Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов

(50 4 Н 02 Н 7/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРытий К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-производственное объединение "Прогресс" Министерства местной промышленности ЛатвССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ(57) Изобретение относится к областиэлектротехники - релейной защитетрехфазных электродвигателей от аварийных режимов. Цель изобретения - упрощение конструкции и улучшение электрических и весогабаритных характеристик. Устройство содержит торо- идальный магнитопровод 1, на котором расположены обмотки 2 и 3 двух фаз и обмотка 4, 5 двухсекционная третьей фазы, которые с обмотками 2 и 3 включены в противовключении, Через магнитопровод продеты три фазы питающей цепи сдвинутые одна относительоно другой на 120 . Выходы обмоток 2, 3, 4 и 5 присоединенык органу сравнения 9. При увеличении тока нагрузки электродвигателя сверх допустимого исполнительный элемент отключает электродвигатель. 5 ил.эИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты электродвигателей от аварийных режимов.Цель изобретения - упрощение конструкции и улучшение электрических и весогабаритных характеристик,На фиг. 1 приведена структурная схема защитного устройствами на Фиг,2- векторная диаграмма образования ЭДС Е, Е, Ес и Е, , на Фиг, 3 - векторная диаграмма образования ЭДС Е и Е ; на фиг. 4 - выходная фазовая характеристика диодной схемы сравнения двух электрических величин по фазе, на фиг. 5 - векторные диаграммы изменения ЭДС Е, и Е при нормальной работе электродвигателя, при симметричной перегрузке и неполнофазном режиме.На магнитопроводе тороидального фазовращающего трансформатора 1 токао расположены сдвинутые на 120 одна относительно другой две обмотки 2 и 3. Третья обмотка также ориентироо вана к двум остальным на 120 , но состоит из двух секций 4 и 5. Через магнитопровод Фазовращающего трансформатора 1 тока продеты Фазовые про. вода 6, 7 и 8, которые ориентированы к соответствующим обмоткам, установленным на магнитопроводе. Одни выводы обмоток 2 и 3 с соответствующими секциями 4 и 5 третьей обмотки соединены в противовключении, а другие присоединены к органу 9 сравнения и контроля перегрузок, который присоединен к исполнительному элемен.- ту 10. Орган 9 сравнения и контроля перегрузок выполнен в виде кольцевого фазочувствительного детектора на диодной схеме сравнения двух электрических величин по фазе, которая дополнена бесконтактным реле времени с выдержкой времени; зависящей от величины перегрузки. Допустимая величина перегрузки устанавливается переменным резистором.Известно, что стабильным параметром трехфазной сети является угол сдвига между напряжениями (токами). При нормальной работе электродвигателя фазы напряжения (тока) сдвинутыона угол 120 , а при обрыве одного из фазных проводов фазовый угол между напряжениями (токами) в двух остальных изменяется и становится равнымо0 или 180 . Таким образом, если контролировать изменение угла сдвига фазмежду токами нагрузки электродвигателя, то его можно защитить от неполнофазного режима.5 Для контроля изменения угла фазового сдвига применяется диодная.схема сравнения двух синусоидальныхэлектрических величин на фазе, например, ЭДС:10 е = Е запит, и е Е вдпЬс-)Эта схема имеет косинусную характеристику выходного параметра, напри"мер напряжения Боц = ККЕ сову,где К - коэффициент, учитывающийконструктивные параметры,Н - сопротивление контура схемыЕ - величина контролируемого ЭДС,соз у - фазовый сдвиг между ЭДС,Для этого необходимо из трехфазных токов питания электродвигателясформировать две ЭДС Е и Е, междукоторыми должен быть определенныйугол сдвига фаз( . Угол ) может бытьоравен или близок 90 при наличии токов во всех фазах питания электроддигателя, а так как при обрыве любой иэ фаз угол изменяется на 0 илио180, то можно применить диодную схему сравнения синусоидальных электрических величин по фазе для контролянеполнофазных режимов.Система трехфазных токов позволяет получить вращающееся магнитное поле, если эти токи пропускать черезтри неподвижные катушки (обмотки),оси или плоскости которых смещены вЬпространстве на 120 , т.е. на угол, щ равный электрическому углу сдвигапо Фазе между токами.Вращающееся магнитное поле наводят в обмотках катушек, установленных на магнитопроводе тороидального 45 Фазовращателя трансформатора токаЗДС, величины которых зависят от токов нагрузки электродвигателя, количества витков катушек и материалаярма магнитопровода. На выводах об мотки И, катушки фазы А образуетсяЗДС Ед, на выводах обмотки Ув катушки.фазы В образуется ЭДС Ев,а так какобмотка катушки Фазы С состоит издвух секций М и с, то на вывос55 дах каждой секции образуется ЭДС Еси Е(фиг. 2).