Устройство для защиты электропотребителей от аномального режима

 

Использование: в устройствах с измерительным узлом на токе, обеспечивающим отключение электропотребителей от сети при нарушении ее нормальных параметров, в частности при исчезновении одной из фаз. Сущность изобретения: устройство выполнено из трех электрических катушек 1 безгильзовой намотки, расположенных соосно друг другу и имеющих центральные отверстия , закрытые снаружи корпусом 3 замкнутой формы, который представляет собой магнитопровод броневого типа из высокопроводного магнитного материала, который имеет отверстия, совпадающие с отверстиями в катушках и представляющие сквозной осевой канал, в котором укреплен геркон. 4 ил, со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4775838/07 (22) 29.12.89 (46) 30.08.92. Бюл. ¹ 32 (71) Николаевский областной кооперативно-государственный межхозяйственный проектно-технблдгический трест "Николаеворгагрострой" (72) А,П,Белозеров и Г.А.Огер (56) Авторское свидетельство СССР № 1130916, кл. Н 01 Н 51/28, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1201908, кл. H 01 Н 51/28, 1983, Авторское свидетельство СССР

¹ 904028, кл. Н 01 Н 51/28, 1980, Авторское свидетельство СССР

¹ 1181006, кл. Н 01 Н 51/27, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 758364, кл, Н 02 Н 7/08, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 754556, кл. Н 02 Н 7/09, 1978, Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим отключение электропотребителей от сети при нарушении ее нормальных параметров, в частности при исчезновении одной из фаз, что предотвращает сгорание электропотребителей, и может широко применяться во всех отраслях народного хозяйства, особенно та, где выход электродвигателя из строя может привести к значительным материальным убыткам (глубинные насосы в скважинах, холодильные установки, калориферы, теплицы, непрерывные и поточные технологические линии) в тех случаях, когда замена вышедших из строя электродвигателей влечет за собой гораздо большие потери по времени, „„ЫЛ„, 1758759 А1 (я)5 Н 02 Н 7/09, Н 01 Н 51/28 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЕЙ ОТ АНОМАЛЬНОГО

РЕЖИМА (57) Использование: в устройствах с измерительным узлом на токе, обеспечивающим отключение электропотребителей от сети при нарушении ее нормальных параметров, в частности при исчезновении одной из фаз, Сущность изобретения: устройство выполнено из трех электрических катушек 1 безгильзовой намотки, расположенных соосно друг другу и имеющих центральные отверстия, закрытые снаружи корпусом 3 замкнутой формы, который представляет собой магнитопровод броневоготипа из высокопроводного магнитного материала, который имеет отверстия, совпадающие с отверстиями в катушках и представляющие сквозной осевой канал, в котором укреплен геркон. 4 ил, чем восстановление исчезнувшей фазы электросети.

Известно много устройств такого назначения. Принципиально они подразделяются на устройства, в которых имеется узел, которым измеряют и сравнивают напряжение фаз,и устройства, и в которых имеется узел, которым измеряют и сравнивают токи в фазах.

Измерение напряжения по фазам является косвенным методом фиксации обрыва фазы, так как в работающем электродвигателе на оборванной фазе индуктируется напряжение, отличающееся от номинального в небольших пределах (5 — 150/;). В этих же пределах может изменяться и напряжение

1758759

4 сети в зависимости от нагрузки линии без обрыва фазы, поэтому при использовании подобных устройств наблюдаются ложные отключения. Так, например, в сельской местности, где электросети имеют низкое качества, измерительные узлы по напряжению в защитных устройствах просто неприемлемы.

Наиболее надежным и достоверным является изменение тока в фазе, При обрыве фазы ток в ней изменяется от номинального значения до нулевого, что гораздо метрологичнее фиксировать, чем улавливать небольшие колебания напряжения, на которые накладываются колебания напряжения сети как для защитных устройств пеавога вида, Предлагаемое техническое решение относится к устройствам с измерительным узлом по току.

Известна герконовое реле, содержащее диэлектрический корпус, заполненный эпоксидным компаундом, обмотку возбуждения на диэлектрическом каркасе, геркон и магнит, расположенные соосно в корпусе, Известна импульсное электромагнитное реле на герконе, содержащее катушку управления. расположенную на ферромагнитном сердечнике, магнитопровод и геркон.

Известно герконовое реле, содержащее симметричный геркон, разме.ценный внутри катушки и корпус с торцовым фланцем и перегородкой.

