Устройство для защиты трехфазной нагрузки от потери фазы питающего напряжения

( 9) (1) 4(51) Н 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 8 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(2) В.В. Платонов, С.Л. Кужеков, В.Ф. Минаков и Е.Ф. Минаков (71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов, Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе и Ставропольский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 579675, кл. Н 02 Н 7/09, 1976.2. Авторское свидетельство СССР В 686117, кл. Н 02 Н 7/09, 1977 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ ОТ ПОТЕРИ ФАЗЫ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее тиристоры, подключенные анодами к фазам сети питания, катодами к группе резис-. торов, соединенных в звезду, катод каждого иэ тиристоров через резистор подключен к управляющему, электроду последующего тиристора, исполнительный орган, связанный через полупроводниковый элемент с нулем звезды резисторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения чувствительности и надежности работы, оно дополнительно снабжено тремя диодами, подсоединенными катодами к фазам сети питания, а анодамик исполнительному органу, а в качестве полу- . проводникового элемента использован стабилитрон.Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствамрелейной защиты, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для предотвращения аварийности трехфазных электроприемниковв результате работы в неполнофазныхрежимах,Известно аналогичное устройство,содержащее три тиристора, анодами Оподключенные к Фазам питающей сети.Управляющий электрод каждого из тиристоров через последовательно включенные стабилитрон и резистор соеди-.н с катодом тиристора в предыдущей 15Фазе. Катоды упомянутых тиристоров" .рез резисторы соединены с исполнительным органом, например реле, вторым концом соединенным с нейтральным проводом сети Я . 2 ОНедостатками этого устройства длязащиты являются наличие нулевого привода, усложняющее устройство, егомонтаж и эксплуатацию, снижающее надежность его работы (иэ-за возможности ложной работы при поврежденияхнейтрали); низкая чувствительностьк неполнофаэным режимам асинхронныхдвигателей, электромагнитный моменткоторых при работе на двух Фазах ЗОпревышает момент сопротивления налвалу. Машина генерирует несколькоуменьшенное и сдвинутое по Фазе напряжение потерянной фазы, подаваемые на анод одного из тиристоров. З 5А так как.порог анодного напряженияне стабилизирован (даже при стабилизации момента снижения напряжениякатода предыдущего тиристора нижеуровня, достаточного для отпирания 4 Опоследукнцего тиристора по цепи управления), то названный тиристор способен отпереться и сохранить открытое состояние и при пониженном анодном напряжении.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяустройство для защиты, содержащееподключеннцй к фазам питающей сетитрехфазный однополупериоднцй выпрямитель, выходом соединенный с после 50довательно включенными исполнитель-ным элементом и тремя тиристорами,управляющий электрод каждого из которых через резистор идополнительновведенный диод подключен к соответствующей фазе, а катод последнего тиристора подсоединен к нулевой точкесети питания 21 . Тиристоры прототипа в рабочем режиме удерживаются в открытом состоянии проходящим через него анодным током. Запирание их поэтому возможно только при глубоком снижении или полном исчезновении напряжения одной из фаз. Такой режим и выполнение защитных функций устройством возможны только нри статическом характере нагрузки или двигательном характере с опрокидыванием машины при исчезновении фазы питающей сети. При вентиляторной характеристике момента сопротивления асинхронной машины возможно вращение ее ротора при потере Фазы питающей сети. Полного исчезновения. напряжения на фазных эажимах устройства защиты при этом не происходит - оно индуцируется в фазе статора вращающейся машин; и подается с ее стороны, хотя Фаза сети питания повреждена, Защитное устройство в таком режиме не срабатывает, Недостатком прототипа является также пониженная надежность, обусловливаемая наличием нулевого провода, повреждения которого вызывают ложные срабатывания, т.е. срабатывания в условияхнормального режима работы защищаемого электроприемника.Ц:.г.ъ изобретения - повышение чувстви"ельности к неполнофаэным режимам и надежности защиты путем исключения нулевого провода.