Число витков в катушке фазы А равно числу витков в катушке фазы В,И = И, соответственно ЭДС Ед = Е, 1320859характеристику. Поэтому для надежной работы устройства используется определенный диапазон соотношения числавитков, в,котором угол сдвига ( между ЭДС Е и Е равен или близок углу 90На фиг. 4 показана фазовая косинусная характеристика изменения выходной величины диодной схемы сравнения двух электрических величин по фазе, которая является основой элемента 9 сравнения и контроля перегру зок. Кривая 1 определяет закон измерения выходного сигнала элемента сравнения и контроля перегрузок при нормальной работе электродвигателя, а кривая 2 - при пуске электродвигателя. Реагирующий элемент 10 имеет определенную чувствительность, определенный порог срабатывания, и устройство будет надежно в работе, если выходная величина, например напряжение Бд элемента 9 сравнения и контроля перегрузок, будет меньше поро. га срабатыванияУ,1, реагирующего элемента 10 Б(Б/ как при нормальной работе электродвигателя, так и при пусковом режиме, Это условие выполняется в определенном,циапазоне ЗО 35 Число витков в обоих секциях катушкицфазы С одинаковое, У = И , следова,Ительно, Е = Е но число витков в этих секциях меньше по сравнению с катушками других двух фаз. Такой под бор числа витков в катушках позволяет от системы ЭДС, приведенной на фиг. 2, образовать две ЭДС с определенным углом сдвига между ними. Для этого соединяют в противоцключении один конец обмотки И катушки фазы А с обмоткой одной секции обмотки Ы катушки фазы С, один конец обмотки И катушки фазы В - с обмоткой друвгой секции И, катушки фазы С (фиг.1). 15 В результате получают две ЭДС Е и Е , векторная диаграмма образования которых показана на фиг. 3.Как видно йз векторной диаграммы (фиг. 3) угол сдвига у между сум марными ЭДС Е и Е зависит от того,йнасколько вектор Е (Ес ) короче вексторов Е н Ев. Величина ЭДС пропорциональна числу витков, следовательно, угол сдвига ( зависит от соотг ношения числа витков У/У и Ув/Ис. Изменением числа витков катушек меняют чувствительность устройства, оставляя без изменения его фазовую сдвига фазового узлапри углах, близких или равчых 90, На фиг. 4 этот диапазон находится между точками 1 и 2.Предлагаемое устройство защиты работает следующим образом.Переменным резистором, который находится в элементе 9 сравнения и контроля перегрузок, устанавливается необходимый порог срабатывания защитного устройства Е.При нормальной работе электродвигателя величины ЭДС Е и Е равны, но сдвинуты по фазе ца угол, близкийоили равный .90 . Величина одного ЭДС, например Е, контролируется элементом 9 сравнеция и контроля перегрузок. В этом режиме величина ЭДС Е ниже устновленного в устройстве порога Е срабатывания. На выходе элемента 9 сравнения и контроля перегрузок имеется небольшой сигнал, недостаточный для срабатывания реагирующего элемента 10. Этот режим изображен в векторной диаграмме на фиг. 5 а.С увеличением нагрузки электродвигателя растут токи в фазовых проводах 6-8, соответственно растет магнитный поток в торродиальном фазовращающем трансформаторе 1 тока, увеличивается ЭДС на выводах обмоток катушек. Когда величина ЭДС Е, становится выше порога срабатывания Е (фиг.5 б), при помощи порогового элемента бесконтактного реле времени разбалансируется равновесие диодной схемы сравнения двух электрических величин элемента 9 сравнения и контроля перегрузок. На выходе этого элемента появляется сигнал, который поступает на реагирующий элемент 10, Реагирующий элемент 10 отключает электродвигатель.Известно, что ппи неполнофазном режиме нарушается симметрия токов нагрузки трехфазной сети, питающей электродвигатель, место фазовогоо сдвига между токами, равного 120 угол сдвига в исправных фазах станоов ит ся равным 180 или О, следовательно, изменяется угол сдвига ы между ЭДС Е, и Е(фиг. 5 в) . Этот угол контролируется диодной схемой сравнения двух электрических величин по фазе элемента 9 сравнения и контроля перегрузок. Согласно косинусной характеристике изменения выходного сигнала этой схемы при углах 0 и 1801320859 5на выходе схемы появляется сигнал максимальной величины (фиг, 4, точка Б на кривой 1). Одновременно прионеполнофаэном режиме уменьшается магнитный поток в ярме магнитопровода 5 и, соответственно, величины ЭДС Е, и Е. Сигнал от элемента 9 сравнения и контроля перегрузок поступает на реагирующий элемент 10, который отключает электродвигатель. формула из о бретения Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов, содержащее трехфазный многооб- И 5 моточный измерительный орган, установленный в фазах питающей цепи двигателя, выход которого присовдинен к органам сравнения в виде кольцевого фазочувствительного детектора с ис- Ю полнительным элементом на выходе, контакты которого служат для управления трехфаэным электродвигателем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения электрических и весогабаритных характеристик, трехфазный многообмоточный измерительный орган выполнен в виде тороидального магнитопровода, через который продеты сдвинутые на 120 относительно друг друга фазныеопровода питающей сети, на магнитопроводе установлены обмотки, которые ориентированы к соответствующей фазе питания, сдвинуты относительно другодруга также на 120 , при этом две обмотки имеют равное число витков, а третья обмотка состоит иэ двух равных секций, которые с обмотками других фаэ соединены встречно.1320859 оставитель Л,Корнееваехред В.Кадар . Корректор Г.Решетн Редактор Л.Повха Заказ 2664 5 Тираж 618Государственного комитета Слам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб ПодписяР НИИПИ по 1303