Способ защиты электроустановки и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИНА Союэ СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ельное к авт. свнд-ву10.09.80 (21) 2979109/2979110/Оием заявки,В(23) Приоритет СССРаи нэабретениОткрытий Опубликовано 23,12.82. Бюллетень47Дата опубликования описания 23.12.82 53) УДК 621.) Заявител 54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ И УСТРОЙС ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ с печивает только косменением напряжения ературы элементов надежность зашиты ый способ не обеспебыстродействия при в цепи эдектроустатем, что сигнал срительно преобразуют интегрируют и тольЭтот способ обесенный контроль за из итающей сети, темп ичеф е и т. и, Э установк чивает н коротко новки Э датчика то и. Приведенн еобходимого м замыкании то вызвано тока предвание, зате тиуст Изобретение относится к электротехнике и предназначено.для зашиты элект установок, например электродвигатедей, от анормальных режимов работы,Известен способ защиты, основанный на измерении значения тока в силовой цепи электроустановки, преобразовании тока в напряжении управления и сравнении последнего с уставкой срабатывания а при превышении напряжением управления уставки отключении электропотреби теля от сети 11 . ко после этого сравнивают с уставкой срабатывания.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ защиты электроустановки основанный на контроле значения напряжения сети, преобразовании его в пульсирующее с формированием из него опорной величины по пьедесталу и напряжения управления путем сглаживания, сравнении напряжения управления с опорной величиной и отключении электроустановки от ети при .превышении напряжением уа равления опорной величины 2.5 . Однако этот способ не обеспечивает защиты электроустановки от симметр ного понижения напряжения сети ниже допустимого уровня, так как напряжение управления изменяется одновременно с изменением опорной величины. Способ допускает включение электроустановки на неполнофазный режим питающей се не обеспечивается самобдокировка3 9838 ройства, реализующего приведенный способ. Кроме того, этот способ харахтеризуется ограниченными функциональными возможностями в результате невоз-можности его использования для темпера турной и токовой зашиты, а последнее не обеспечивает надежной защиты электроустановхи.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей защиты и 0 повышение надежности.Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты электроустановки основанном на контроле значения напряжения питания сети, преобразовании его в пульсирующее с формированием из пос. деднего опорной величины по пьедесталу и напряжения управленияпутем сглаживания, сравнении напряжения управления с опорной величиной и отключении эдехтро установки от сети при превышении напряжением управления опорной величины, перед включением электроустановки в работу проверяют симметрию питающего напряжения путем сравнения опррной ве личины по пьедесталу с напряжением управления и задерживают на, время проверки сигнал на включение электроустановки, а при допустимой симметрии напряжения сети и отсутствии неполнофаз ного режима обеспечивают включение электроустановки в работу, при этом напряжение управления формируют постоянным по значению из пульсирующего в течение всего цикла работы эдектроустанов-З 5 ки, а опорную величину по пьедестадутекушему значению пульсирующего на, пряжения и при превышении напряжением управления опорной величины по пьедес" ду фиксируют анормальный режим работы 40 электроустановки. При защите элехтроустановки от перегрузки дополнительно измеряют температуру ее эдементов, преобразуют температуру во второе напряжение управления и 45 складывают его с первым напряжением управления, а сумму напряжений управ ления непрерывно сравнивают с опорнрй величиной по пьедесталу и при превышении суммой напряжений управления опор ной величины по пьедесталу фихсируют анормальный режим работы электроустановки.При этом дополнительно измеряют температуру ее элементов электроустаковки, преобразуют температуру-в напряжение и вычитают последнее из опорного величины по пьедесталу, а разность опор 75 фной величины по пьедесталу и указанного напряжения непрерывно сравнивают с напря жением управления и при превышении напряжением управления укаэанной разности фиксируют анормальный режим работы электроустановки.Сущность заявленного способа защиты электроустановки поясняется график- ми, приведеннь 1 ми на фиг. 1.