Устройство для защиты трехфазного электродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 12 7 АВТОР 4/24-07 8384, Бюл. а ский и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1 Селекин И.СКузнецов Й,Е.,Кулаков Ю.П. Повышение надежностиэлектроснабжения и автоматизацияуправления электроустановками нефтехимических предприятий. М.,ЦНИИТЭнеФтехим, 1976,2. Авторское свидетельство СССР9 995192, кл. Н 02 Н 7/08, 1981.(54) (57) 1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, .содержащее первый, второй и третий блокис магнитоуправляемыми элементами,расположенными в магнитном поле токопровсда каждой из фаз электродвигателя со стороны питания, четвертый, пятый и шестой блоки с магнитоуправляемыми элементами, расположенными в магнитном поле токопровода каждой из фаз электродвигателясоответственно со стороны нейтрали,седьмой блок с магнитоуправляемымиэлементами, расположенный в магнитном лоле токопровода одной из фазэлектродвигателя со стороны питания,причем выходы первого и четвертого,второго и пятого, третьего и шестого блоков с магнитоуправляемыми элементами подключены соответственнок входам первого, второго и третьего элементов И, выходы которых связаны с исполнительным органом, ккоторому также подключен выход седьмого блока с магнитоуправляемымиэлементами о т л и ч а ю щ е е.с ятем, что с целью расширения функциональных возможностей путем защитыэлектродвигателя от витковых замыканий и обрыва фаз, в него дополни"тельно введены четвертый, пятый,(5 П Н 02 Н 7/08; Н 02 Н 3/28 шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой; восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый элементы ВРЕМЯ, первый, второй к третий элементы ПАМЯТЬ, элемент ЗАПРЕТ, при этом выходы первого,второго и третьего элементов И подключены через первый, второй и третий элементы ВРЕМЯ соответственно к первому элементу ПАМЯТЬ, выход которого подключен к реагирующему органу, причем выход первого блока с магнитоуправляемыми эл.ментами подключен к одному из входов четвертого, пятого и седьмого элементов И выход вто/. С рого блока с магнитоуправляемыми щ элементами подключен к одному из входов пятого, шестого и девятого элементов И, выход третьего блока с магнитоуправляемыми элементами подключен к одному из входов четвертого, шестого и восьмого элементов И, выход четвертого блока с магнитоуправляемыми элементами подключен к одному из входов восьмого элемента И, выход пятого блока с магнитоуправляемыми элементами подключен к одному из входов седьмого элемента И, выход аестого блока с магнитоуправляемыми элементами подключен к одному из входов девятого элемента И, причем выходы четвертого, пятого и шестого элементов И подключены через четвертый, пятый и шестой элементы ВРЕМЯ соответственно к второму элементу ПАМЯТЬ, выходы седьмого, восьмого и девятого элементов И подключены через седьмой, восьмой и девятый элементы ВРЕМЯ соответ-. ственно к третьему элементу ПАМЯТЬ, причем выход второго элемента ПАМЯТЬ через последовательно соединенные элементы ЗАПРЕТ и десятый элемент ВРЕМЯ подключен к исполнительному органу, выход третьего элемента ПАМЯТЬ соединен с блокирующим вход1123076 2 элемента ЗАПРЕТ и одиннадцатым эле" ментом ВРЕМЯ, выход которого подключен к исполнительному орга.ну.2. Устройство по п.1 о т л и щ ч а ю щ е е с я тем, что первый второй, третий, четвертый, пятый.и шестой блоки с магнитоуправляемьми Изобретение относится к электротехника, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано в качестве защиты электродвигателей от маждуфазных и витковых замыканий, а также защиты от обрывафазы без, использования трансформаторов гока,Известно устройство для максимальнойтоковой защиты электродвигателя от коротких замыкании, содержащее геркон и исполнительный орган1,Однако данное устройстно обладаетмалой чувствительностью к короткимзамыканиям внутри электродвигателя.15Наиболеа близким к изобретениюявляется устройство для защитыэлектродвигателя, содержащее блокис магиитоупранляамыми элементами,расположенными н магнитном поле то Окопронодон фаз электродвигателя,логические элементы И каждый изкоторых подключен к выходам двухблоков соответствующей фазы, и исполнительный орган, к которому подключен выход одного из блоков 12.Однако известное устройство нареагирует на витконыа замыканиявнутри электродвигателя и на обрывфазы. 30Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства путем отключения электродвигателя при нитконых замыканиях и обрыье фаз. 35Поставленная цель достигается тем,что н устройство для защиты трехфазного электродвигателя, содержа-щее первый, второй и тратий блокис магнитоуправляемыми элементами,расположенными н магнитном полетокопронода каждой из фаз электродвигателя со стороны питания, четвертый, пятый и шестой блокимагнитоупранляемыми элементами,расположенными н магнитном поле токопровода каждой из фаз электродвигателя соответственно со сторонынейтрали седьмой блок с магнитоуправляемыми элементами, расположенный в магнитном поле токопроэлементами выполнены в диде геркона с обмоткой, подключенной кисточнику оперативного тока, причемполярности обмоток первого,второгои третьего блоков противоположныполярности обмоток четвертого, пятого и шестого блоков,вода одной из фаз электродвигателясо стороны питании, причем выходыпервого и четвертого, второго ипятого, третьего и .шестого блоковс магнитоуправляамичи элементамиподключены соответственно к входампервого, второго и третьего элементов И, выходы которых связаны сисполнительным органом, к которомутакже подключен выход седьмого блока с магнитоупранляемыми элементами,дополнительно введены четвертый,пятый, шестой, седьмой, восьмой идевятый элементы И, пернык, второй,третий, четвертый, пятый, шестой,седьмой, восьмой, девятый, десятыйи одиннадцатый эле 1 ленты ВРЕМЯ, перный, второй и третий элементыПАМЯТЬ, элемент ЗАПРЕТ, при этомвыхоцы первого, второго и третьегоэлементов И подключены через первый, второй и третий элементы ВРЕМЯсоответственно к парному элементуПАМЯТЬ, выход которого подключенк реагирующему органу, причем выход парного блока с магнитоуправляемьми элементами подключен кодному из входов четвертого, пятого и седьмого элементов И, выходвторого блока с магнитоупранляемымиэлементами подключен кодному изнходсв пятого, шестого и девятогоэлементов И, ныхоц третьего блока амагнитоупранляемьпяИ элементамиподключен к одному из входон четвертого, шестого и восьмого элементовИ, выход четвертого блока с магнитоупраьляемыми зламенгами подключенк одному из входов ьосьмого элемента И выход пятого блока с магнитоуправляемьюи элементами подключени одному из входов седьмого элемента И выход шестого блока с магнитоуправляемыми элементами подключенк одному из входов девятого элемента И, причем выходы четвертого,пятого и шестого элементов И подклачаны через четвертый, пятый и шестой элементы ВРЕМЯ соответственно к второму элементу ПАМЯТЬ, выходы седь мого, ьосьмого и девятого элементов И подключены через седьмой, восьмой2 О 40 и девятый элементы ВРЕМЯсоответственно к третьему элементу ПАМЯТЬ, причем выход второго элемента ПАМЯТЬ через последовательно соединеньые элемент ЗАПРЕТ и,десятый элемент ВРЕМЯ подключен к исполнительному органу, выход третьего элемента ПАМЯТЬ соединен с блокирующим входом элемента ЗАПРЕТ к одиннадцатым элементом ВРЕМЯ, выход которого подключен к исполнительному органу, причем первый, второй, третий, четверть 1 й, пЯтЫй ИШеотсй блоки с магнитоуправляемыми элементами выполнены в виде геркона с обмоткой, подключенной к источнику оперативного тока, причем полярности обмоток первого, второго и третьего блоков противоположны полярности обмоток четвертого, пятого и шестого блоков.На фиг.1 показана Функциональная схема устройства; фиг.2 - зьп-олнение блоков с магнитоуправляемыми элементами.Предлагаемое устроисгво (фиг.1) содержит блоки 1-7 с магнитоуправляемыми элементами, располбженными в магнитном поле токопроводов так, что первый и четвертый,второй и пятый, третий и шестой блоки формиру ют сигнал на выходе в разные полувбл ны переменного тока, питающего элект родвигатель 8. При этом блоки 1,2,3 и 7 установлены вблизи выводов выключателя, блоки 4-6 - со стороны нулевых выводов электродвигателя 8,К выходам блоков 1-6 подключены первый, второй, третий, четвертый, пятыи, шестой, седьмой, восьмой и девятый логические элементы И 9-17 соответственно.При этом выход блока 1 соединен с одним из входов элементов 9,12,1.3 и 15; выход блока 2 соединен с одним иэ входов элементов 10,13,1.4 и 17; выход блока 3 соединен с одним из входов элементов 11,12,14 и 16; выход блока 4 соединен с одним из входов элементов 9 и 16; выход блока 5 соединен с одним из входов элементов 10 и 15; выход блока 6 соединен с .одним входом элементов 11 и 17.К выходам элементов И подключены первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой седьмой, восьмой и девятый элементы ВРЕМЯ 18-26 соответственно. Блок 7 и десятый и одиннадцатый элементы ВРЕМЯ 27 и 28 подключены к исполнительному органу 29, отключающему выключатель 30, К выходам элементов ВРЕМЯ 18-20 подключен пер О вый элемент ПАМЯТЬ 31, к выходам элементов ВРЕМЯ 21-23 подключен второй элемент ПАМЯТЬ 32, к выходам элементов ВРЕМЯ 24-26 подключен третий элемент ПАМЯТЬ 33, причем выходы 65 элемент-,.