Способ защиты трехфазного потребителя от изменения чередования и обрыва фаз и устройство для его осуществления

Оп ИСАНИЕИ ЗОВРЕТЕ Н ИэеК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик п 1902136 61) Дополнительное к авт, сеид-ву 488/24-01 22)Заявлено 300480 (21 м. к еи заявки РЙ Н 3 24 присоединени 3)ПриоритетОпубликов 3 Ъеудеретееннцй кеинте СССРаио 300 1.82. щллетеиь 53) УДК 621.316 925(088 8) Дата опубликования описания 360182(72) Авторы изобретения АА КбвейьроЬрно-"ов нйойу -,;,;-,"; о хозяйстве,;Я.Каретный, М.Н.Гашков, Е.А.Гельман Всесоюзный научно- ч следовательский и итут по автоматиз мышленности, сель ВНИИэлектронривод конструкторскии инс электроприводу в при на транспорте) Заявитель 54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЧЕРЕДОВАНИЯ И ОБРЫВА ФА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к электронике и может быть использовано иристорныхемах автоматического управления, например, в станках и машинах термической резки с программным управлением.Известен способ защиты трехфазных потребителей, основанный на включении измерительных элементов в каждую фазу1 . Однако данный способ характеризуется большой сложностью, так как необходимы измерительные элементы (например, трансформато ры тока) по числу фаз, и, кроме того, не позволяет выявить изменение чередования фаз, поскольку измеряются амплитудные, а не фазовые характеристики сигналов.Известно устройство для защиты трехфазной электроустановки от изменения чередования и обрыва фаз, содержащее трехфазный выпрямитель, подключенный к фазам трехфаэной сее для защиты трехфазных преобразователей в си ти, тиристоры, резисторы н исполнительный орган - реле, обмотка которого через последовательно соединенные тирнсторы включена в нулевойпровод, а управляющий электрод каждого тиристора через резистор и дополнительно введенный диод подключен ксоответствующей фазе 1 2 .Недостатком указанного устройстваявляется необходимость нулевого провода, что не позволяет использоватьего для трехфазных потребителей, соединенных треугольником, и, крометого, оно характеризуется большойсложностью и низкой надежностью, так 15как содержит большое количесгво полупроводниковых приборов.Наиболее близкими к предлагаемымявляются способ защиты трехфазныхпотребителей от непалнофазных режимов работы и устройство для его осуществления3 1,Известный способ основан на измер нии пульсации выпрямленного напря Э 902136 жения трехфазной сети путем формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, а в качестве другого сравниваемого сигнала принимают постоянный сигнал в диапазоне изменения амплитуды мгновенных значений выпрямленных фазных напряжений, и их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при уменьшении частоты Которого получают выходной сигнал.Устройство для осуществления указанного способа содержит конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения, а к выходу транзистора через конденсатор подключен исполнительный орган.Недостатком известного технического решения являются необходимость дополнительного источника постоянноготока и невозможность выявлять измене-ние чередования фаз, так как пульсации выпрямленного напряжения не зависят от чередования фаз.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при одно 30 временном упрощении и повыцвнии надежности.Указанная цель достигается тем, что в способе защиты трехфазного потребителя от изменения чередования и обрыва фаэ, основанном на измерении выпрямленного напряжения трехфазной сети путем формирования раз-.ности двух сигналов иполучении выходного сигнала при превышении раз 40 ностью порогового значения, сравниваемые сигналы формируют из напряжений двух фаэ путем сдвига последних до совпадения, а их разностьформируют в виде среднегс значения пульсирующего напряжения, при увеличении среднего значения которого получают выходной сигнал.Устройство, реализующее -предлагаемый способ, содержащее конденсатор, три резистора полупроводниковый при бор - диод и исполнительный орган - реле, дополнительно снабжено вторым конденсатором, причем одна из фаз через последовательно соединенныепервый конденсатор, первый резистор, 55 второй конденсатор и третий резистор подключена к фазе опережающей указанную выше, а точка соединения первого фрезистора со вторым конденсаторомчерез второй резистор связана с фазой, отстающей от указанной первоначально, при этом точки соединенияпервого конденсатора с первым резистором и второго конденсатора с третьим резистором подключены к мостовому выпрямителю, к выходу которогоподключен исполнительный орган - реле.На фиг. 1 изображена векторнаядиаграмма токов и напряжений; нафиг, 2 - принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.На чертеже приняты следующиеобозначения: ОА, Оо, О - напряжениясоответственно в фазах А, В и С,"0,1 в напряжение на пе 1 вом реэйсторе,ОС.1- напряжение на первой емкости,д, 1 С - токи соответственно в фазах А и С, Ор- напряжение на третьем резисторе; ОС- напряжение навтором конденсаторе, о( - угол междувекторами напряжения и тока в фазе А;сс 1 - угол между векторами напряжения и тока в фазе С,Устройство содержит первый конденсатор 1, первый 2, второй 3 итретий 4 резисторы, второй конденсатор 5, выпрямительный мост 6 иисполнительный орган - реле 7.