При включении напряжения сети хонт- родируют его значение (фиг. 10, д ) преобразуют это напряжение в пульсирующее. Из пульсирующего напряжения 0 оГ выдедяют опорную величинуоп по пьедесталу, который представляет собой напряжение источника питания, на хоторый накладывается пульсирующее напряжение по амплитуде. Из пульсирующего напряжения выделяют также напряжение управления О путем сглажива,ния пульсирующего напряжения, причем напряжение управления в процессе всего шила управления электроустановкой оставляют постоянным по значению. На участке О-измеряют симметрию1напряжения сети и отсутствие неполнофазного режима питания путем сравнения напряжения управления с опорной величиной по пьедесталу, При допустимой симметрии напряжения сети опорная величина по пьедесталу больше по значению напряжения управдения, поэтому в момент времени , включают электроустановку в работу путем подачи на ее зажимы напряжения Ц , В момент времени напряжение управления и опорная величина по пьедестаду принимают установившиеся значения, а посхольку опорная величина по пьедесталу больше напряжения управления, то электроустановка включается в работу.1При нарушении симметрии питающего напряжения, например цри исчезновении одной из фаз питающей сети и использований в качестве электроустановки электр тродвигатедя, в моментвремени + (фиг. 1 О ) напряжение управдения 0 превысит значение опорной величины по пьедесталу Оп, поэтому электроустановку отключают от питающей сети, а напряжение на ее зажимах становится равным нулю (фиг. 1 д). Одновременно с этим фиксируют анормальный режим работы электроустановки и не допускают ее повторного включения в работу до устранения неисправности (при ручном управлении электроустановкой),При работе электроустановки й уменьшении в момент времени(фиг. 1 О)пьедестала опорной величины в резуаьта-те симметрии питающего напряжения напряжение управления. Я,превысит напряжение пьедестала опорной величины0 поэтому электроустановку отклкщают,отсети, анапряжение на ее зажимах равнонулю. Нарушение симметрии напряжениясети происходит в результате понижения Енапряжения одной из фаэ в результатевключения однофазных нагрузок, обрьпифазы сети и трансформации на отсутствующей фазе напряжения от. электродвигателя, при использовании его в качествеэлектроустановки, и ряду других причин,При однофаэном или многофаэных ко- .ротких замыканиях как в сети, так иобмотках электроустановки симметрияпьедестала опорной величины также нару-фшается, т.е. значение пьедестала в определенный момент времени становится меньше напряжения управления, поэтому электроустановку отключают от сети.,25При возникновении трехфазного корочкого замыкания в процессе работы электроустановки или симметричного понижения напряжения питающей сети ниже допустимого значения, например до 0,9номинального, пьедестал опорной величиныв момент времени .4 становится равнымнулю при трехфаэном коротком замыкании или меньше напряжения управления,поэтому электроустановку откюпочают от.35сети;На фиг13 приведены графики работы электроустановки при осуществленииконтроля за температурой элементовлектроустановки. При возникновении перегрузки электроустановки возрастаеттемпература ее элементов. Это приводитк изменению напршкения управления илизначения пьедестала опорной величины,напряжение управления превышает пьеде 45стал опорной величины, а электроустановку отключают от сети,Нафиг. 3 Л. приведена работа электроустановки при возникновении перегрузкипо току в ее цепи. При превышении напряжением управления ц напряженияУпьедестала опорной величины Ооп отключают электроустановку от сети.Предлагаемый способ может бытьреализован устройством, содержащимдатчик напряжения, вход которого подключен к зажимам питающей сети, а выходчерез диод - к конденсатору, параллельнокоторому подключен вход делителя напряжения, чувствительный элемент, первый вход которого соединен с выходом упомянутого делителя напряжения, а второй - с выходом второго делителя напря жения, подключенного входом к датчику напряжения и исполнительный элемент.В это устройство дополнительно введены стабилитрон, резистор и диод, при этом исполнительный элемент включен в цепь второго входа чувствительного элемента, а резистор - в цепь заряда конденсатора последовательно с первым делителем напряжения, причем вход это ге делителя напряжения шунтирован указщщым стабилитроном, а вход исполнительного элемента через диод соединен с входом первого делителя напряжения, при эюм выход чувствительного элемента подключен к одной из шин источникапитания.Для осуществления температурной зашиты электреустановки в устройство допол нительно шефы термодатчик, включен, ный последеаатегъно в цепь первого или второго делителей напряжения.Для осуществления токовой защиты электроустановки в устройство дополнительно введен датчик тока, вход которогц включен в силовую пень электроустановки, а выход через времяэадающие цепочки и дополнительный диод соединен с пер вым входом чувствительного элемента,При осуществлении токовой зашиты электроустановки вход датчика напряже ния подключен к выходу датчика тока, а вход второго делителя напряжения подключен к входу первого делителя напряжения.