Устройство для контроля и защиты электродвигателя от неполнофазных режимов и витковых замыканий

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электродвигателей от неполнофазных режимов и выявления межвитковых замыканий в их обмотках. Цель изобретения - повышение надежности и расширение области применения путем выявления витковых замыканий и неполнофазных режимов сети и отделения их друг от друга. Это достигается введением в токовые цепи электродвигателя 4 трансформаторов 1 - 3 тока, вторичные обмотки которых соединены в "звезду" и подключены к датчику 5 несимметрии токов фаз электродвигателя. Его выход подключен к делителю 6 напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные блок 7 задержки сигналов и блок 8 ограничения подключен к первому входу порогового блока 9. Второй выход делителя 6 через блок 10 задержки сигналов и блок 11 ограничения подключен к исполнительному блоку 12. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 2 А1 (gg)5 H 02 Н 7/085, 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4389543/24-07 (22) 09.03.88 (4б) 07.08.90, Бюп, Р 29 (71) Мариупольский металлургический институт (72) И.В.Жежеленко, В.Е.Кривоносов и Б.Ф.Рыбалко (53) 621.3 16.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1229888, кл. Н 02 Н 7/08, 1984.

Авторское. свидетельство СССР

У 1115160,.кл. Н 02 Н 7/085, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ

РЕЖИМОВ И ВИТКОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электродвигателей от неполнофаэных режимов и выявления межвитковых замыканий в их обмотках. Цель

2 изобретения — повышение надежности и расширение области применения путем выявления витковых замыканий и неполнофазных режимов сети и отделения их друг от друга. Цель изобретения достигается введением в токовые цепи электродвигателя 4 трансформаторов 1-3 тока, вторичные обмотки которых соединены в звезду и подключены к датчику 5 несимметрии токов фаз электродвигателя. его выход подключен к делителю 6 напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные блок 7 задержки сигналов и блок 8 ограничения подключен к первому входу порогового блока 9.

Второй выход делителя 6 напряжения через блок 10 задержки сигналов и блок 11 ограничения подключен к исполнительному блоку 12. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

1584028

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электродвигателей от неполнофазных режимов и выявления меж5 витковых замыканий в их обмотках.

Цель изобретения — повышение надежности и расширение области тфиме. нения путем выявления витковых замы" каний, неполнофазных режимов сети и нагрузки и отделения их друг от друга.

На фиг. 1 и 2 приведены блочные схемы устройства, варианты; на фиг. 3— принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит трансформаторы 1-3 тока в цепи электродвигателя

4, вторичные обмотки которых соединены в звезду и подключены к датчику 5 несимметрии токов фаз электродвигате1пя, выход которого подключен к делителю 6 напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные блок 7 задержки сигналов и блок 8 ограничения подключен к первому входу порогового блока 9, второй выход делителя напряжения через блок 10 задержки сигналов и блок

11 ограничения подключен к исполнительному блоку 12, который соединен

30 с блоком 13 резервного питания, датчиком 14 несимметрии напряжений фаз питающей сети и пороговыми блоками

9.и 15, выход датчика 14, несимметрии напряжений фаз питающей сети через 35 делитель 16 напряжения, блок 17 задержки сигналов и блок 18 ограничения подключен к второму входу порогового блока 9 и выходу блока 19 опорного напряжения, в лобовых частях об40 моток электродвигателя 4 установлен термодатчик 20, вход которого связан с пороговыми блоками 9 и 15, блоком

19 опорного напряжения и блоком 13 двухполярного резервного питания.

К выходу датчика 5 несимметрии токов фаз электродвигателя (фиг. 2) подключена цепочка из последовательно соединенных делителя 21 напряжения, блока 22 задержки сигналов,и 5О блока 23 ограничения, выход которого подключен к первому входу порогового блока 24 и блоку 19 опорного напряжения, второй вход порогового блока

24 gíÿýàí с пороговым блоком 9, меж- 55 ду исполнительным блоком 12 и пороговыми блоками 9 и 24 включен логический элемент И3Ж 25.

Делители 6, 16,и 21 напряжений (фиг. 3) выполнены на последовательно попарно соединенных резисторах

26-31. Резисторами 27, 29 и 30 можно регулировать скорость нарастания выходного напряжения.

