Устройство для тепловой защиты трехфазной электрической машины

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее термодатчик , расположенный в непосредственной близости от обмотки и связанный с входом управляющего блока, на выход которого подключен исполнительный элемент и блок контроля нагрузки, выполненный в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в одну из фаз питания обмотки машины, а вторичная включена последовательно с термодатчиком, от/ ). личающееся тем, что, с целью повышения точности контроля теплового состояния обмотки путем обеспечения во всех режимах работы устойчивой функциональной связи между током нагрузки электрической машины и током питания термодатчика, в него дополнительно введены элемент контроля обрыва фазы и второй трансформатор тока, при этом элемент контроля обрыва фазы выполнен в виде реле напряжения, обмотка которого подключена параллельно фазовой обмотке машины без. трансформатора тока, первичная обмотка второго дополнительного трансформатора тока включена последовательно во вторую фазу питания обмоток машины, а вторичная защунтирована размыкающим контактом упомянутого реле напряжения и подключена замыкающий контакт этого реле к одноимен (Л ным зажимам первого трансформатора тока . ND СО 00 о

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,SU„„1029 5 А з(5в Н 02 Н 504

Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3389940/24-07 (22) 25.01.82 (46) 15.07.83. Бюл. № 26 (72) И.П. Сыч (53) 621.316.925 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 600654, кл. Н 02 Н 5/04, 1975.

2. Патент ПНР № 191080 кл. Н 02 Н 5/04, 1976 . (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВОИ

ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОИ МАШИНЫ, содержащее термодатчик, расположенный - в непосредственной близости от обмотки и связанный с входом управляющего блока, на выход которого подключен исполнительный элемент и блок контроля нагрузки, выполненный в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в одну из фаз питания обмотки машины, а вторичная включена последовательно с термодатчиком, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля теплового состояния обмотки путем обеспечения во всех режимах работы устойчивой функциональной связи между током нагрузки электрической машины и током питания термодатчика, в,него дополнительно введены элемент контроля обрыва фазы и второй трансформатор тока, при этом элемент контроля обрыва фазы выполнен в виде реле напряжения, обмот-. ка которого подключена параллельно фазовой обмотке машины без, трансформатора тока, первичная обмотка, второго дополнительного трансформатора тока включена последовательно во вторую фазу питания обмоток машины, а вторичная зашунтирована размыкающим контактом упомянутого реле напряжения и подключена через за- g мыкающий контакт этого реле к одноименным зажимам первого трансформатора тока.

1029305

Изобретение относится к аппаратостроению и эксплуатации электрооборудования и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для защиты трехфазных электрических машин от недопустимого перегрева в аварийных режимах и для проведения тепловых измерений в электрических машинах с целью определения уровня нагрузки и использования изоляционных материалов.

Известно устройство для тепловой защиты электрической машины, содержащее, по крайней мере, один термодатчик, непосредственно контролирующий температуру обмотки и подключенный ко входу управляющего блока, на выход которого подключен исполнительный элемент, и блок контроля нагрузки электрической машины, состоящий из токового реле, включенного в цепь питания обмотки электрической машины, замыкающий контакт которого управляет величиной тока, проходящего через термодатчик в функциональной зависимости от тока нагрузки машины и тем самым реализует способ тепловой защиты. Согласно этому способу для обеспечения оптимальной точности следования температуры термодатчика за температурой обмотки блок контроля нагрузки должен в каждом режиме работы электрической машины поддерживать величину тока в .:цепи питания термодатчика прямо пропорциональной нагрузке машины (1) .

Недостатком указанного устройства является то, что оно не может обеспечить необходимую точность контроля теплового состояния обмотки во всех режимах работы.

Это является следствием того, что с помощью токового реле можно только достичь ступенчатую связь между нагрузкой электрической машины и током в цепи термодатчика, так как реле настраивается на одну определенную величину тока. Кроме того, указанный способ тепловой защиты не реализуется данным устройством при пусках машины с обрывом в той фазе, куда включено реле тока, так как в этом случае ток по этой фазе не протекает и токовое реле не срабатывает.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для тепловой защиты электрической машины которое более совершенно с точки зрения обеспечения устойчивой связи между нагрузкой машины и током в цепи термодатчика (2) .

В этом устройстве в приведенной совокупности признаков токовое реле заменено на трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в одну из фаз питания обмотки, а вторичная обмотка включена последовательно с термодатчиком. Такое .-;снолнение блока контроля нагрузки поз5

I воляет осуществлять более гибкую и устойчивую функциональную связь и повышает точность контроля теплового состояния электрической машины в симметричных аварийных режимах. Однако в таких аварийных режимах как пуск с обрывом в фазе, куда подключен трансформатор тока, с практически холодного состояния или после работы с номинальной нагрузкой, либо переход в режим заторможенного ротора в процессе работы вследствие обрыва указанной фазы требуемая связь между нагрузкой машины и током в цепи термодатчика нарушается и точность следования температуры термодатчика за температурой обмотки будет недостаточной. Поэтому в этих режимах из-за инерционности термодатчика обмотка черезмерно перегревается и быстро выходит из строя, если трансформатор тока питает нагреватель позистора, а последний подключен к управляющему блоку. Если же вторичную обмотку трансформатдра тока подключить последовательно непосредственно с позистором, то электрическая машина отключается немедленно после обрыва фазы с трансформатором тока, что приводит к недоиспользованию обмотки по нагреву и нарушению технологического процесса, поскольку при обрыве фазы с установившегося режима работы асинхронные электродвигатели при нагрузке, составляющей примерно не более 2/3 номинальной, могут работать достаточно длительно, чтобы закончить тот или иной технологический процесс.