На фиг, 2 приведена схема устройства.Это устройство содержит датчик 1 напряжения, диод 2, конденсатор 3 с резистором 4 и стабилитроном 5, первый делитель 6 напряжения с термодатчиком 7 или 8, чувствительный элемент 9, второй делитель напряжения 10 с исполнительным элементом .11, диод 12, датчик 13 тока и времяэадающие цепочки 14. Исполнительный элемент управляет работой коммутирующего элемента 15, контакты 16 которого включены в цепь электроустановки 17, а другие 18 параллельно кнопке фПускф 19 в цепи датчика напряжения. Последовательно в цепь датчика напряжения включена кнопка "Стопф 2 О.Исполнительный элемент выполняется на оптроне, реле или управляющем переходе симистора. При выполнении испол875 . . 8 7 983нительного элемента на оптроне или симисторе в его входную цепь может бытьвключен дополнительный резистор междувходом исполнительного элемента и вторым входом чувствительного элемента. 5Вход исполнительного элемента черездиод соединяется с одним из зажимовтермодатчика,Устройство работает следующим образом. 0В исходном состоянии электродвигатель17 отключен от сети. Все элементы схемыобесточены.При замыкании кнопки управления 19конденсатор 3 заряжается через диод 2и резистор 4. Благодаря заряду конденсатора 3 вход исполнительного элемента11 шунтируется диодом 12, поэтомуисполнительный элемент 11 закрыт,коммути, рующий элемент 15 отключен, а эиектродвигатель 17 отключен,При отсутствии неполнофазного режимапитающей сети, допустимой симметриипитающего напряжения (напряжение по,фазам не меньше 0,9 номинального) по 2окончании заряда конденсатора 3 по управляющему переходу исполнительного элемента 11 протекает ток управления, достаточный для полного открывания исполнительного элезента, Коммутирующий эле- ЗОмент 15 включается в работу и своимиконтактами 16 подключает электродвигатель к питающей сети, а контактами 18шунтирует кнопку управления 19. Времязадаюшие цепочки 14 обеспечивают отст- зройку устройства от пусковых токов, которые преобразуются в напряжение датчиком тока 13,При нарушении симметрии питающегонапряжения, например за счет исчезнове- ония одной из фаз питающей сети или подключения к сети мошной однофазной нагрузки, приводящей к посадке напряженияодной из фаз ниже допустимого значения(0,8 например, номинального напряжения) напряжение на входе исполнительногоэлемента 11 в определенный моментвремени становится ниже напряжения наконденсаторе 3 и соответственно на выходе делителя напряжения 6. Чувствительный элемент 9 открывается и шунтирует вход исполнительного элемента 11.Последний закрывается, а коммутирующийэлемент 15 отключает электродвигатель17 от сети. становится равным йулю в один из полу- периодов питающего напряжения, поэтому чувствительный элемент 9 открывается, а электродвигатель 17 отключается ком-. мутирующим элементом 15 от сети.При возникновении перегрузки двигателя 17 возрастает температура его элементов. Когда эта температура превысит предельно допустимое значение для данного класса изоляции электродвигателя сопротивление термодатчика 7 возрастает, напряжение на выходе делителя напряжения 6 становится выше напряжения на входе исполнительного элемента 11, по-. этому исполнительный элемент 11 закрывается и отключает через коммутирующий элемент 15 электродвигатель 17 от сетиюПри возрастании перегрузки электро двигателя 17 свыше 1,5 номинальной мощности, напряжение на выходе время- задающей цепочки 14 становится выше напряжения на входе исполнительного элемента 11. Чувствительный элемент 9 открывается, а исполнительный элемент 11 и коммутирующий элемент 15 отключают электродвигатель 17 от сети.При понижении питающего напряжения ниже, например 0,8 номинального, напряжение на выходе делителя напряжения 6 за счет применения стабилитрона 5 остается неизменным, но напряжение на входе исполнительного элемента 11 становится ниже напряжения на выходе делителя напряжения 6, поэтому чувствительный элемент 9 открывается, а исполнительный элемент 11 и коммутирующий элемент 15 отключают электродвигатель 17 от сети.Использование в производстве предлагаемого способа и устройства защиты в отличие от известных устройств позволяют расширить функциональные возможности зашиты за счет осуществления контроля не только за напряжением питающей сети, но и током в цепи электроустановки, температуры ее элементов, а так же за понижением напряжения сети ниже допустимого значения и отключения элеь троустановки от сети при коротких замыканиях.по напряжению сети, а не току, Более широкие функциональные возможности защиты одновременно с этим обеспечивают и более высокую надежность работы электроустановки.