Устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 902144(22) Заявлено 180480 (21) 29 2283/24-07с присоединением заявки па(51)М. Кл. Н 02 Н 7/08 Гесудафстаанный квинтет СССР ао делам изобретений н открытийДонецкий ордена Трудово политехническийЗаявител ени,расноготитут 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТ ОТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ОПРОКИДЫВАН ключает и тны устроиства ма защит, содержащие а трансформаторы ва отключают прис ленин в них токов, ше токов срабатыва эве ксималь ных реле, вклю тока. Эти оедин ения оковы енные устройс при поя или бол вн я защиты 1 х сев х низковольт ми сечениями ри протяженны с ограниченнь оединениях с тко замкнутым оки коротког пр ко ми римы с их пусков максимальная ток рующая на полный Изобретение относится к устройствам защиты присоединений от токов короткого замыкания и электродвигателя при опрокидывании и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, особенно в горной промышленности, в которой имеются протяженные низковольтные сети. мощными асинхроннымэлектродвигателязамукания соизмеыми токами, поэтому вая защита, реагиток, работает неудовлетворительно и не от хв аварийных режимах,Комбинированные фильтровые защиты21, содержащие трансформаторы тока,на которые через фильтры прямой иобратной последовательности включе"ны реле имеют повышенную чувствительность к симметричным короткимзамыканиям, в то время как токи трехфазных коротких замыканий больше токов двухфазных коротких замыканий.Вместе с тем они снижают чувствительность с присоединенной нагрузкой,не отключают двигателей при опрокидывании.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство максимальной токовой защиты типа УИЗ, содержащее в двухфазах трансформаторы тока, на которые через регулируемые резисторы ивыпрямительные мосты включены реле.Для исключения срабатывания защитыот бросков тока во вторичных цепях902144трансформаторов тока при пусках электродвигателей трансформаторы тока зашунтированы резисторами, что позволяет выбирать уставки срабатывания защиты, близкие по величине к % фактическим пусковым токам, и расширяет зону действия по сравнению с обычной максимальной токовой защитой 3.Однако максимальная токовая защита О типа УМЗ в шахтных низковольтных сетях с малыми сечениями характеризуется недостаточной чувствительностью при токах коротких замыканий,по величине соизмеримыми с пусковыми 5 токами мощных короткозамкнутых асинхронных электродвигателей, и необеспечением их защиты при затянувшихся пусках и опрокидываниях.Цель изобретения - увеличение 201чувствительности защиты к токам короткого замыкания и токам при опрокидывании. Эта цель достигается тем, что в устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания, содержащее в каждой фазе трансформатор тока, вторичная обмотка которого зашунтирована резистором, параллельно которому подключена цепь из регулируемого резистора, выпрямительного моста и исполнительного реле, дополнительно введены транзистор, тиристор, резистивный35 делитель напряжения, резисторы, диоды стабилитроны, времязадающий конденсатор, при этом эмиттер указанного транзистора подключен к плюсовому зажиму выпрямительного моста и нуле 40 вому проводу сети, а коллектор - к минусовому зажиму выпрямительного моста и через резисторный делитель напряжения, первый диод, включенный анодом к зажиму переменноГо тока вы 45 прямительного моста и исполнительное реле к выходу вторичной обмотки трансформатора тока, база транзистора подключена через второй дио и резистор к фазе питающей сети, катод этого диода соединен с анодом третьего50 диода, катод которого присоединен к нулю сети, между зажимами постоянного тока моста включен тиристор, катод которого соединен с коллектором упомянутого транзистора, а управляющий электрод через стабилитрон подключен к средней точке реэистивного делителя напряжения и времязадающему 4конденсатору, подключенного другим своим выводом к коллектору транзистора.На фиг, 1 изображена принципиальная схема устройства для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания, на фиг2 временная диаграмма напряжения и тока в цепи переменного тока, на фиг. 3 - временная диаграмма тока через времяэадающий элемент защиты,Устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания содержит в каждой фазе трансформаторы 1 тока, зашунтированные резисторами 2, на которые включены реле 3 через регулируемые резисторы 4 и входные зажимы выпрямительных мостов 5 с баластными резисторами 6. На выходные зажимы постоянного тока выпрямительных мостов 5 включены эмиттерно-коллекторные переходы транзисторов 7, базово-коллекторные переходы которых через согласно направленные диоды 8 присоединены параллельно-встречно направленным диодам 9, включенных через ограничивающие резисторы 1 О между нулевым проводом 11 и соответствующими фазами сети 2, Между отрицательными полюсами выпрямительных мостов 5 и началами вторичных обмоток трайсформаторов 1 тока включены через диоды 13 резисторные делители 14 напряжения с присоединенными к ним времязадающими конденсаторами 15, на которые через пороговые элементы 16 присоединены цепи управления тиристоров 17, включенных между зажимамипостоянного тока выпрямительных мостов 5.В протяженных низковольтных сетях токи .коротких замыканий соизмеримы с пусковыми токами мощных асинхронных электродвигателей, а их активные составляющие значительно отличаются по величине, так как сдвиги фаз токов коротких замыканий в шахтных сетях не превышают 14-22 о, а при пусковых режимах достигают 50-66.