Устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя от неполнофазного включения

 

Изобретение относится к электротехнике, к защитным устройствам электродвигателей от неполнофазных режимов. Предлагаемое устройство содержит магнитный пускатель, в цепи управления которого находятся тепловые реле, кнопки "Пуск", "Стоп", блок-контакты, катушка, и отличается тем, что питание цепи управления осуществляется от двух выпрямленных линейных напряжений, а катушка шунтирована диодом, причем нейтраль обмотки статора соединена с "землей" через высокоомное сопротивление, конденсатор и неоновую лампу. Использование устройства позволит уменьшить количество повреждаемых электродвигателей, что является техническим результатом. 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к защитным устройствам для асинхронных двигателей от неполнофазных режимов.

Известны схемы защиты электродвигателей от неполнофазных режимов. Прототипом заявляемого устройства является схема по патенту N 2030053 МКИ H 02 H 7/09. Это устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя от обрыва фазы содержит магнитный пускатель с двумя катушками на общем магнитопроводе, подключенными встречно к двум линейным напряжениям. Недостатком устройства является необходимость переделки магнитных пускателей при использовании этой схемы, т.к. уменьшение вдвое числа витков при том же сечении магнитопровода и напряжении питания невозможно. Кроме того, встречное включение обмоток может привести к повышению вибрации якоря и нежелательному увеличению потоков рассеяния. Эти недостатки удорожают устройство, снижают его надежность.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков. Поставленная цель достигается тем, что цепь управления пускателя подключена к одной из фаз и к средней точке двух диодов, соединенных встречно и подключенных к двум другим фазам, в цепь катушки включен резистор, причем катушка шунтирована диодом, а нейтраль статора двигателя через RC-цепочку и неоновую лампу соединена с "землей".

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 - диаграммы напряжений и токов катушки пускателя при нормальных и аварийных режимах.

Устройство /фиг. 1/ содержит асинхронный двигатель 1, подключаемый к сети пускателем 2, цепь управления которого содержит тепловое реле 3, кнопку "Пуск" 4 с блок-контактами 6, кнопку "Стоп" 5, катушку 7, шунтрированную диодом 8, в цепь которой включен резистор 9 и подключенную к одной из фаз питания, а другой конец цепи управления соединен с общей точкой катодов двух встречновключенных диодов 10 и 11, аноды которых соединены с двумя другими фазами, а нейтраль статора через высокоомный резистор 12, конденсатор 13 и неоновую лампу 14 соединена с "землей".

Работает устройство следующим образом.

I. Режим пуска двигателя. При наличии всех трех фаз на входе пускателя 2 после нажатия пусковой кнопки по цепи управления через тепловое реле 3, кнопки "Пуск" 4 и "Стоп" 5, через катушку 7 начинает протекать ток управления, выпрямленный диодами 10 и 11. Формы напряжений и ток через катушку 7 показаны на фиг. 2. На участке ωt₁-ωt₂ несмотря на то, что напряжение питания равно нулю, ток i_к через катушку не прерывается. Это объясняется шунтированием ее диодом 8. Поэтому среднее значение тока в катушке i_к оказывается значительным и пускатель включается, замыкает силовые контакты, производя пуск двигателя.

Если же при пуске двигателя 1 на входе пускателя 2 будет отсутствовать фаза B /см. фиг. 1/, то при нажатии кнопки "Пуск" напряжение на катушке 7 окажется равным нулю и пускатель не включится - пуск не состоится.

Если отсутствует фаза A (C) (фиг. 1), то ток через катушку 7 будет иметь небольшое среднее значение /см. фиг. 3/, недостаточное для включения пускателя, и пуск тоже не произойдет. Таким образом, включение двигателя возможно лишь при наличии всех трех фаз. И это великолепно - ведь подключение неподвижного двигателя на две фазы равносильно короткому замыканию.

II. Режим работы. Если при работе двигателя произошел обрыв одной из фаз сети, двигатель останется в работе, т.к. в отключенной фазе обмотки статора будет наводиться напряжение, в результате чего устройство /фиг. 1/ окажется подключенным к трехфазному источнику и режим цепи управления не изменится, он будет характеризоваться фиг. 2 - пускатель не отключится. И это очень хорошо. Дело в том, что в отличие от режима пуска, при наличии только двух фаз двигатель может неограниченно долго нормально работать при нагрузке до 60% - обычной загрузке большинства моторов. При этом от возникновения напряжения между нейтралью и "землей" загорится сигнальная лампа 14, сигнализируя персоналу о возникновении неполнофазного режима. Отключать такой двигатель не следует, необходимо выяснить причину неполнофазности и устранить ее.

Если же до обрыва фазы двигатель работал с номинальной мощностью /редкое явление/, то в этом случае возможна его перегрузка до 200% по току, на которую среагирует тепловое реле 3 - защита от перегрузки. Такая перегрузка может возникнуть и при полнофазном режиме, например, при неисправности приводимого механизма и от других причин.

Если же в сети, где оборвалась одна фаза и все двигатели длительно находятся в работе в неполнофазном режиме, кратковременно исчезнет напряжение, например, при АПВ, АВР или при оперативных переключениях, и все магнитные пускатели отпадут, то включать их вновь от руки или автоматически после восстановления питания нельзя - длительный ток, который почти равен пусковому /ведь двигатели на двух фазах развернуться не могут/ очень опасен и чреват повреждениями обмоток статора. Предлагаемое устройство обеспечивает в этом опасном, но частом случае невозможность включения, т.к. при отсутствии одной фазы напряжение и ток в цепи управления снизятся /фиг. 3/ и окажутся недостаточными для включения пускателя ни от руки, ни от схемы автоматики. Придется персоналу выяснить причину этого, т.е. обнаружить и устранить возникший обрыв фазы.

Таким образом, предлагаемое устройство, обеспечивая возможность включения двигателя только при наличии всех трех фаз питания, существенно уменьшает выход из строя электродвигателей и другого оборудования. Устройство не требует переделки пусковой аппаратуры, рассчитано на применение с обычными, стандартными пускателями, ток в катушках которых ограничивается резистором 9, регулируя величину которого можно точнее выбрать режим цепи управления. Резистор 12 выбирается высокоомным, как в типовых индикаторах напряжения на 10-400 B, поэтому электробезопасность цепочки сигнализации не нарушается.

Формула изобретения

Устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя от неполнофазного включения, содержащее подключенный к сети пускатель с силовыми контактами, цепь управления которого содержит тепловое реле, кнопку "Пуск" с блок-контактами, кнопку "Стоп" и катушку, отличающееся тем, что цепь управления пускателя подключена к одной из фаз и к общей точке двух диодов, соединенных встречно и подключенных другими выводами к двум другим фазам, в цепь катушки включен резистор, причем катушка шунтирована диодом, а нейтраль двигателя через RC-цепочку и неоновую лампу соединена с "землей".

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3