Блоки 7, 10, 17 и 22 задержки сигналов выполнены в виде конденсаторов

32-35. Эти блоки исклкчают возможность срабатывания пороговых блоков

9, 15 и 24 и исполнительного блока

12 при кратковременных колебаниях напряжений питающей сети в. условиях пуска электродвигателя

Блоки 8, 11, 18 и 23 ограничения выполнены на стабилизаторах 36-39 и служат для ограничения напряжений, поступающих на входы пороговых блоков

9, 15 и 24. Причем напряжения стабилизации разные для различных блоков, что обеспечивает правильную работу устройства при обрывах фаз в питающей сети или в токовых цепях электродвигателя.

Датчик 5 несимметрии токов фаз электродвигателя 4 выполнен на резисторах 40-42., Величины резисторов выбирают таким образом, чтобы при не,симметрии токов и несимметрии напряжений падения йапряжений на них были достаточными для работы устройства и требуемой чувствительности. Пороговые блоки 9, 15 и 24 выполчены на компараторах 43-45.

Датчик 14 несимметрии напряжений фаз питающей сети выполнен на реле

46-48, начала обмоток которых подключены в фазы питающей сети, а концы объединены. Блок 13 двухполярного резервного питания состоит из трех понижающих трансформаторов 49-51 напряжения, первичные обмотки которых подключены на разные напряжения питающей сети. Термодатчик 20 представляет собой мостовую схему, два плеча которой выполнены на терморезисторах 52 и 53..

Блок 19 опорного напряжения выполнен в виде трех регулируемых делителей 54-56 напряжения, задающих опорные напряжения блоков 9, 15 и 24.

Тем самым производится отстройка от несимметрии, вызванной разбросом параметров оборудования и элементов устройства, и задается зона нечувствительности для учета нелинейной зависимости коэФфициента несимметрии

5 ;15 токов от отклонений напряжений в се-ти.

Исполнительный блок 12 выполнен на реле 57 с контактом 58, реле 59 с контактами 60 и 61, реле 62 с контактом 63, реле 64 с контактом 65, реле 66 с контактами 67-69, реле 70 с контактом 71, реле 72 с контактом

73, контакторе 74, кнопках "Пуск"

75 и "Стоп" 76, кнопках "Сброс" 77 и

78, а также резисторах и лампах 7982 сигнализации.

С исполнительным блоком 12 функционально связан датчик 14 несимметрии напряжений фаз питающей сети через контакты 83-88 реле 46-48.

Отключение электродвигателя осу. ществляется контактной группой 89-91 контактора 74, имеющего слаботочный контакт 92.

Устройство работает следующим образом.

При симметрии напряжений питающей сети и токов двигателя во время работы устройства (фиг . 1) сигналы на выходе датчиков 5 и 14, а соответственно, и на выходе блоков 8, 11 и

18 минимальны и обусловлены разбросом параметров оборудования и элементов устройства. При помощи блока

19 оперных напряжений на первый вход блока 9 подается опорное напряжение, не позволяющее ему срабатывать. В случае обрыва одной иэ фаз питающей сети срабатывают датчик 14 и исполнительный блок 12. При этом обеспечи.вается одно из реле 46-48, один из размыкающих контактов 83-85 замыка- ется в цепи реле 64, размыкающий контакт 65 размыкается, что обеспечивает отключение секции шин, защиту . двигателей от неполнофаэного режима и включение лампы 79 сигнализации об обрыве фазы в питающей сети. Блоки 8, 11 и 18 ограничения защищают входы блока 9 от повышенного напряжения, а разные скорости нарастания напряжения на входах 8 и 11 не позво-.. ляют срабатывать блоку 9. Блок 10 за держки сигнала, а также разомкнутый контакт 69 не позволяют включиться сигнализации о витковых замыканиях и обрыве фазы в токовых цепях защищаемого двигателя. — лампе 81 сигнализации.

Если напряжение питающей сети симметрично, а происходит обрыв фазы токовой цепи в двигателе из-за пере84028 б горания предохранителя, обрыва провода, неполного включения контактов пускателя и т.п;, тогда на выходе датчика 5 появляется максимальное напряжение, которое приводит к срабатыванию блока 12, При этом на выходе датчика 14 будет напряжение, .вызванное несимметричным режимом в питающей сети, реле 46-48 находятся под напряжением, контакты 86-88 в шунтирующей цепи реле 66 замкнуты.

Однофаэные или двухфазные режим:, происшедшие в токовых цепях двигателя

4, приводят к срабатыванию реле 57, его контакт 58 в цепи реле 66 замыкается и реле 66 получает питание, его контакты 68 в шунтирующей цепи замыкаются, а контакт 67 в цепи контакт тора 74 размыкается. Контактор 74 обесточивается и его контакты 89-91 размыкаются, двигатель отключается, реле 57 обесточено, однако, так как режим питающей сети нормальный и реле

25 46-48 находятся под напряжением, то контакты 86-88 замкнуты, а также замкнут и контакт 68 реле 66, что обеспечивает его самоудержание и постоянную работу лампы 80 сигнализации.