Цель достигается тем, что устройство для защиты трехфазной нагрузки от потери фазы питающего напряжения, содержащее тиристоры, подключенные анодами к фазам сети питания, катодами к группе резисторов, соединенных в звезду, катод каждого иэ тиристоров через резистор подключен к управляющему электроду последующего тиристора, исполнительный орган, связанный через полупроводниковый элемент с нулем звезды резисторов, дополнительно снабжено тремя диодами, подсоединенными катодами к фазам сети питания, а анодами - к исполнительному органу, в качестве полупроводникового элемента использован стабилитрон. На фиг. 1 представлена принципи- . альная электрическая схема устройства для защиты трехфазной нагрузки от потери Фазы питакицего напряжения; на фиг. 2 - диаграмма изменения линейного напряжения сети в нормальном1150 25 ДВ,ДС, ВС,30 Р 6 45 50 55 режиме; на фиг. 3 - то же, для случая двигательной нагрузки и превышения электромагнитным моментом сопротивления при работе на фазах А и С; на фиг. 4 - то же, для случая статической нагрузки или опрокидывания асинхронного двигателя.Устройство содержит присоединенные к фазам сети питания 1,5,С диоды 1, 2, 3 и тиристоры 4, 5 и 6, управ ляющий электрод каждого из которых через соответствующий резистор 7, 8 и 9 подключен к каждому тиристору предыдущей фазы. К катодам тиристоров присоединена также звезда резисторов 15 10, 11 и 12, к общей точке которой подключен катод стабилитрона 13 соединенного последовательно с исполнительным органом - реле 14. Схема запуска содержит последовательно соединенные резистор 15 и кнопку пуска 16, шунтирующие тиристор 4.На диаграммах введены следующие обозначения:- кривые изменения междуфаэных напряжений; П - напряжение стабилиэасгции стабилитрона 13; моменты времени отпирания тиристоров 4, 5, 6; момент времени начала протекания тока, пропорционального Пдс, 35 момент завершения интервала времени, на котором Ц 11 сПсг 1момент начала интервала времени протекания тока,40 пропорционального 68,8 9 ф 10 11С -С 1 - бестоковые интервалы времени. Устройство работает следующим образом. Кратковременным замыканием кнопки 16 осуществляют запуск схемы по этой цепи, начиная с момента времени й 1, когда 018 достигает величины П , начинает протекать ток, проходящий через управляющий переход тиристора 5. В интервале времени Й 2-Й 4 . Пд )0118 и по цепи запуска протекает ток, пропорциональный 0 С . Из диаграммы Фиг. 2 видно, что в момент й анодное напряжение тирис 698 4тора 5, управляющий переход которого обтекается током, достигает уровня Б . Через тиристор начинает проходить ток, пропорциональный ПВС а затем Б, удерживающий тиристор в проводящем состоянии. Кнопка пуска теперь может быть возвращена в исходное состояние.В момент С создаются условия появления тока через тиристор 6 (нмеют место положительное анодное напряжение большее м ток управления, пропорциональный ПВд). Аналогично в момент С отпирается тиристор 4. Далее циклы коммутации тиристоров ежепериодно повторяются. Через резисторы 10, 11 и 12 и исполнительный орган 14 протекает ток. Реле обеспечивает запуск коммутационного аппарата и соответственно включение защищаемого электроприемника. В расчетном для неполнофазных Режимов случае (фиг, 3) происходит снижение и сдвиг по Фазе двух линейных иапря 1жений, связанных с поврежденной Фа- . зой. Положим, исчезновение фазы ЬГпитающего напряжения происходит в интерва е времени Ст. когда П,ЕПсилн "дсПст1До момента С тиристор 4 обтека-8ется током.Однако, на интервалах й 8 -1 и С 10 -й 1 ни одно из линейных напряжений не превышает уровня Пс тока ни через стабилитрон 13, ни через тнристары 4, 5, 6. В первую же из этих бестоковых пауз все тиристоры оказываются запертыми - прерывается их кольцевой Режим, Поэтому даже при появлении на интервале й -й и в момент с напряжения, большего Пс, все элементы схемы, включая испол" нительный орган 14, оказываются обесточенными. Отключается и защищаемый электроприемник (в рассмотренном случае асинхронный электродвигатель). Неполнофазный режим статического электропрнемника, а также заторможенного электродвигателя (фнг. 4), фиксируется предлагаемым устройством по бестоковымпаузам йд -йр величина которых возрастает по сравнению с предыдущим рассмотренным случаем.Положительный эффект, обеспечиваемый новой совокупностью признаков, заключается в повышении чувствительности защитного устройства к неполно11 фазным режимам, связанным с генерацией защищаемой машиной напряжения потерянной фазы за счет стабилизации моментов времени коммутации каждой пары тиристоров так, что в нормальном режиме обеспечивается перекрытие интервалов времени открытого состояния каждой пары названных тиристоров. Эти интервалы уменьшаются и раз 50698 6делены бестоковыми паузами при потере фазы питающего напряжения. Крометого, повышается надежность устройства, так как оно не требует для своего функционирования наличия нулевого провода , являющегося приего повреждениях дополнительньиисточником ложных срабатываний защиты.