Устройство для защиты электродвигателя от работы на двух фазах

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцивлистнческикРеспублик п 904076(23) Приоритет тосударстванный комитет СССР во делам нзабретеннй и открцтнв) Заявитель Пентральное проектно-конструкторское бюро Производственного объединения "СоюзэнергоаЬт 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТ ОТ РАБОТЫ НА ДВУХ ФАЗАХИзобретение относится к электроэнергетике, а более конкретно к релейной защите, и предназначено в первую очередь для отключения электродвигателей строительных механизмов мощностью до 100 кВт с номинальным напряжением 380 В при исчезновенииодной фазы питания.Устройство может найти применение для защиты электродвигателей собственных нужд электростанций, а также электродвигателей предприятий различных отраслей промышленности и сельского хозяйства с напряжением 380 В и любых других напряжений.Известно реле контроля фаз ЕЛ, использующее фильтр напряжения обратной последовательности, предназначенное для защиты асинхронных двигателей от однофазных режимов. Реле срабатывает при асимметрии на= пряжений трехфазной системы и может срабатывать при обрыве одной фазы питания электродвигателя 11) . Недостаток реле - оно может отказать при обрыве одной фазы питания, если двигатель находился в работе, из-за наличия индуктированной ЭДС в обмотке электродвигателя поврежденной фазы, близкой по абсолютной величине к номинальному напряжению.Для зашиты электродвигателей строительных механизмов оно,вообще непригодно не только из-за возможности отказа, но и по самому принципу действия, так как они реагируют на нарушение симметрии трехфазного питания, а также нарушения на строительствах очень часты и при отсутствии повреждений вследствие неравномерного распределения однофазной нагрузки, например сварочных аппаратов. Снижение напряжения при этом (или несимметрия токов) может превысить уставку реле и они отключат большое. число неповредившихся электродвигателей ложно, что приведет к. нарушению технологического процесса,904076 Трансформаторы выполнены с сердечниками из трансформаторной стали,На фиг, 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 - векторные диаграммы токов и напряжений и аварийного режимов,Устройство для защиты электродвигателя (фиг.1) состоит из трех промежуточных трехобмоточных трансформаторов 1-3 тока с сердечниками изтрансформаторной стали, первичныеобмотки которых включены последовательно в фазы статора защищаемогоэлектродвигателя 4. Для мощныхэлектродвигателей первичные обмоткипромежуточных трансформаторов токавключают через обычные измерительныетрансформаторы тока.Вторичные обмотки промежуточныхтрансформаторов тока соединены междусобой попарно согласно-последоватеЛьно на сумму ЭДС. Все вторичные обмотки зашунтированы резисторами 5-10соответственно. Каждая пара обмоток,через однополупериодные выпрямители11-13 подключена на один из трех вводов диодов 14-16 элемента И-НЕ. Междувыпрямительными диодами и диодамиэлемента И-НЕ включены резисторы7-19 открывающие элемент И-НЕ цепей.Все эти резисторы включены одним концом на общий нулевой провод вторичных обмоток трансформаторов и землюсхемы. Параллельно каждому резисторусоответственно, включены конденса-торы 20-22 для создания временнойзадержки. Элемент И-НЕ своим общимпроводом включен на пороговый элемент 23, который в свою очередьвключен на промежуточное выходноереле 24. Цель изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления 56 и повышения помехоустойчивости.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты электродвигателя от работы на двух Фазах, содержащее три промежуточных трехобмоточных трансформатора тока с сердечниками, первичные обмотки которых включены в цепь питания электродвигателя, вторичные обмотки зашунтированные резисторами, функцио р нально связаны с однополупериодными выпрямителями, к выходу которых через резисторы,.соединенные в звезду, Функционально присоединен пороговый элемент с выходным реле, дополнительно введены конденсаторы и элемент И-НЕ, вторичные обмотки трансформаторов каждой из фаз соединены между собой попарно согласно-последовательно на сумму ЭДС, соответственно одЭ 56 на вторичная обмотка первой фазы соединена с одной из,вторичных обмоток второй фазы, а вторая вторичная обмотка первой фазы - со вторичной обмоткой третьей фазы, при этом кон 55 денсаторы шунтируют упомянутые резисторы, между которыми и входом порогового элемента включен элемент И-НЕ. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является защита трехфазных двигателей однофазного режима. Эта защита содержит три трехобмоточных трансформатора тока с сердечниками с прямоугольной петлей гистереэиса на ферритовых кольцах, являющиеся пик-трансформаторами, выпрямители и пороговый элемент - одновибратор с усилителем О и реле на выходе. Посредством сравнения импульсов достигается выявление фазы пика 23.Недостатками этой защиты являются ее относительная сложность, невысо кая помехоустойчивость,большие неудобства в эксплуатации, так как для исключения ложной работы защиты при появлении одиночных импульсов; которые могут возникать при коротких за- щ мыканиях в сети, коммутации мощных электродвигателей, сварке, требуется в условиях эксплуатации очень точная настройка порогового элемента для чего необходим высококвалифицирован ный персонал и наличие сложной радиотехнической аппаратуры. Пороговый элемент может быть применен любой, самый простой, например двухкаскадный усилитель постоянного тока на двух транзисторах или триггер Шмитта, или любой другой моно- стабильный триггер с реле на выходе,l контакт которого включен в цепь управления электродвигателя, например магнитного пускателя.