Целью изобретения является повышение точности контроля теплового состояния обмотки при несимметричных аварийных режимах трехфазных электрических машин путем решения задачи обеспечения во всех режимах работы электрической машины устойчивой функциональной связи между нагрузкой машины и током питания термодатчика.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для тепловой защиты трехфазной электрической машины, содержащее термодатчик, расположенный в непосредственной близости от обмотки, связанный с входом управляющего блока, на выход которого подключен исполнительный элемент и . блок контроля нагрузки, выполненный в виде трансформатора тока, первичная обмотка которого включена в одну из фаз питания обмотки машины, а вторичная включена последовательно с термодатчиком, дополнительно введены. элемент контроля обрыва фазы и второй трансформатор тока, при этом элемент контроля обрыва фазы выполнен в виде реле напряжения, обмотка которого подключена параллельно фазовой обмотке машины без трансформатора тока, первичная обмотка второго дополнительноI -ток во вторичных обмотках, равный току, протекающему через позистор;

,4 -сечение провода обмотки; и -число параллельных цепей фазы обмотки, равное произведению числа параллельных ветвей фазы на число параллельных проводов; К вЂ” сопротивление термодатчика; с „ -удельная объемная теплоемкость обмотки; . Р„, †удельн сопротивление обмотки;

Ср теплоемкость термодатчика.

Это обеспечивает исключение влияния инерционности термодатчика и равенство температуры датчика и обмотки в любой момент времени, что и требуется для реализации указанного ранее способа тепловой защиты электрической машины.

При обрыве фазы В или С один трансформатор тока обесточивается, но машина может работать на оставшихся двух фазах, и второй трансформатор тока питает схему защиты током, пропорциональным нагрузке необорванных фаз.

В случае обрыва фазы А исчезает напряжение на реле 11, происходит его отпускание н размыкание замыкающего контакта

13 во вторичной обмотке трансформатора тока 9 и он отключается от схемы защиты.

Одновременно его вторичная обмотка шунтируется размыкающим контактом 12 того же реле для исключения перенапряжения на обмотках трансформатора, поэтому на схему защиты подается ток только от второго трансформатора тока и функциональная связь между током нагрузки электрической машины и током в цепи позистора сохраняется.

Во всех случаях при достижении обмоткой опасного. перегрева сопротивление позистора резко возрастает, что приводит к отпусканию реле 5, отключению питания катушки пускателя 7 и снятию напряжения с обмотки электрической машины.

Использование предлагаемого устройства тепловой защиты электрической машины более эффективно по сравнению с известными, так как во всех режимах работы трехфазной электрической машины обеспечивается оптимальная точность контроля температуры обмотки, что позволяет исключить черезмерный износ и изоляции обмотки в аварийных режимах и полностью использовать перегрузочную способность электрической машины.

1029305в

ro трансформатора тока включена последовательно во вторую фазу питания обмоток машины, а вторичная зашунтирована размыкающим контактом упомянутого реле напряжения и подключена через замыкающий контакт этого реле к одноименным зажимам первого трансформатора тока.

На чертеже представлена схема устройства тепловой защиты трехфазных электрических машин.

Устройство содержит позистор 1, кото- 10 рый встраивается в обмотку электрической машины, блок управления -2, состоящий из диода 3, конденсатора 4 и исполнительного токового реле 5, замыкающий контакт 6 которого включен в цепь питания магнитного пускателя 7. Контакты пускателя включены в фазы питания обмотки электрической машины. Блок контроля нагрузки электрической машины 8 включает в себя два трансформатора тока 9 и 10, первичные обмотки которых включены последователь- ур но в фазы В и С, а вторичные соединены между собой одноименными выводами и подключены последовательно с позистором, диодом и исполнительным реле. В третью фазу включено реле напряжения 11, которое контролирует напряжение между фазой и нулевой точкой обмотки. Замыкающий контакт 12 этого реле включен последовательно во вторичную обмотку трансформатора 9, а размыкающий контакт 13 параллельно этой же обмотки.

Устройство тепловой защиты работает следующим образом.

При симметричном нормальном или аварийном режиме ток протекает по всем фазам электрической машины и, следовательно, по обмоткам трансформаторов тока. Поскольку токи фаз В и С равны по величине и сдвинуты между собой по фазе на

120,. то суммарный ток, протекающий через термодатчик, по величине равен току вторичной обмотки каждого трансформатора тока, т.е. поддерживается прямо про- 4 порциональным току нагрузки электрической машины. При этом, чтобы обеспечивалось точное следование температуры термодатчика за температурной обмотки, с учетом уравнения функциональной связи по (Ц, коэффициент трансформации по току каждого трансформатора тока должен быть равным 1 sпЯвc„

2 где1, — ток в первичной обмотке трансфор- 50 маторов тока:

Составитель В. Зимаков

Редактор Л. Повхан Техред И. Верес Ко рре кто р В. Бутя га

Заказ 4994/53 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП кПатентз, г. Ужгород, ул. Проектная, 4