в 32 и 33 подк:;ю;ены к элеь,с.н. с,: 3 ДНРЕТ 3 4 . Ьлок 7 выполняется в виде обычного геркона и выг:олняет функции за-. щиты от трехфазных к.э. в момент включения вь 1 ключателя, когда двигатель еще не вращается. Ток срабатывания гекрона (т.е. тот ток в шине, при Котором он срабатывает) выбирается точно так же, как в обычной максимальной токовой защите,Блоки 1-6 выполнены (фиг,2) звиде герконов 35 и 36 с обмотками 37 и 38 соответственно. Приэ:ом полярность постоянного тока,подаваемого на обмотку 37 герконов35, на которых выполняются блоки1-3 должна быть противоположнойполярности така, подаваекого на обмотку 38 каждого иэ герконоз 36,на которых выполняются блоки 4-6.Для того, чтобы герконы давали сигнал лишь з один полупериод перемен-.ного тока, на их обмотки подаетсяпостоянный ток, достаточный длясрабатывания. Тогда геркон отпадает лишь з одну полузолну переменного тока на время превышения амплитуды переменного тока над величинойтока срабатывания.Оакт отпадания используется длявыдачи сигнала,Для повышения быстродЕйстзия инадежности устройство может дополняться точно такой же схемой, какна фиг,. Подключение элементов Идополняющей схемой производится точно также,. но к выходам, показаннымпунктиром (фиг,1) Каждый блоквыполняется не менее чем с двумямагнитоуправляемыми элементами. Привыполнении. блока на двух герконахполярности нх управляющих обмотокпротивоположны, В этом случае устройство гроиэводит сравнение фазтоков з обе полузолны переменноготока.На элементах 21-23 устанавливает"ся время, равное времени совпадениясигналов от соотвествующих блоковприсдвиге фаз токов электродвигателя в 60-70 . На элементах 24-26при сдвиге в 150-160" , на элементах18-20 - в. 80-90" . На элементах18-26 сравнивается время совпаденияположительных или отрицательныхполуволн тока.устройство работает следующимобразом,В режима нагрузки или пуска двигателя угол между векторами токовоего фаз равен 120 , и на выходахэлементов 18-26 сигнал отсутствует,поскольку время совпадения сигналозна входах элементов, к которым ониподключены, меньше установленногона них, 1123076При междуфазном коротком заьыкании (к.з.у нитри электродвигателя или в соедииительном кабеле фаза тока в поврежденной Фазе со стороны нулевых выводов меняется на противоположную, и время совпадения сигна 5 лов от блоков с магнитоуправляемыми элементами этой Фазы превосходит установленное на элементах 18-20, и на входе первого элемента ПАМЯТЬ 31 появляется сигнал, который запоми-(0 нается на время несовпадения указан-. ных сигналов. Исполнительный орган 29 отключает выключатель 30. При Витковом замыкании внутри электродвигателя сдвиг фаз между токами поврежденной и одной из неповрежденных Фаз становится меньше 60 О Время совпадения сигналов от блоков этих фаз превосходит установленное на элементах 21-23 и на входе эле О мента ЗАПРЕТ 34 появляется сигнал.На его блокирующем входе нет сигнала, так как ни один из элементов 24-26 не сработал. Через выдержку времени, превосходящую установленную на элементах 24-26 элемент ВРЕМЯ 27 подает сигнал на исполнительный орган.При обрыве одной из фаз электродвигателя токи двух других находятся в противофазе, Время совпадения сигналов, поступающих от блоков 1 и 5 или 2 и 6, или 3 и 4 на элементы 1.6-17 соответственно превосходят время, установленное на элементах24-26, и на выходе элемента ПАМЯТЬ33 появляется сигнал (элемент 33запоминает сигнал на время несовпадения, как и элементы 31 и 32).Через выдержку времени (0,5-.с)элемент 22 подает сигнал на исполнительный орган. Выдержка времениустановлена с целью несрабатываниязащиты при внешнем для двигателянесимметричном к,з., когда токи вдвух поврежденных фазах в первыимомент к.з. близки к противофазе.Поскольку угол между током поврежденной и неповрежденной Фаз притаком к.з. может быть небольшим,возможно появление сигнала на выходе элементов 21-23, Но излишнеесрабатывание защиты при этом блокируется сигналом, поступившим отэлемента 33 на инверсный входэлемента ЗАПРЕТ 34.Прн трехфазном к.з. при включенииэлектродвигателя (когда двигательещене вращается) срабатывает магнитоуправляемый элемент блока 7 иподает сигнал на исполнительный орган.Таким образом, предлагаемое устройство защищает электродвигательот междуфазных и витковых замыканийи от обрыва фаз, не требуя сложнойаппаратуры, и может быть примененодля защиты электродвигателей разноймощности,1123076 М 6 152/42 Тираж 613 ПодписиВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, З, Рауюская наб., д.4/5 Зака илиал ППП ффПатентфф, г,ужгород, ул.Проектная,Составитель А.БондаренкоРедактор НПущненкова Техред Л. Иикеш Корректор МЛеонтюк