Устройство защиты электродвигателя работает следующим образом.До включения электродвигателя промежуточные трансформаторы 1-3 тока током не обтекаются, устройство не действует и разрешает производить включение электродвигателя (цепь управления пускового аппарата элект904076 6 55 родвигателя, например магнитного пускателя, заводится через размыкающийсяконтакт выходного реле 24). Послевключения электродвигателя первичные обмотки промежуточных трансформаторов 1-3 тока обтекаются токамифаз статора электродвигателя (векторная диаграмма нормального режимана фиг.2,О) . Токи первичных обмотокпреобразуются в синфаэные с нимисинусоидальные ЭДС во вторичных обмотках 1 дЬЕд, 1 ЬЕ 1 еЬЕ 0, Так каквторичные обмотки промежуточных трансформаторов тока разных фаз включеныпопарно согласно-последовательно,то на выходе каждой пары обмотокполучаются суммарные ЭДС Ед + Ее,Еь + Ее, Е + ЕдПолученные ЭДСвыпрямляются выпрямителями 11-13,сглаживаются конденсаторами 20-22 ипоступают на диоды 14-1 б элементаИ-НЕ, запирая все входы элемента,пороговый элемент 23 остается в закрытом состоянии, выходное реле 24не срабатывает, электродвигательостается в работе. При аварийном режиме - обрыве какой-либо фазы питания в процессе (эксплуатации или до включения электродвигателя (например, обрыв провода, нарушение контакта перегорания предохранителя в одной из фаз) ток в повредив- шейся фазе исчезает,а в двух других Фазах вне зависимости от схемы соединения обмоток электродвигателя токи изменяют свое направление на взаимно противоположное, т.е. сдвинуты нао180 (векторная диаграмма аварийного режима для случая обрыва фазы А на фиг.2 ф) . Как видно из векторной диаграммы ток 1 А отсутствует, токи 1 и 1 с равны по абсолютной величине и противоположны по фазе. Соответствующие этим токам синфазные с ними ЭДС Е и Ес также равны между собой по абсолютной величине и противоположны по направлению. Суммарная ЭДС этой пары равна нулю. Это дает возможность выделить получающийся однофазный режим от всех других несимметричных режимов, Благодаря равенству нулю суммарной ЭДС сигнал запрета с одного из входов элемента И-,НЕ будет снят (в данном примере вход 15), элемент И- НЕ, а вместе с ним и пороговый элемент 23 откроются, выходное реле 24 сработает и своими размыкающимися контакта-,10 15 0 5 30 35 40 1ми разорвет цепь управления (например, цепь катушки магнитного пускателя) . Двигатель отключится. Вторая пара замыкающихся контактов подаст импульс сигнала аварии. При обрыве других фаз действие устройства аналогично. Так достигается своевременное выявление обрыва одной из фаз питания и отключение электродвигателя от сети, что предотвращает его сгорание от токов перегрузки.Устройство не критично к очередности включения фаз, благодаря чему проверка чередования фаз при наладке устройств и при эксплуатации не требуется. Устройство не реагирует на все другие виды несимметричньпс режимов, т.е. обладает абсолютной селективностью.Предлагаемое устрбйство защиты электродвигателей отличается от известного своей простотой, надежностью, помехоустойчивостью, облегчением эксплуатации и наладки, что достигается благодаря применению промежуточных трансформаторов тока с сердечниками из обычной трансформаторной стали и метода выявления Фазы тока посредством простого суммирования синусоидальных ЭДС без применения элементов импульсной тех.ники, требующих при наладке примене" ния сложной радиотехнической аппара туры.Ожидаемая экономическая эффективность от внедрения устройства только за счет экономии на ремонте электродви.ателей весьма высока. В действительности она еще выше, если учесть экономию на ликвидации простоев строительных механизмов из-за необходимости замены повредившихся электродвигателей и ликвидации простоев строительных бригад. При использовании предлагаемого устройства,и в других отраслях промышленности суммарная экономичная эффективность возрастет во много раз,Формула изобретения 1. Устройство для защиты электро; двигателя от работы на двух фазах, содержащее три промежуточных трех- обмоточных трансформатора тока с сердечниками, первичные обмотки которыхвключены в цепь питания электродви" 90407 бгателя, вторичные обмотки, эашунтированные резисторами, Функциональносвязаны с однополупериодными выпрямителями, к выходу которых черезрезисторы, соединенные в звезду,функционально присоединен пороговыйэлемент с выходным реле, о т л и -чающее с я тем, что, с цельюповышения надежности в работе иупрощения конструкции, дополнительновведены конденсаторы и элемент И-НЕ,вторичные обмотки трансформаторовкаждой из фаз соединены между собойпопарно согласно-последовательно насумму ЭДС, соответственно, одна вторичная обмотка первой фазы соединенас одной иэ вторичных обмоток второйфазы, а вторая вторичная обмоткапервой фазы - со вторичной обмоткойтретьей фазы, при этом конденсаторы шунтируют упомянутые резисторы, между которыми и входом порогового элемента включен элемент И-НЕ.2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюупрощения технологии изготовления,трансформаторы выполнены с сердечниками из трансформаторной стали,Источники информации,1 О принятые во внимание при экспертизе1. Федун А,Н., Вакуленко К,Н. Защита асинхронных двигателей от однофазных режимов. "Электромашиностроение и электрооборудование". Рес 15 публикансКий межведомственный науч. -тех. сб. В 20, Киев, "Техника", 1975.2, Проценко Р.Д. Защита трехфазных двигателей от однофазного режи 1ма. - Промышленная энергетика",2 о 1964, Р 1,Ер Составитель Л.Корнеевава Техред М. НаДь оррек тор С,Бек едактор Н.Гр филиал ППП. "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ47/4 В-ИИ 1 И Гос по делам 3035, Москва, 9 Подписноего комитета СССРний и открытийская наб., д, 4/5 Тираж 6рс твеннобрете35, Рау