Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от продолжительных перегрузок, обрыва фазы и заклинивания ротора

 

Изобретение относится к электроприводу , в частности к устройствам защиты трехфазных электродвигателей от аномальных режимов работы Цель изобретения - упрощение схемы устройств Мазанная мель достигается тем что для создания обратнозаямсимои выдержки времени защиты используется свойство конденсатора 16 заряжзтося через резистор 13 до определенного уровня напряжения тем быстрее, чем выше уровень напряжения источника Защита обеспечивает ускоренное срабатывание при обрыве фазы и заклинивании ротора. Для ускорения срдбатм я is в неполнофазном режиме работы элекфодвигателя используется переменное напри чэние, вузникающёе на индуктивности 11 э&- энансного контура. настроенного а удвоенную частоту питающей сети Для ускорения срабатывания при заклинивании ротора в цепи заряда конденсатора 16 используются нелинейные элементы , вариатор 12 или стабилитрон. 1 z n ф-лы, 2 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕ1СКИХ

СОНИАЛИСТИ <Е СКИХ

Р СПУБПИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

QP ИСАН И Е И ЗОБ РЕ1 Е И Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4616384/07 (22) 07.12.88 (46) 07.05.91. Бю . М17 (71) Укааинская сельскахазяйствен Гая академия (72) В, И. Салоный (53} 621.316.925(088. 8) (56) Грундулис А, О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. — М.: HQ Аграпромиздат, 1988, с. 111.

Авторское свидетельство СССР

М 1310943, кл, H 02 Н 7/08, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНЫХ

ПЕРЕГРУЗОК, ОБРЫВА ФАЗЫ И ЗАКЛИНИВАНИЯ РОТОРА (57) Изобретенле относится к злектроприводу, в частности к устройствам защиты трехфазных электродвигателей от аномальных!

Ы, 1647743 А1 (я)ю H 02 Н 7/08, 5/04, 7/09 режимов работы, Цель изобретения — упрощение схемы устройства. Указанная цель достигается тем. что для создания обратнозаяисимай выдержки времени защиты ис погьзуется свой:тва конденсатора 16 заряжаться через резистор 13 до определеннага уровня напряжения тем быстрее, чем выше уровень напряжения источника. Защи-, та обеспечивает ускоренное срабатывание при обрыве фазы и заклинивании ротора. Для ускорения срабгты"ения в неполнофазном режиме работы электродвигателя используется переменное напря>-.ение, возникающее на индуктивнасти 11 резонансного контура, настроенного нв удвсенную частоту питающей сети. Для ускорения срабатывания при заклинивании ротора s цепи заряда конденсатора 16 используются нелинейные элементы, вариатар 12 или стабилитрон. 1 з. и, ф-лы, 2 глл.

1647743

Ud =2,34 — R .14

Кт

30

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты трехфазных электродвигателей от аномальных режимов работы.

Цель изобретения — упрощение схемы устройства..

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема защиты трехфазного электродвигателя от продолжительной перегрузки, обрыва фазы и заклинивания ротора; на фиг. 2 — узел 1, вариант выполнения, Защита трехфазного электродвигателя от продолжительного перегруза обрыва фазы и заклинивания ротора (фиг, 1) содержит датчик тока электродвигателя, состоящий из трех трансформаторов 1-3 тока, первичные обмотки которых включены в рассечку проводов питающей трехфазной сети, электродвигателя 4, а к выводам вторичных обмоток подключены нагрузочные резисторы

5-7. Нагрузочные резисторы 5-7 соединены в трехфазную группу "звезда" и линейное напряжение от этой "звезды" подано на трехфазную мостовую схему выпрямления, содержащую блоки диодов 8 и 9, С помощью этой части схемы ток загрузки трехфазного электродвигателя преобразуется в пропорциональное выпрямленное напряжение— выходной сигнал. Этот сигнал поступает на две параллельные цепи — резонансную, содержащую последовательно включенные конденсатор 10 и индуктивность 11 и делйтель напряжения, содержащий последовательно включенные нелинейный элемент (вариатор) 12 и резистор 13. Средние точки параллельных цепей соединены между собой через резистор 14 и диод 15, параллельно резистору 13 делителя включен полярный конденсатор 16, являющийся тепловым аналогом электродвигателя 4, параллельно конденсатору 16 включена через динистор 17 катушка электромагнитного реле 18, размыкающий контакт 19 которого используется в схеме управления работой электродвигателя 4, Вместо нелинейного элемента — варистора 12 могут быть использованы стабилитрон 20 и резистор 21.