В устройстве точки соединения первого конденсатора 1 с первым резистором 2 и третьего резистора 4 совторым конденсатором 5 связаны совходом выпрямительного моста 6, выход которого связан с исполнительным органом - реле 7, точка соединения первого резистора 2 со вторымконденсатором 5 связана через второйрезистор 3 с фазой В, а фазы А и Ссвязаны соответственно с первым конденсатором 1 и третьим резистором 4.Сущность предлагаемого способазаключается в следующем.При нормальном чередовании и наличии всех фаз питающей трехфазнойсети на активно-реактивных элементахделителя, включенного звездой, получают напряжения, сдвинутые относительно соответствующих напряженийсети как показанс на фиг. 1.Напряжение Оформируется изнапряжения Од путем фазового сдвигапоследнего на 60 эл.град. в сторонуопережения, а напряжение О формируется из напряжения Ос путем фазового сдвига последнего на 60 эл.град,в сторону отставания, и таким обра902136где В 5зом напряжения 0,1 и ОС оказываются равными по величине и совпадают по фазе, а следовательно, разность этих напряжений равна нулю.При изменении чередования фаз, 3 как видно из векторной диаграммы фиг. 1, между векторами 011 и 0 появляется фазовый сдвиг, равный 120 эл.град. и их разность равна си нусоидальному напряжению, которое 10 после выпрямления становится пульсирующим, среднее значение которого достаточно для срабатывания порогового устройства.При обрыве фазы В точка 0 на век- % торной диаграмме смещается вдоль вектора Ор, что приводит к появлению между векторами Ор 4 и Офазового сдвига, равного 60 эл.град. При этом также формируется пульсирующее напря жение, среднее значеиие которого достаточно для срабатывания порогового устройства. При обрыве фазы А или С одно из напряжений Ор 4 или ОС оказывается нескомпенсированным и из него формируется выходной сигнал.Устройство, реализующее предлагаемый способ, функционирует следующим образом, - сопротивление первого резистора 2,Х = -- емкостное сопротивлеС 1 СоС,1ние первого конденсаттора 1 1,Ж - частотасети, С 4 - емкостьпервого конденсатора 1); 1Х = -- емкостное сопротивлеса ЫСние второго конденсатора 5,К - сопротивление второго резистора 3,К3 - сопротивление третьего резистора 4.В этом случае разность междусигналами 04 и О равна нулю илиблизка к нулю.При изменении последовательностичередования фаэ или обрыве фазы указанное выше соотношение напряженийнарушается и на выходе выпрямительного моста появляется сигнал, достаточный для срабатывания реле 7.Таким образом, предлагаемые способи устройство для его реализации позволяют надежно защищать трехфазныепотребители от изменения чередованияфаэ и неполнофаэных режимов работы,формула изобретения Благодаря включению цепи последовательно соединенных конденсатора 1 и , резистора 2 в фазу А напряжение 13 аре- И зисторе 2 оказывается сдвинутым по фазе в сторону опережения по отношению к напряжению О д, с помощью цепи последовательно соединенных резистора 4 и конденсатора 5 напряжение ОС 4 О на конденсаторе 5 оказывается сдвинутым по фазе в сторону опережения относительно напряжения ОС, Разность напряжений 0,1 и ОС выпрямляется мостом 6 и подается на реле 7, которое 45 срабатывает при превышении средним значением выпрямленного напряжения порога срабатывания реле. Для того, чтобы при наличии всех фаз и их правильном чередовании напряжения 0 я 1 0 и ОС 2 были равны по величине и совпадали по фазе, необходимо, чтобы между номиналами элементов устройства выполнялось соотношение55Х= /3 ВЛВ 2 =,1 +1 З ) ЛЗ ХО 1 1, Способ защиты трехфазных потребителей от изменения чередования и обрыва фаз, основанный на измерении выпрямленного напряжения трехфаэной сети путем формирования разности двух сигналов и получении выходного сигнала при превышении разностью порогового значения, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при одновременном упрощении и повышении надежности, упомянутые сравниваемые сигналы формируют из напряжений двух фаз путем сдвига последних до совпадения, а их разность формируют в виде среднего значения пульсирующего напряжения.2. Устройство для осуществления способа по п,1, содержащее конденсатор, диоды, три резистора, соединенные в звезду и подключенные к фазам сети и исполнительный орган - реле,Эотличающееся тем, чтооно снабжено вторым конденсатором,причем одна из фаз через последовательно соединенные первый конденсатор, первый резистор, второй конденсатор и третий резистор подключена Зк фазе, опережающей указанную выше,а точка соединения первого резистора со вторым конденсатором черезвторой резистор связана с фазой, отстающей от укаэанной первоначально, 10при этом точки соединения первогоконденсатора с первым резистороми второго конденсатора с третьим резистором подключены к мостовому выпрямителю, к выходу которого подключен исполнительный орган - реле.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Могилевский Г.В., Райнин В.Е,и др, Бесконтактные устройства зашиты для низковольтных электрическихаппаратов . М., "Энергия", 1971.2, Авторское свидетельство СССР1686117, кл, Н 02 Н 7/09, 1979.3. Авторское свидетельство СССР"Патент", г, Ужгород, ул. Проектная илиа Закаэ 12401/65 Тираж 669 ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий