и диода подключен к второй фазе питающей сети, блок, защиты от перегрузки выполнен в виде диодного моста.На чертеже, представлена принци-пиальная схема предлагаемого устрой-, ства.Устройство состоит иэ катушки 1 исполнительного блока, его главных и блокировочного контактов 2, кнопки "Пуск" 3 и кнопки "Стоп" 4, От линейного напряжения ИВд от фазы В к Фазе Л через выпрямительный диод 5 питается катушка 1 исполнительного блока, управляемая через вентильтиристор б, в управляющей цепи которого последовательно включены защитный диод 7 и ограничительный переменный резистор 8. Сигнал, поступаемый на управляющий электрод тиристора б, формируется на конденсаторе 9 и ста". билизируется стабилитроном 10, Стабилизированный источник цепи управления питается от линейного напряжения Ид от Фазы С к фазе А через випрямительный диод 11, динистор 12 и регулируемые резисторы 13 и 14, причем при пуске (для быстрого достижения отпирающего напряжения) резис. тор 13 шунтируется кнопкой "Пуск" 3. Динистор 12 является элементом слежения эа допустимым значением сетевого напряжения. Трансформатор 15 тока, резистор 1 б, выпрямитель 17, конденсатор 18, переменные резисторы 19 и 20 и динистор 21 входят в блок защиты от перегрузок. Диод 22 является демпфирующим для катушки контактора, Кроме того, цифрой 23 обозначен защищаемый электродвигатель. 10 15 20 25 30 35 двигателя 23 необходимо нажать кнопку фСтопф 4, при этом цепь питанияисточника управляющего напряженияпрекращается, а напряжение на конденсаторе 9 разряжается через. вторыеконтакты кнопки "Стоп", вследствиечего тиристор б запирается, катушка1 контактора обесточивается и исполВ случае перегрузки двигателя ток нагрузки превышает допустимый, выходное напряжение выпрямителя 17 увеличивает заряд конденсатора 18 и напряжение на нем устанавливается на новом повышенном уровне, превышающим напряжениЕ отпирания динистора21, он отпирается и запирает цепь управления тиристором, а накопленная энергия в конденсаторе 18 достаточна для полного удержания цепи управления тиристора в запертом его положении до полного отключения двигате 5 ля от сети без повторного его включения. При исчезновении одной из Фаз двигателя он переходит на работу от двух 10 Фаз, причем двигатель отключается от сети или без выдержки, или с выдержкой времени, причем как в том, так и в другом случае, если нарушение было кратковременным, двигатель восстанавливает свою работу, при длительном перерыве двигатель в первом случае остается отключенным без повторного включения, во втором случае после выцержки времени отключается без повторного его включения. Если произошел обрыв линейного провода А или снизилось в этой Фазе напряжение (оно стало недостаточным для отпирания динистора 12) и, кроме того, снизилось напряжение на главных электродах тирнстора и он при пониженном напряжении или его отсутствии запирается и двигатель отключается от сети, стабилизированный источник (конденсатор 9) управляющего напряжения медленно разряжается через резистор 8 и защитный диод 7. При этом, если нарушение было кратковременным, источник управляющего напряжения не успевает разрядиться до величины 35 ниже отпирающего его напряжения, и двигатель повторно включается в сеть. При длительном отсутствии напряжения повторного включения не произойдет.Если произойдет обрыв фазы В или 40 снизится в ней напряжение, то двигатель отключается, если нарушение было кратковременным, после восстановления нормального напряжения в сети двигатель повторно включается в сеть. 5 При исчезновении фазы С или снижении в ней напряжения ниже допустимого динистор 12 запирается, а двигатель продолжает работать на двух фазах с выдержкой времени, обусловленной постоянной времени разрядной цепочки, состоящей из резистора 8 и конденсатора 9. Если перерыв был .кратковременным, то по восстановлении нормального состояния сети двигатель восстанавливает свою иормаль 55 ную работу без отключения сети, если же перерыв был длительным, то двигатель отключается от сети без повторного включения в сеть.Одновременно с защитой по цепи 6 О управления тиристором от исчезновения фазы или снижения напряжения в одной из фаз в устройстве действует также защита по перегрузке. Если произойдет обрыв одной из фаз, то 65 двигатель переходит на работу отдвух фаз и может произойти перегрузка работающих двух Фаз повышенным токоМ, в этом случае дополнительно действует защита от перегрузки. Поэтомудля защиты двигателя только от перегрузок, вызванных увеличением полезной нагрузки на валу двигателя сверхдопустимой и при номинальном состо янии сети, первичная обмотка трансформатора тока может быть включенав рассечку любой фазы питания электродвигателя.