Устройство работает следующим образом.

При полнофазном питании электродвигателя 4 выходное напряжение датчика загрузки выпрямлено по 6-тактному циклу и содержит постоянную и переменную составляющие выпрямленного напряжения.

Постоянная составляющая пропорциональна току загрузки электродвигателя 4 и может быть определена по выражению где 0 — постоянная составляющая выпрямленного напряжения датчика загрузки, В;

1d — ток, потребляемый электродвигателем из сети, А;

К вЂ” коэффициент трансформации трансформаторов 1-3 тока, схемы;

R — сопротивление нагрузочных резисторов 5-7 схемы, Ом.

Как следует из приведенного выражения, постоянная составляющая выпрямленного напряжения датчика загрузки пропорциональна току загрузки электродвигателя.

Переменная составляющая выпрямленного напряжения в случае симметричного питания электродвигателя содержит высшие гармоники — шестую и выше, по действующему значению не превышает б=,ь постоянной составляющей и практически не играет роли при защите электродвигателя 4.

Если защищаемый электродвигатель 4 потребляет из сети ток, равный номинальному, то выходное выпрямленное напряжение воздействует главным. образом на делитель напряжения, состоящий из последовательно включенных варистора 12 и резистора 13. Эти элементы подобраны так, что напряжение на резисторе 13 составляет

0,92 — 0,98 напряжения отпирания динистора 17, следовательно, конденсатор 16 через промежуток времени заряжатся до указанного уровня напряжения, но отключения не происходит, так как уровень напряжения конденсатора 16 меньше напряжения отпирания динистора 17.

При продолжительном перегрузе и симметричном питании ток электродвигателя увеличивается и становится больше номинального,следовательно, увеличивается выходное напряжение датчика загрузки. При приложении более высокого напряжения к делителю сопротивление варистора 12 уменьшается и происходит перераспределение напряжений между варистором 12 и резистором 13, при этом напряжение на резисторе 13 превышает напряжение отпирания динистора 17. При этом через определенный промежуток времени конденсатор 16 заряжается до напряжения отпирания динистора 17 и происходит разряд конденсатора 16 на катушку 18, защита отключает электродвигатель.

Нетрудно убедиться в том, что выдержки времени защиты уменьшаются по мере увеличения кратности перегруза и зависят, в свою очередь, от теплового состояния

1647743 точника появляется переменная составляющая напряжения частотой 100 Гц, которая отсутствует при симметричном режиме работы электродвигателя, За счет явления резонанса напряжение частотой 100 Гц на индуктивности 11 превышает значение выпрямленного напряжения. Положительные полупериоды этого напряжения вызывают ток по цепи резистор 14 — диод 15, который способствует заряду конденсатора 16 до напряжения отпирания порогового элемента

17. Следовательно, при наличии резонансной цени, состоящей из конденсатора 10 и индуктивности 11, можно добиться срабатывания защиты при обрыве фазы питающей сети, если ток электродвигателя в оставшихся в работе фазах превышает номинальное значение. Благодаря явлению резонанса напряжение на индуктивности 11 по действующему значению может превысить уровень постоянной составляющей выпрямленного напряжения, чем обеспечивается повышение чувствительности защиты при обрыве фазы, В дальнейшем работа защиты аналогична: при заряде конденсатора 16 до напряжения отпирания динистра 17 происходит отключение защищаемого электродвигателя. В этом случае выдержка времени защиты тем меньше, чем больше перегруз и чем больше заряд накоплен на конденсаторе 16 к моменту наступления аномального режима — обрыва фазы.

Варьируя такими параметрами, как добротность резонансного контура и величиной сопротивления резистора 14 можно получить семейство ампер-секундных характеристик защиты, среди которых выбрать оптимальную для каждого конкретного случая.

При относительной простоте схемы преобразования сигнала предлагаемая защита обеспечивает эффективную защиту от продолжительного перегруза, обрыва фазы и заклинивания ротора. Учитывая то, что более половины преждевременно отказавших в работе электродвигателей отказывают по причине неудовлетворительной работы их защит, невысокую стоимость составляющих элементов, легкость настройки, несложную проверку и недорогую эксплуатацию, использование предлагаемой защиты трехфазного электродвигателя в народном хозяйстве страны может быть значительный экономический эффект.

