Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов

 

Изобретение относится к области электротехники - релейной защите трехфазных электродвигателей от аварийных режимов. Цель изобретения - упрощение конструкции и улучшение электрических и весогабаритных характеристик . Устройство содержит торсвдальный магнитопровод 1, на котором расположены обмотки 2 и 3 двух фаз и обмотка 4, 5 двухсекционная третьей фазы, которые с обмотками 2 и 3 включены в противовключении. Через магнитопровод продеты три фазы питающей цепи, сдвинутые одна относительно другой на- 120 . Выходы обмоток 2, 3, 4 и 5 присоединены к органу сравнения 9. При увеличении тока на-, грузки электродвигателя сверх допустимого исполнительный элемент отключает электродвигатель. 5 ил. СО Фи,1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУВЛИН

А1 (19) (111 (5() 4 Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3700076/24-07 (22) 06. 12. 83 (46) 30. 06. 87. Бюл. 9 24 (71) Научно-производственное объединение "Прогресс" Министерства мести ой промышленно сти Латв ССР (72) В.В.Зейбот (53) 62 1.316.925(088.8) (56) Авторское. свидетельство СССР

В 702453, кл. H 02 Н 7/08, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ (57) Изобретение относится к области электротехники — релейной защите трехфазных электродвигателей от аварийных режимов. Цель изобретения— упрощение конструкции и улучшение электрических и весогабаритных характеристик. Устройство содержит тороидальный магнитопровод 1, на котором расположены обмотки 2 и 3 двух фаз и обмотка 4, 5 двухсекционная третьей фазы, которые с обмотками 2 и 3 включены в противовключении. Через магнитопровод продеты три фазы питающей цепи сдвинутые одна относительо но другой на 120 . Выходы обмоток

2, 3, 4 и 5 присоединены к органу сравнения 9. При увеличении тока нагрузки электродвигателя сверх допустимого исполнительный элемент отключает электродвигатель. 5 ил.

1320859

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты электродвигателей от аварийных режимов.

Цель изобретения — упрощение конструкции и улучшение электрических и весогабаритных характеристик.

На фиг. 1 приведена структурная схема защитного устройства" на фиг.2векторная диаграмма образования ЭДС

Е, Е, Ес и Е,, на фиг. 3 - векторная диаграмма образования ЭДС Е< и Е ; на фиг. 4 — выходная фазовая характеристика диодной схемы сравнения двух электрических величин по фазе<, на фиг. 5 — векторные диаграммы изменения ЭДС Е, и Е при нормальной работе электродвигателя, при симметричной перегрузке и неполнофазном режиме.

На магнитопроводе тороидального фазовращающего трансформатора 1 тока о расположены сдвинутые на 120 одна относительно другой две обмотки 2 и 3. Третья обмотка также ориентироо вана к двум остальным на 120, но состоит из двух секций 4 и 5. Через магнитопровод фазовращающего трансформатора 1 тока продеты фазовые провода 6, 7 и 8, которые ориентированы к соответствующим обмоткам, установленным на магнитопроводе. Одни выводы обмоток 2 и 3 с соответствующими секциями 4 и 5 третьей обмотки соединены в противовключении, а другие присоединены к органу 9 сравнения и контроля перегрузок, который присоединен к исполнительному элемен-ту 10. Орган 9 сравнения и контроля перегрузок выполнен в виде кольцевого фазочувствительного детектора на диодной схеме сравнения двух электрических величин по фазе, которая дополнена бесконтактным реле времени с выдержкой времени, зависящей от величины перегрузки. Допустимая величина перегрузки устанавливается переменным резистором.

Известно, что стабильным параметром трехфазной сети является угол сдвига между напряжениями (токами).

При нормальной работе электродвигателя фазы напряжения (тока) сдвинуты о на угол 120, а при обрыве одного из фазных проводов фазовый угол между напряжениями (токами) в двух остальных изменяется и становится равным о

0 или 180 . Таким образом, если контролировать изменение угла сдвига фаз между токами нагрузки электродвигателя, то его можно защитить от неполнофазного режима.