Недостатками указанных устройств являются отсутствие как минимум трех обмоток для возможности их использования в измерительных устройствах трехфазной сети, пониженная чувствительность из-за незамкнутости магнитной цепи геркона и удлинения измерительной электроцепи, наличие гильз на каркасах катушек, чтоувеличивает площадь сечения внутреннега канала самой обмотки, снижая магнитную индукцию квадратично величине внутреннега диаметра обмотки, Кроме того, рассеяние магнитного поля в местах разомкнутости магнитопровода создает магнитные помехи в аппаратуре, что не всегда допускается или влияет на работу геркона от внешнего магнитного поля.

Известно реле на герконах, содержащее по крайней мере две обмотки управления, герконы, расположенные внутри обмотки управления, и герконы, расположенные вне обмотки управления, а также магнитопроводы.

Недостатками данного устройства я вля15 ются срабатывание устройства только от

Недостатком этого устройства является его сложность, так как в нем должно быть как минимум 6 герконав, Известно устройство для защиты трехфазных электродвигателей от работы на двух фазах, содержащее реле постоянного тока с тиристорам, в цепи управления которого включены диод и резистор, контакт реле включен в цепь управления электродвигателем, а электроды тиристора подключены к фазам трехфазной сети, и дополнительно снабженное герконовым реле и резисторами, предохранителей, к которым подключены герконы, если фаза оборвется в другом месте, устройство не срабатывае г и электродвигатель выйдет из строя (сгорит), большое количество герконовых датчиков (4 ед,) и, кроме того, для четкости срабатывания требуется настройка каждого датчика резистором.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для максимальной токовой защиты трехфазной нагрузки, включающее в себя два непосредственно измерительных узла, элементы управления, указанные непосредственно измерительные узлы состоят из трехфазных измерительных трансформаторов, предназначенных для воздействия через систему выпрямления и орган управления на тиристарный регулятор напряжения, Недостатками известного устройства являются наличие двух непосредственна измерительных узлов (датчиков), применение в качестве датчиков трехфазных измерительных трансформаторов, то достаточно громоздка и массивно, участие в процессе измерения сигнала прамежу-,очных элементов управления двух трансформаторов-датчиков, двух блоков выпрямления и исполнительного органа, чта снижает результирующую чувствительность системы в геометрической прогрессии от количества участвующих в измерении элементов.

Так, если принять условно чувствительность одного элемента 0,9 ед., та общая чувствительность схемы составляет

0,9 " = 0,53 ед., т.е. в 0,9/0,53 =- 1,7 раз менее, чем в устройстве с одним элементом, Цель изобретения — расширение диапазона защиты электродвигателя, Расширение диапазона защиты позволяет устанавливать ее на любой электродвигатель охваченного ряда, например 0,1-16,5 квт, что исключает затраты на привлечение

1758759 к монтажу и пуску высококвалифицированных специалистов, Расширение диапазона защиты устройства позволит защищать электродвигатель на любом режиме его работы — при полной нагрузке и на холостом ходу, Поставленная цель в устройстве для защиты электропотребителей от аномальных режимов достигается тем, что измерительный узел устройства выполнен в виде корпуса с расположенным в нем герконом с тремя обмотками, каждая из которых предназначена для подключения к каждой фазе непосредственно, все обмотки расположены соосно на герконе, а корпус выполнен в виде магнитопровода броневого типа, На фиг.1 представлена конструкция основной части измерительного узла устройства; на фиг,2 — диаграммы, поясняющие принцип действия датчика измерительного узла; на фиг.3 — принципиальная схема измерительного узла; на фиг,4 — полная принципиальная схема управления и защиты электродвигателя.

Основная часть измерительного узла— датчик (фиг.1) состоит из трех одинаковых электрических обмоток 1, изолированных между собой, намотанных непосредственно без гильз по наружному диаметру геркона

2, выполненных из электрообмоточного провода, рассчитанного на номинальный ток наиболее мощного электродвигателя охваченнoro ряда (например, 0,1 — 16,5 кВт).

Снаружи расположен корпус 3, представляющий собой магнитопровод броневого типа.

Принцип действия датчика следующий (фиг.3). Каждая из электрических катушек 1 включена последовательно в цепь питания электропотребителя посредством параллельно-встречного nonaрного соединения диодов 4 в каждой фазе так, что каждая катушка 1 включена последовательно соответствующему диоду 4.

При нормальном состоянии фаз электросети и работающем электропотребителе электрический ток создает в катушках 1 магнитные потоки ФА,ФБ,Фс(фиг.2а). Результирующий магнитный поток ape> является постоянным с коэффициентом пульсации трехфазного выпрямленного полупериодного напряжения, Созданный магнитный поток по принципу соленоида замыкается через корпус 3, являющийся магнитопроводом для замыкания магнитного потока и расширения диапазона срабатывания. Герконовые пластины при 750 А/м напряженности магнитного поля, что равноценно 15 ампервиткам на герконе, притягиваются друг к другу, т.е. герконовый контакт 5 замы5

55 кается, что обеспечивает посредством электросхемы на фиг.3 нормальную работу электропотребителя.