30

Ug =1.,8 — R.

Jd

К

45

1. Устройство для защиты трехфазного инхронного электродвигателя от продолительных перегрузок,,обрыва фазы и.за-. следующем:!при обрыве одной фазы питающей сети в выпрямленном напряжения ис- ас ж электродвигателя, Минимальная выдержка времени обеспечивается при заклинивании ротора электродвигателя, так как при этом выходной сигнал приобретает максимальное значение.

Ускорения срабатывания при заклинивании ротора можно добиться, включив вместо варистора 12 последовательно соединенные стабилитрон 20 и резистор 21 (фиг, 2). В этом случае цепь, состоящая из 10 стабилитрона 20 и резистора 21. практически не влияет на скорость заряда конденсатора 16 через резистор 14. Однако при значительном возрастании напряжения выхода выпрямительного моста, что случается при заклинивании ротора электродвигателя, увеличивается напряжение на стабилитроне 20, он начинает проводить ток, силу которого ограничивает резистор 21. Этот ток способствует более быстрому заряду конденсатора 16 и срабатыванию защиты с меньшей выдержкой времени. Наблюдается эффект ускорения срабатывания.

Обрыв одной фазы s цепи питания электродвигателя может произойти в период его работы или до запуска. Первый случай более тяжелый, так как при нарушении полнофазности питания s период работы электродвигателя продолжает работать, но токи в двух фазах питания увеличиваются и в большинстве случаев превышают номинальное значение, При этом изменяется характер выпрямленного напряжения датчиком загрузки: выпрямленное напряжение содержит постоянную и переменную составляющие, как и раньше. но величина постоянной составляющей

I где Од — уровень постоянной составляющей выпрямленного напряжения, В.

Переменная составляющая выходного выпрямленного напряжения в случае неполнофазного питания содержит вторую и более высокие гармоники. Заряд конденсатора 16 в этом случае проходит по двум путям: через варистор 12,как в преды дущем случае, но дополнительно от индуктивности 11 через резистор 14 и диод 15, Величина емкости конденсатора 10 и величина индуктивности 11 подобраны таким образом, что в цепи возникает резонанс напряжений1 при двойной частоте сети (при частоте И=100 Гц, если частота питающей сети 01=50 Гц), Назначение этой цепочки в

Формула изобретения

1647743

2. Устройство по и. 1, о - л и ч а ю щ е есятем,,что,,с целью ускорения срабатывания при заклинивании ротора, нелинейный элемент выполнен в виде последовательно соединенных стабилитрона и резистора.

Составитель К,Шилан

Техред M,Моргентал Корректор О. Ципле

Редактор О.Головач

Заказ 1408 Тираж 398 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент" г Ужгород, ул.Гагарина, 101 клинивания ротора, содержащее трансформаторы тока, первичные обмотки которых предназначены для установки в соответствующих фазах питающей сети, параллельно вторичным обмоткам включены соответст- 5 вующие нагруэочные резисторы, при этом первые выводы вторичных обмоток объединены, а вторые подключены к соответствующим входам трехфазного мостового, выпрямителя, тепловой аналог электродви- 10 гателя, функциональный преобразователь, пороговый элемент, подключенный к исполнительному органу, о ъ л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения схемы, функциональный преобразователь подключен к вы- 15 ходу трехфазного мостового выпрямителя и выполнен в виде двух параллельно соединенных цепей, первая из которых является резонансной; состоит из последовательно включенных конденсатора и элемент индук- 20 тивности и настроена на удвоенную частоту питающей сети, вторая цепь выполнена в виде делителя напряжения и состоит из последовательно соединенных нелинейного элемента и резистора, параме. .ры которых подобраны так, что при номинальной загрузке на валу электродвигателя и полнофазном питании напряжение на резисторе составляет 0,92-0,98 напряжения отпирания порогового элемента, средние точки резонансной цeïè и цепи делителя напряжения через диод и дополнительный резистор с направлением проводимости от резонансной цепи к делителю напряжения, тепловой аналог электродвигателя выполнен в виде полярного конденсатора и подключен параллельно резистору делителя напряжения, при этом его первый вывод соединен со свободным выводом порогового элемента, выполненного в виде динистора, а ВТ0р0А вывод подключен K свободному выводу исполнительного органа.