5 Для контроля изменения угла фазового сдвига применяется диодная.схема сравнения двух синусоидальных электрических величин на фазе, например, ЭДС:

10 е = Е sinvt и е Е вдпЬс-«<)

« 1

Эта схема имеет косинусную характеристику выходного параметра, напри" мер напряжения Бо

Ц = KRE сов<,<, где К вЂ” коэффициент, учитывающий конструктивные параметры, R — сопротивление контура схемы, Š— величина контролируемого ЭДС, cosy — фазовый сдвиг между ЭДС, Для этого необходимо из трехфазных токов питания электродвигателя сформировать две ЭДС Е< и Е, между которыми должен быть определенный угол сдвига фаз g. Уголу может быть о равен или близок 90 при наличии токов во всех фазах питания электроддигателя, а так как при обрыве любой иэ фаз угол изменяется на 0 или о

180, то можно применить диодную схему сравнения синусоидальных электрических величин по фазе для контроля неполнофазных режимов.

Система трехфазных токов позволяет получить вращающееся магнитное по. ле, если эти токи пропускать через три неподвижные катушки (обмотки), оси или плоскости которых смещены в

Ь пространстве на 120 т.е. на угол, щ равный электрическому углу сдвига по фазе между токами.

Вращающееся магнитное поле наводят в обмотках катушек, установленных на магнитопроводе тороидального

45 фазовращателя трансформатора тока

ЗДС, величины которых зависят от токов нагрузки электродвигателя, количества витков катушек и материала ярма магнитопровода. На выводах об50 мотки И« катушки фазы А образуется

ЗДС Е«, на выводах обмотки W катушки. фазы В образуется ЭДС Е,а так как обмотка катушки фазы С состоит из

<< двух секций W и <<с, то на вывос <

55 дах каждой секции образуется ЭДС Е и Ес (фиг. 2) .

Число витков в катушке фазы А равно числу витков в катушке фазы В, И<< = W, соответственно ЭДС Ед = Es.

1320859 характеристику. Поэтому для надежной . работы устройства используется определенный диапазон соотношения числа витков, в,котором угол сдвига g между ЭДС Е1 и Е равен или близок углу 90

На фиг. 4 показана фазовая косинусная характеристика изменения выходной величины диодной схемы сравнения двух электрических величин по фазе, которая является основой элемента 9 сравнения и контроля перегру зок. Кривая 1 определяет закон измерения выходного сигнала элемента сравнения и контроля перегрузок при нормальной работе электродвигателя, а кривая 2 — при пуске электродвигателя. Реагирующий элемент 10 имеет определенную чувствительность, определенный порог срабатывания, и устройство будет надежно в работе, если выходная величина, например напряжение Uä элемента 9 сравнения и контроля перегрузок, будет меньше пороI . га срабатывания j U,/, реагирующего элемента 10 Uo (Бо/ как при нормальной работе электродвигателя, так и при пусковом режиме. Это условие выполняется в определенном,циапазоне

35

Число витков в обоих секциях катушки

ll фазы С одинаковое, W = W, следоваl I1 тельно, Е = Е,, но число витков в этих секциях меньше по сравнению с катушками других двух фаз. Такой под- 5 бор числа витков в катушках позволяет от системы ЭДС, приведенной на фиг ° 2, образовать две ЭДС с определенным углом сдвига между ними. Для этого соединяют в противо .ключении один конец обмотки W> катушки фазы А с обмоткой одной секции обмотки W катушки фазы С, один конец обмотки

W катушки фазы  — с обмоткой друв

I гой секции W катушки фазы С (фиг.1). 15

В результате получают две ЭДС Е и

Е, векторная диаграмма образования которых показана на фиг. 3.