30 Размыкающий контакт 69 в цепи реле 70 размыкается и, тем самым, лампа сигнализации 81 о витковом замыкании не включена.

Наличие несимметрии напряжения фаз питающей сети, при нормальной работе двигателя 4, ведет к появлению несимметрии токов двигателя, появлению сигналов на выходах блоков б и 14.

Сигнал с блока 5 через делитель б

40 напряжения и блоки 7 и 8 подается на второй вход блока 9. Сигнал с блока 14 через блоки 16-18 подается на первый вход блока 9. При помощи делителей 6 и 16 напряжение на входах

45 блоков 9 устанавливается в соотношении U ) U<, которое всегда выполня ется на интервале изменения коэффициента несимметрии напряжения фаэ питающей сети от 0-5Х, что обеспечивает правильную работу блока 9 и не позволяет ему сработать, если нет витковых замыканий в обмотках. Если коэффициент. несимметрии напряжений фаэ питающей сети больше 5Х, срабатывают блоки 8, 11 и 18 ограничения. При значи55 тельной несимметрии токов в двигателе

4, вызванной только несимметрией на-" пряжений питающей сети, его обмотки дополнительно нагреваются. Это ведет

1584028 к срабатыванию блоков 15, 20 и 12, т.е. происходит тепловая защита. При тепловой защите срабатывает реле 62, его контакты 63 замыкаются в цепи ре.— ле 72, которое включается. Контакт

73 реле 72 обесточивает пускатель 74 и двигатель отключается от питающей сети и срабатывает сигнализация о тепловой защите двигателя 4 — лампа

82 сигнализации.

Если при существующей несимметрии токов,- вызванной несимметрией напря. жений питающей сети, происходит витковое замыкание в обмотках двигателя

4 — иесимметрия токов увеличивается, это наблюдается, если витковое замыкание происходит в самой загруженной обмотке, увеличивается напряжение на втором вхоДе блока 9, напряжение на первом его входе остается неизменным, так как несимметрия напряжений питающей сети не изменяется, в результате этого пороговый блок 9 срабатывает, также срабатывает блок 12. Срабатывание блока 9 ведет к замыканию контакта 60 реле 59 в цепи реле 70, которое получает питание. Его контакт 71 шунтирует контакт 60, тем самым блокирует реле 70, которое самоудерживается от отключения. В этом режиме включается лампа 81 сигнализации о витковом замыкании в обмотках двигателя 4. Когда этот режим вызывает дополнительный перегрев двигателя 4, срабатывает термодатчик 20, и двигатель отключается от питающей сети, но при этом включена сигнализация о витковом замыкании, так как размыкающий контакт 61 в цепи лампы

82 сигнализации разомкнут. Снятие сигнализации о витковых замыканиях и об обрывах фаз после их устранения осуществляется нажатием кнопок

"Сброс" 77 и 78. Пуск и остановка двигателя 4 осуществляются нажатием кнопок 75 и 76.

В устройство включены дополнительные блоки (фиг. 2), позволяющие выявить витковые замыкания, появившиеся в менее загруженных обмотках двигателя, при которых коэффициент ие1 симметрии токов уменьшается..

Устройство (фиг. 2) работает следующим образом.

При симметрии напряжений питающей сети и токов двигателя, во время его работы, сигналы на выходах блоков

8, 18 и 23 минимальны и обусловлены разбросом параметров оборудования и элементов устройства. При помощи. блока 19 опорных напряжений на входы

5 блоков 9 и 24 подаются опорные напряжения, не позволяющие срабатывать блокам 9 и 24.

Наличие несимметрии напряжений фаз питающей сети при нормальной работе двигателя 4 ведет к появлению несимметрии токов двигателя, что ведет к появлению сигналов на выходах блоков

5 и 14. Сигнал с блока 5 через делители 6 и 21 напряжения и блоки 7, 8 и 22, 23 подается на второй вход блока 9 и на первый вход блока 24. Сигнал с блока 14 подается через блоки

16-18 на первый вход блока 9 и на второй вход блока 24. При помощи делителей 6, 16 и 21 напряжение на блоках

18, 8 и 23 устанавливается в следующем соотношении: U ). U > ) U которое выполняется на интервале изменения коэффициента несимметрии напряжений сети от 0-5 X. Выполнение данного условия обеспечивает правильную работу блоков 9 и 24 и не позволяет им срабатывать, если нет витковых замыканий.