При исчезновении одной иэ трех фаз ток в соответствующей электрической катушке прекращается. исчезает и магнитный поток, Тогда магнитный поток соленоида принимает вид, отображенный на фиг,2б. В момент перехода амплитудного значения магнитного потока через ноль. геркон размыкает свой контакт 5 и посредством электросхемы на фиг.3 обесточивает электропотребитель (сигнал на обесточивание), Время срабатывания геркона составляет 0,3 мс, чего достаточно для надежной выдачи сигнала, Однако при наростании магнитного потока контакты геркона замыкаются через

3-5 мс. За это время электромеханическое реле, необходимое для усиления сигнала управления, не успевает сработать. Поэтому сигнал с геркона поступает на тиристорную схему 6, которая срабатывает и отключает электропотребител ь. Чувствительность устройства зависит только от чувствительности датчика,.так как остальные элементы всей схемы являются только функциональными.

Полная электрическая схема устройства работает следу.ощим образом (Фиг.4). Чажс., ием кнопки 7 ". :„ подают питание на катушку 8 пускателя электродвигателя 9, замыкаются главные контакты 10, замыкается блок-контакт 11; запускается электродвигатель 9. Одновременно на время пуска снимается питание с измерительного узла (фиг.3). Измерительный узел получает питание через понижающий (220/24 B) трансформатор 12 после отпускания кнопки 7.

В нормальном режиме работы, т.е. npv отсуствии обрыва фазы, контакт геркона 5 замкнут, реле 13 обесточена, а его контакт

14 замкнут и обеспечивает шунтирование кнопки 7.

В случае обрыва любой фазы размыкается контакт 5 геркона через . иристор 6, включается реле 13, размыкается его контакт 14, обесточивается ка1ушка 8 пускателя, его контакты 10 размыкаются и двигатель 9 отключается от сети.

Запуск электродвигателя без ремонта оборванной фазы невозможен, так как контакт 14 реле 13 находится в разомкнутом состоянии и отсутствует блокировка кнопки 7, Размыкающий контакт кнопки 7 используется в схеме для снятия питания с измерительного узла на время пуска электродвигателя 9. Это необходимо для того, чтобы контакт 5 геркона при прохождении тока через катушки 1 замкнулся и обеспечил запирание тиристора 6.

1758759

Тиристорная схема 6 получает питание постоянного напряжения от выпрямительного моста 15, Реле 13 совместно с конденсатором 16 выполняет функцию реле времени (1 с), блокируя геркон на период пускового режима.

Отключение электродвигателя 9 в нормальном режиме производится путем нажатия кнопки 17 "Стоп".

При необходимости в электросхему легко ввести цепи световой и звуковой сигнализации об обрыве фазы.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в исключении материальных затрат на демонтаж вышедшего из строя (сгоревшего) электродвигателя при обрыве фазы, передачу

его в ремонт, непосредственно сам ремонт, простой оборудования и последствия этого простоя за время ремонта электродвигателя, получение электродвигателя из ремонта, его монтаж, при этом следует учитывать дефицит медного обмоточного электропровода.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным характеризуется наличием одного датчика вместо двух, существенным улучшением массогабаритных характеристик, повышенной чувствительностью измерительного узла (герконовые элементы в предлагаемом датчике имеют порог срабатывания на замыкание 15

5 ампервитков, в то же время как известные реле имеют 60 — 80 ампервитков, например в

РЭС42, P3C55), а измеряемый сигнал определяется только чувствительностью герконового реле, кроме того, исключается

10 необходимость какой-либо регулировки.

Формула изобретения устройство для защиты электропотре15 бителей от аномального режима, включающее в себя измерительный узел и элементы автоматики, причем указанный измерительный узел состоит из датчика, предназначенного для воздействия на пускатель

20 электропотребителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона защити, датчик выполнен в виде корпуса и распоп:эженного в нем геркона с тремя обмотками, каждая из которых предназначена

25 для подключения к каждой из фаз непосредственно, при этом все обмотки расположены соосно на герконе, а корпус выполнен в виде магнитопровада броневого типа, 1758759

Фиу. 5

4 сфФгН

Sra ZW

1758759

Составитель М. Трофимова

Техред М,Моргентал Корректор А. Мотыль

Редактор А. Огар

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

Заказ 3006 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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