В цепях переменного тока мгновенные напряжения и токи в общем случае не совпадают по фазе. Средняя величина тока за полпериода с момента перехода напряжения через нуль (фиг.2) равнат 2сР Т2," "сОИ =К 1 со ф902 т.е, средняя величина тока за полпериода, определенная с момента перехода напряжения через нуль, пропорциональная активной составляющей тока, На среднюю величину тока реагируют приборы магнито-электрической системы, включенные в цепь переменного тока через вьпгрямители. На этом принципе построено устройство для защиты электродвигателя от короткого 1 О замыкания и опрокидывания. Токи через реле 3 проходят в промежутке времени, когда включенные на выходные зажимы выпрямительных мостов 5 транзисторы 7 открыты. Вазово-эмит терные переходы транзистороввключены через согласно направленные диоды 8 и ограничивающие резисторы 10 между нейтральной точкой 1 и фазами сети 12, поэтому транзисторы 7 щ открыты в течение полупериода, когда напряжение соответствуюппгх фаз 12 имеет такой знак, что и управляющие токи через базово-эмиттерные переходы транзисторов 7, а в течение вторых 25 полупериодов транзисторы 7 открыты. Средняя величина тока через реле 3 пропорциональная активной составляющей тока в цепи.Защита имеет йовышенную чувствительность к токам короткого замыкания и отключает последние при соизмеримости их по абсолютной величине с пусковыми токами асинхронных двигателей. 35 Формула изобретения Устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания и опрокидывания, содержащее в каждой фазе трансформатор тока, вторичная обмотка которого,зашунтирована резистором, параллельно которому подключена цепь из регулируемого резистора, выпрямительного моста и исполнительного реле, о т л и ч а ю щ е е с я ти, что, с целью увеличения чувствительности к токам короткого замыкания и токам при опрокидывании, в каждую фазу дополнительно введены транзистор, тиристор, резисторный делитель напряжения, резисторы, диодь, стабилитрон, времязадающий конденсатор, при этом эмиттер указанного транзистора подключен к плюсоиому зажиму Для расширения функциональных действий защиты при опрокидывании асинхронного электродвигателя мвкду отрицательными полюсами выпрямительных мостов 5 и началами вторичных обмоток трансформаторов 1 тока включены через диоды 13 резисторные де - лители 14 напряжения с присоединенными к ним времязадающими конденса торами 15. Чтобы токи проходили через резисторные делители 14 напряжения и времязадающие конденсаторы 15 в выпрямительные мосты 5 введены баластные резисторы 6.50Токи через диоды 13, резисторные делители 14 напряжения, времязадающие конденсаторы 15 проходят в промежутках времени каждого из полу- периодов с момента перехода напряжения через нуль до момента перехода тока через нуль от О до Ф(а , тогда токи и напряжения имеют противоположные знаки. 44 6В нормальном режиме работы электродвигателя напряжение на времязадающих конденсаторах 15 не достигает величины пробоя стабилитронов 16. При опрокидывании электродвигателя ток превышает ток нормального режима в 5-7 раз и промежуток времени прохождения этого тока в каждом полу- периоде увеличивается до величины от О до 9 В. Последовательные импульсы тока в каждый из полуяериодов заряжают времязадающие конденсаторы 15 до такого напряжения, что пробиваются стабилитроны 16, проходят токи разряда через цепи управ" ления тиристоров 17 и тиристоры 17, включенные на выходные зажимы выпря" мительных мостов 5, открываются. То ки теперь через реле 3 проходят в течение каждого полупериода с момента перехода через нуль до момента второго перехода через нуль и не ограничиваются, когда транзисторы 7 закрыты. Ток через реле 3 достигает реличины срабатывания защиты и отключает двигатель при опрокидывании.Предлагаемое устройство для защиты электродвигателя от короткого замыкания отключает короткие замыкания с токами по абсолютной величине соизмеримыми с пусковыми токами, и защищает электродвигатель при затянувшемся пуске и опрокидывании, Защита по активному току имеет равную чувствительность на всем протяжении линии, рассчитанной по предельному падению напряжения.выпрямительного моста и нулевомупроводу сети, а коллектор - к минусовому зажиму выпрямительного мостаи через резисторный делитель напряжения, первый диод, включенные анодом зк зажиму переменного тока выпрямительного моста и исполнительное релек выводу вторичной обмотки трансформатора тока, база - через второйдиод и резистор к фазе питающей се Оти, катод этого диода соединен сйнодом третьего диода, катод которого присоединен к нулю сети, междузажимами постоянного тока моставключен тиристор, катод которого 1соединен с коллектором упомянутоготранзистора, а управляющий электрод через стабилитрон подключен к средней точке резисторного делителя напряжения и времяэадающему конденсатору, подключенного другим своим выводом к коллектору транзистора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Федосеев А.М . Релейная защитаэлектрических систем. М "Энергия",1976, с. 52-153.2. Гимоян Г.Г. Релейная защитагорных электроустановок. М., "Недра",1978, с. 115-127.2. Риман Я.С. Защита подземныхэлектрических установок угольныхпихт. М "Недра", 1977, с. б 9-98,Р902144 Составитель В.Зима Техред А,Бабинец Кор р ек тор О. Бил едактор М.Янович Заказ 1240 днисно 5 303 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная 5 Тирах б 69НИИПИ Государственно по делам изобретений Москва, Ж, Раушс комитетаи открытийя наб д.