Если при существующей несимметрии токов, вызванной несимметрией напря-. . жений фаз питающей сети, происходит витковое замыкание в наиболее загруженной обмотке и несимметрия токов увеличивается, увеличивается и опор35 ное напряжение на первом входе блока

24, он не срабатывает, но возросшее напряжение на втором входе блока 9 ведет к его срабатыванию, также срабатывают блоки 12 и логический элемент ИЛИ 25. При срабатывании элемента ИЛИ 25 происходит замыкание кон- такта 60 реле 59, реле 70 получает питание, его контакт 71 блокирует

45 реле 70 и включается сигнализация о витковом замыкании. Когда этот режим вызывает дополнительный перегрев двигателя, срабатывает тепловая защита.

Если витковое замыкание в обмотках двигателя ведет к уменьшению коэффициента несимметрии токов, напряжение на втором входе блока 9 уменьшается, что не ведет к его срабатыванию.

Уменьшение напряжения на первом входе блока 24 ведет к его срабатыванию, а также к срабатыванию блоков 12, 25 и реле 59.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет зашитить двигатель

1584028

1О от неполнофазных режимов, произошед1 ших как в питающей сети, так и в цепях двигателя, и своевременно выявить начало витковых замыканий в об1 мотках двигателя независимо от режима напряжений в питающей сети, и сигнализировать о их появлении, что позволяет повысить надежность в эксплуатации двигателей и получить определенный экономический эффект.

Ф

Формула изобретения

1. Устройство для контроля и защиты электродвигателя от неполнофазных режимов и витковых замыканий, со,держащее датчик несимметрии напряжений фаэ питающей сети, входы которого имеют клеммы для подключения к соответствующим фазам питающей сети, первый и второй пороговые блоки, первый блок задержки err налов, блок бпорного напряжения, первый выход которого подключен к первому входу второго порогового блока, термодатчик для установки в лобовых частях обмоток электродвигателя, выход которого подключен к второму входу второго порогового блока, исполнительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, в него дополнительно введены датчик несимметрии токов фаз электродвигателя, первый и второй делители напряжения, второй н третий блоки задержки сигналов, первый; второй и третий блоки ограничения и блок двухполярного резервного питания, при этом входы датчика несимметрии токов фаз электродвигателя подключены к соответствующим выводам соединенных в звезду вторичных обмоток введенных трансформаторов тока, первичные обмотки которых имеют клеммы для установки в соответствующих фазах защищаемого электродвигателя, выход датчика несимметрии токов фаз электродвигателя подключен к входу первого делителя напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные первый блок задержки сигналов и первый блок ограничения подключен к первому входу первого порогового блока, второй выход первого делите,ля напряжения через последовательно соединенные второй блок задержки сигналов и второй блок ограничения подключен к первому выводу исполнительного блока, первый выход датчика несимметрии напряжений фаз питающей сети через последовательно соединенные второй делитель напряжения, третий блок задержки сигналов и третий блок ограничения подключен к второму входу первого порогового блока, выход которого подключен к втором выводу исполнительного блока и второму выходу блока опорных напряжений, выход второго порогового блока rogключен к третьему выводу исполнительного блока, четвертый вывод которого подключен к второму выходу датчика несимметрии напряжений фаз питающей сети, к входам которого подключены соответствующие входы блока дву.:полярного резервного питания, первый вь .ход которого подключен к пятому выводу исполнительного блока, а второй выход — к третьему входу первого порогового блока, третьему входу второго порогового блока, входу термодатчика и входу блока опорного напряжения.

2..устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены третий делитель напряжения, четвертый блок задержки сигналов, четвертый блок ограничения, третий пороговый блок и логический элемент ИЛИ, при этом выход датчика несимметрии токов фаз электродвигателя через последовательно соединенные третий делитель напряжения, четвертый блок задержки сигналов и четвертый блок ограничения подключен к первому входу третьего порогового блока, второй вход которого подключен к второму входу первого порогового блока и третьему выходу блока опорного напряжения, выход первого порогового блока подключен к первому входу логического элемента

ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего порогового блока, а выход — к второму выводу исполнительного блока, второй выход блока двухполярного резервного питания подключен к третьему входу третьего порогового блока и третьему входу логического элемента ИЛИ.

1 504028

Корректор С.Шевкун

Редактор О.Головач

Заказ 2260

Тираж 477

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

b

Составитель С.Балашов

Техред М.Ходанич