Как видно йз векторной диаграммы (фиг. 3) угол сдвига у между сум- 20 марными ЭДС Е1 и Е зависит от того, ll насколько вектор Е (Ес ) короче векс торов Ед н Ев. Величина ЭДС пропорциональна числу витков, следовательно, угол сдвига (зависит от соотг ношения числа витков W>/W и Ыв/W

Изменением числа витков катушек меняют чувствительность устройства, оставляя без изменения его фазовую сдвига фазового узла при углах, близких или равных 90 . На фиг. 4 этот диапазон находится между точками 1 и 2.

Предлагаемое устройство защиты работает следующим образом.

Переменным резистором, который находится в элементе 9 сравнения и контроля перегрузок, устанавливается необходимый порог срабатывания защитного устройства Е„.

При нормальной работе электродвигателя величины ЭДС Е< и Е равны, но сдвинуты по фазе на угол, близкий о или равный .90 . Величина одного ЭДС, например Е, контролируется элементом 9 сравнения и контроля перегрузок. В этом режиме величина ЭДС Е ниже устновленного в устройстве порога Е срабатывания. На выходе элемента 9 сравнения и контроля перегрузок имеется небольшой сигнал, недостаточный для срабатывания реагирующего элемента 10. Этот режим изображен в векторной диаграмме на фиг. 5а.

С увеличением нагрузки электродвигателя растут токи в фазовых проводах 6-8, соответственно растет магнитный поток в торродиальном фазовращающем трансформаторе 1 тока, увеличивается ЭДС на выводах обмоток катушек. Когда величина ЭДС Е, становится выше порога срабатывания Е„ (фиг.5б), при помощи порогового элемента бесконтактного реле времени разбалансируется равновесие диодной схемы сравнения двух электрических величин элемента 9 сравнения и контроля перегрузок. На выходе этого элемента появляется сигнал, который поступает на реагирующий элемент 10. Реагирующий элемент 10 отключает электродвигатель.

Известно, что ппи неполнофазном режиме нарушается симметрия токов нагрузки трехфазной сети, питающей электродвигатель, место фазового о сдвига между токами, равного 120 угол сдвига в исправных фазах станоо вится равным 180 или О, следовательно, изменяется угол сдвига ы между

ЭДС E u F (фиг. 5в) . Этот угол контролируется диодной схемой сравнения двух электрических величин по фазе элемента 9 сравнения и контроля перегрузок. Согласно косинусной характеристике изменения выходного сигнала этой схемы при углах 0 и 180

1320859

I на выходе схемы появляется сигнал максимальной величины (фиг. 4, точФ ка Uo на кривой 1) . Одновременно при неполнофаэном режиме уменьшается магнитный поток в ярме магнитопровода 5 и, соответственно, величины ЭДС Е, и Е . Сигнал от элемента 9 сравнения и контроля перегрузок поступает на реагирующий элемент 10, который отключает электродвигатель.

Формула изобретения

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов, содержащее трехфазный многообмоточный измерительный орган, установленный в фазах питающей цепи двигателя, выход которого присовдинен к органам сравнения в виде кольцевого фазочувствительного детектора с ис- 20 полнительным элементом на выходе, кон так ты которого служат для управления трехфаэным электродвигателем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и улучшения электрических и весогабаритных характеристик, трехфазный многообмоточный измерительный орган выполнен в виде тороидального магнитопровода, через который продеты сдвинутые на

120 относительно друг друга фазные провода питающей сети, на магнитопроводе установлены обмотки, которые ориентированы к соответствующей фазе питания, сдвинуты относительно друг о друга также на 120, при этом две обмотки имеют равное число витков, а третья обмотка состоит иэ двух равных секций, которые с обмотками других фаэ соединены встречно.

1320859

6 (г), (Д

Е2 (Е/) Составитель Л. Корнеева

Техред В.Кадар . Корректор Г.Решетник

Редактор Л.Повхан

Заказ 2664/54

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4