При возникновении короткого замыканияв цепи электродвигателя 17 напряжениена входе исполнительного элемента 11 формула изобретения.1. Способ зашиты электроустановки, основанный на контроле значения напря-.875 10величиной по пьедесталу, которую форми- . руют из пульсирующего напряжения питавшей сети или напряжения тока силовойцени электроустановкипри этом напряжение по току силовой цепи электроустановки фиксируют постоянным ио амплитуде в процессе всего цикла работы электроустановки, а фиксирование анормальногорежима, осуществляют при превышениинапряжением управления по току электроустановки опорной величины по пьедестапу..5. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчик напряжения, вход которого подключен к зажимам питающей сети, а выход через диод,к конденсатору, параллельно которомуподключен вход делителя напряжения,чувствительный элемент, первый входкоторого соединенс выходом фэмянутого делителя напряжения, а второй - свыходом второго делителя напряжения, . подключенного входом к датчику напряжемния, и исполнительный элемент, о т л ич а ю щ е Е:,с я тем, что в него дополнительно введены стабилитроны, резистори диод, при этом исполнителыый элементвключен в цепь второго входа чувстви. тельного элемента, а резисторв пепьзаряда конденсатора последовательно с , первым делителем напряжения, причемвход этого делителя напряжения шунтирован указанным. стабилитроном, а вход ж-.полнительного элемента через диод соединен с входом первого делителя напряжения, при этом выход чувствительногоэлемента подключен к одной иэ шин источника питания. 9 983 жения питания сети, преобразовании его в пульсирующее с формированием из по: следнего опорной величины по пьедесталу и напряжения управления путем сглаживания, сравнении напряжения управленияс опорной величиной и отключении электроустановки от сети при превышении напряжением управления опорной величины,о т л и ч а,ю щ и й с я тем, что, с цепью повышения надежности защиты и расши-. 1 ф рения ее функциональных возможностей, перед включением электроустановки в работу проверяют симметрию питающего напряжения путем сравнения опорной величины по пьедесталу с напряжением управления и задерживают на время проверки сигнал на включение электроустанов. ки, а при допустимой симметрии напряжения сети и отсутствии неполнофазного режима обеспечивают включение электроус тановки в работу, при этом напряжение управления формируют постоянным по значению из пульсирующего в течение всего цикла работы электроустановки, а опорную величину по пьедесталу - по тек 25 щеау значению пульсирующего напряжения и при превышении напряжением управления опорной величины по пьедесталу фиксиру 1 от анормальный режим работы электроустановки. 302.Способпоп. 1,отличаюш;и й с я тем, что дополнительно измеряют температуру элементов электроустановки, преобразуют ее во второе напряжение управления и складывают его с . З 5 первым напряжением управления, а сумму напряжений управления сравниваютнепрерывно с опорной величиной по пьедесталу и при превышении суммой напряжений управления опорной величины о по пьедесталу фиксируют анормальный,режим работы электроустановки.3. Способпоп, 1, отличающ и й с я тем, что, дополнительно измеряют температуру элементов электроус З тановки, преобразуют температуру в напряжение и вычитают последнее из опорной величины по пьедесталу, а разность опорной величины и указанного напряжения непрерывно сравнивают с напряжени- щ ем управления и при превышении нанряжением управления указанной разности фиксируют анормальный режим работы электроустановки.4. Способ по п, 1, о т л и ч а ю -Я щ и й с я тем, что дополнительно измеряют ток силовой цепи, преобразуют ток в напряжение и сравнивают его с опорной 6. Устройство по и. 5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введен термодатчик, включенный последовательно в цепь первого или вто рого делителя напряжения. 7. Устройство по п. 5, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в. него дополнительно введен датчик тока, вход которого включен в силовую цепь электроустанов ки, а выход через времязадающие цепоч-; ки и допопнительный диод соединен с первым входом чувствительного элемента 8. Устройство по п, 5, о т л и ч аю щ е е с я тем, что при осуществлениитоковой защиты электроустановки входдатчика напряжения подключен к выходудатчика тока, а вход второго делителя11напряжения подключен к входу первогоделителя напряжения.Источники информапии,принятые во внимание при экспертизе ММ 78 12 1. Авторское свидетельство СССР Ж 688946, )ц 1. Н 02 Н 3/28, 1979. 2. Авторское свидетельство СССР Ж 434532, кл. Н 02 Н 3/34, 1978.ро Подписное го комитета ССС ний и открытий , Раушская наб,44/67 Тираж 669ВНИИПИ Государственнпо делам изобрете113035, Москва, Ж