Устройство для защиты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛ СОЕДИНЕННОГО В ЗВЕЗДУ, ОТ ОБРЫВА ФАЗЫ е. Изобретение относится к электротехник .в частности к устройствамрелейной защитытрехфаэных электродвигателей от нарушенияодной из фаз питающего напряжения и обмоток двигателя,Известно устройство для защиты многофаэного асинхронного электродвигателя отнеполнофазвых режимов, содержащее два тиристора, последовательно включенные соответственно с исполнительным элементом и резистором и присоединенные к выходу трехфазного двухполупериодного выпрямителя, Кего же выходу .через кнопку пуска и резистор подключен управляющий переход первоготиристора, анодом через конденсатор подсоединенного к аноду второго тиристора. Управ. ляющий переход последнего через резисторприсоединен к выходу однофазного мостово.го выпрямителя со сглаживающим конденсатором. К выходу. трехфазного выпрямителя,кроме того, через диод, шунтнрованный пе.ременным резистором,.подсоединен конденсатоп. Этот конденсатор через диод, встречноиунтированныйдинистором, подключен к пос. 2педовательно соединенной цепочке из конден.сатора и обмотки трансформатора, другаяобмотка которого нагружена упомянутым однофазным выпрямителемЦ.Однако этому устройсвву присущи нечув.5 ствительность к повреждению фаз сети питанияза местом подключения устройства защиты, атакже к повреждению обмоток двигателя;сложность схемного решения - устройствосодержит относительно высокое число (25)составляющих элементов; многоэлементностьсхемы, повышающая вероятность отказа илиложного срабатывания устройства, т. е. снижающая надежность защиты.Известно устройство для защиты трехфазнойэлектроустановки от работы на двух фазах,содержащее три фазных пик-трансформатора,вторичные обмотки которых, соединенные вразомкнутый треугольник, через резистор под.20ключены к управляющему переходу первоготиристора, шунтироваиному стабилитроном,через дннистор и резистор - к управляющемупереходу второго тирисгора, шунтированномустабилитроном, а через симметричный динис.9971 тор - к управляющему переходу симметричного тиристора. Первый тиристор;соединен по.следовательно с первым реле, шунтированиымпоследовательной ВС.цепочкой, и подключен кдвум фазам сети в анодной цепи второго ти.ристора, шунтированного конденсатором и сое.диненного последовательно с переменным резистором, Второй тиристор с его нагрузочнымреле также подсоединен к двум фазам,сетипитания, К ним присоединен также симметричный тиристор с последовательно включеннымтретьим реле 121К недостаткам данного устройства отно.сятся невозможность настройки уставок токовсрабатывания защиты от перегрузки и токовой 15отсечки (для этого необходимы предварительный подбор и замена динисторов); невозможность использования устройства для защитыэлектроприемников любой мощности (дляэтого требуется замена датчиков пик-транс- щформаторов); сложность схемы, посколькуустройство содержит 20 составляющих эле.ментов; пониженная надежность защитыэлектроустановок, обуславливаемая многоэлементностью устройства, 25Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты трехфазной нагрузки, соединенной в звезду, от обрыва фазы, .содержащее реагирующий орган, включенныйв нулевой провод последовательно со стабилитронами, и исполнительный орган (реле),причем реагирующий орган выполнен в видерезистора, к которому через умножитель напряжения подключено промежуточное реле 3.В данном устройстве путем введениядвух стабилитронов и умножителя напряже.35ния решается задача повышения чувствительности к малым изменениям (до 3% от номинального) действующего значения напряжениянулевой точки двигателя, В результате исклю.40чаются ложные срабатывания под действиемнапряжения нейтрали в нормальном режиме.Устройство, таким образом, реагирует наколичественно изменяющуюся характеристику -действующее значение напряжения. Для различ 45ных двигателей эта характеристика колеблетсяв 4 юльших пределах, поэтому требуется индивидуальная настройка устройства. Иными словами,оно обладает относительной селективностью(т, е. избирательностью относительно регулируемого для каждой защищаемой машины отстраиваемого уровня напряжения) . Здесьпод селективностью имеется ввиду свойствоизбирать заданный вид повреждения (или ненормального режима) на заданном участке.Цель изобретения - улучшение селективности устройства.Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для защиты трехфазного электро. б 8 фдвигателя, соединенного в звезду, от обрывафазы, содержащее реагирующий орган, вклю.ченный между нулевыми выводами электродвигателя и питающей сети, два конденсатора, два диода и два исполнительныхреле, снабжено третьим конденсатором и,двумя тиристорами, при этом реагирующийорган выполнен в виде пик.трансформатора,первичная обмотка которого зашунтированаконденсатором, а две вторичные через диодыподключены к управляющим переходам тиристоров, причем уйомянутые реле зашунтированы конденсаторами и включены через тиристоры на фазное напряжение питающей сети.