Настройка предлагаемого устройства по защите двигателя осуществля,ется следующим образом.Установка для защиты.для заданнойперегрузки двигателя осуществляетсяпеременным резистором 1 б, включенным во вторичную обмотку трансформатора 15 тока, Регулируя величинупеременного резистора 1 б, можно получить на нем одно и то же напряжение при различных токах в цепи нагрузки,дополнительно регулируя токзаряда конденсатора 18 резистором 20с учетом сопротивления утечки черезрезистор 19 тока разряда конденсато"ра 18, можно добиться установившегося равновесия напряжения на конденсаторе, при котором напряжение нанем достигает напряжения отпираниядинистора 21 только при токе нагрузки, превышающим номинальный токэлектродвигателя.Величина зарядной цепочки, состоящей из переменного резистора 20,с учетом тока утечки (резистор 19)должна иметь постоянную времени та"кой величины, чтобы за время пуско"вого периода двигателя напряжениена конденсаторе 18 не успело достичьнапряжения отпирания динистора 21.Выбор следящего элемента за напряжением сети (динистор 12) долженпроизводиться по минимально допустимому напряжению сети с учетом управляющего напряжения на конденсаторе 9,стабилизированного стабилитроном 10.Величина емкости конденсатора 9 ирезистора 8 выбирается из расчетадлительности времени на повторноевключение двигателя, дополнительнымрегулированием времени на повторноевключение путем регулирования кОндейсатора 8 можно удлинить или сократить .период времени на повторноевключение электродвигателя,В предлагаемом устройстве можно вместо тиристора, применяемого для управления зашитой двигателя, ввести симистор (двунаправленный тиристор),отпираемый током положительной полярности в обоих направлениях, в этом случае надобность в диодах выпрямительном 5 и демпфирующем 22 полностью отпадает. Однако вместо970548 формула изобретения ВНИИПИ Заказ 8413/69 Тираж б Подписно илиал ЙПП "Патент", г.ужгород ектная; диода 5 с целью эффективной защиты может быть введен следящий за уровнем напряжения сети элемент, например двусторонний динистор, отпирающийся при наличии сетевого напряжения не ниже допустимого.Наличие предлагаемой защиты электродвигателя от снижения напряжения, обрыва одной из фаз, а также зац 1 иты от перегрузок с повторным включением электродвигателя при восстановлении 10 нормального состояния сети и применения устройства для двигателей, питаемых от электрических сетей как четырехпроводных, так и трехпроводных, и для двигателей, статорная 15 обмотка которых может быть соединена любым способом (треугольником или звездой), делает предлагаемое устройство по защите высокоэффективным, надежным и с более широкими функци- що ональными возможностями1, Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормальных режимов с повторным его включением, содержащее блок управления электродвигателем, исполнительный блок, блок защиты от перегрузки с трансформатором тока, .выход которого вклю-. чен между катодом и управляющим электродом тиристора, и блок обрыва фазы, функционально связанные между собой, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспеченияповторного включения электродвигателя в сеть и повышения надежности ичувствительности, оно дополнительноснабжено блоком формирования управляющего стабилизированного напряжения, вход которого включен междупервой и третьей фазами питающейсети, а выход подключен к управляющему электроду тиристора блока управления, анод которого через катушкуисполнительного блока и диода подключен к второй фазе питающей сети,блок защиты от перегрузки выполненв виде диодного моста2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования управляющего напряжениявыполнен в виде диода, анодом подключенного к третьей фазе питающейсети, а катодом - к последовательносоединенным кнопке "Пуск", динистору, переменному резистору, кнопке"Стоп", стабилитрону; шунтированному конденсатором и подключенномук первой фазе сети, а кнопка "Пуск"зашунтирована последовательно включенными между собой блок-контактомисполнительного блока и переменнымрезистором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 652644, кл. Н 02 Н 7/08, 1976,2. Авторское свидетельство СССРР 670995, кл. Н 02 Н 7/08, 1977,