На чертеже представлена принципиальнаяэлектрическая схема устройства для защитытрехфазного электродвигателя, соединенногов звезду, от обрыва фазы,Устройство включает в себя тиристоры 1и 2, соединенные последовательно с исполнительными реле 3 и 4, шунтированными конденсаторами 5 и б. Укаэанные последователь.ные цепочки подсоединены к одной из фазсети и к нулевой точке сети питания. Управляющие переходы тиристоров через диоды 7и 8 присоединены к вторичным обмоткампик-трансформатора 9, первичная обмоткакоторого, шунтированная конденсатором 10подключена к нулевым точкам электродвига.теля 11 и к сети питания.Устройство работает следующим образом.Для асинхронного электродвигателя, соединенного в звезду, характерно наличие напряжения в нулевой точке как в нормальном,так и в двухфазном режимах работы. 11 ри вентиляторном характере нагрузки на валу двигателяи вращения его ротора в неполнофазномрежиме увеличение действующего значения указанного напряжения по сравнению с нормаль.ным режимом может быть незначительным(до 3% от номинального напряжения сети),Однако весьм. существенно изменяется гармонический состав этого напряжения. Так в нормальном режиме работы при прохождениитока каждой из трех фаэ через максимум .происходит насыщение стали магнитопроводаи уменьшение по этой причине полного сопротивления соответствующей обмотки.Несимметрия сопротивления фаз обусловли.вает появления напряжения в нулевой точкедвигателя, За период питающего напряжениясмещение нейтрали проходит три цикла своего изменения (из-за поочередного насыщениятоком всех трех фаз). Следовательно, дляпотенциала нейтрали двигателя в нормальномрежиме характерно наличие третьей гармоники.В спектре напряжения нейтрали имеют местои высшие (с номером, превышающим 20.й)гармоники, К ним конденсатор 10 обладает997168 5меньшим сопротивлением, обеспечивая их шунтирование, Первичная обмотка пик.тршсформатора 9, следовательно, обтекается в нор. мальном режиме током третьей гармоники. Его магнитопровод работает в режиме глубо кого насыщения, поэтому сигнал вторичных обмоток носит импульсный характер. За пери-од питающего напряжения этими обмотками формируется три положителвных градуса. Эти импульсы через диоды 7 и 8 подаются на управ 0 ляющие электроды тиристоров 1 и 2.Устройство реагирует на качественно юменяющийся параметр - частоту напряжения смещения нейтралн. Вследствие качественного юменения этого параметра напряжения (частоты) нет надобности отстраивать защиту, на. пример, от уровня напряжения в нормальном режиме, она срабатывает только при данном виде аварийного (нли ненормального) режима на данном участке, т, е. обладает абсолютной селектнвностью. В этом состоит преимущество юобретения, Так как длительность положительных полу периодов напряжения на анодах тиристоров 1 и 2 составляет 180 эл,град., независимо от 15 фазы первичного тока пик-трансформатора в каждую положительную полуволну анодного напряжения тиристоров попадает хотя бы один управляющий импульс, В результате оба тиристора ежепериодно отпираются, обеснечи в вая питание исполнительнык реле 3 и 4 и заряд конденсаторов 5 и 6 (энергия последних отдается реле в отрицательные полупериоды анодного напряжения тристоров). Контакты исполнительных элементов 3 и 4 снгналиэиру ют о наличии всех трех фаз питающего напряжения.1При переходе двигателя в двухфазный режим происходит смещение его нейтралн по основной гармонке, Поэтому за период напряжения сети питания пнк.трансформатором 9 формируется лишь один управляющий импульс. Может быть открыт один тиристор, на аноде которого действует положительный полупериод35 напряжения. Потенциал анода другого тиристора прн этом отрицателен, он остается закрытым, его исполнительное реле обесточивается и сигналиэует об аварийном режиме или отключает защищаемый двигатель. Формула изобретения Устройство для защиты трехфазного электродвигателя, соединенного в звезду, от обрыва фазы, содержащее реагирующий орган,включенный между нулевыми выводамиэлектродвигателя и питающей сети, два конденсатора, два диода и два исполнительныхреле, о т л и ч а ю щ е е с я тем,.что,с целью улучшения селективности устройства,оно снабжено третьим конденсатором и двумятнрнсторами, нри этом реагирующий органвыполнен в виде пик-трансформатора, первичная обмотка которого зашунтирована конденсатором, а две вторичные через диоды подключены к управляющим переходам тиристоров, причем упомянутые реле зашунтнрованыконденсаторами и включены через тиристорына фазное напряжение питающей сети.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Иф 611270,кл. Н 02 Н 7/09, 1976,2, Авторское свидетельство СССР Яф 547901,кл. Н 02 Н 7/00, 1975,3, Авторское свидетельство СССР У 550717,кл. Н 02 Н 7/09, 1974 (прототип),каэ 950/7 дписн мнтета СССРрытий я иаб., д. 4 л ППП "Па Редактор Л. Алексеенко ВНИИПИ по делам113035, Мос Тираж 61 ударственного к зобретеннй и отк а, Ж, Рауваск ул. Проектная ректор О. Билак