Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистнчесинх

Рес ублн «936181 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.07. 80 (21) 2956590/24-07 с присоединением заявки ре (23) П риоритет

Опубликовано 15, 06. 82 Бюллетень Юе 22

Дата опубликования описания 15. 06, 82 (51)М. Кл.

Н 02 Н 7/08

Государстеениый коиитет

СССР по делеи изабретеннй и открытий (53) УД К 621. 316.. 92.5 (088. 8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ Э/ ЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕПОЛНОФАЗНОГО

РЕЖИИА

Изобретение относится к электротехнике и, в частности к устройствам защиты от неполнофазных режимов приводных электродвигателей, статорные обмотки которых соединены в ввез" ду, грузоподъемных лебедок, например, кранов, лифтов и подъемников.

Известно устройство для защиты трехфазной нагрузки, соединенной в звезду, от обрыва фазы, содержащее исполнительный элемент с реле, включенный в нулевой привод. Яоследовательно с исполнительным органом включены встречно соединенные стабилитроны, а исполнительный элемент выполнен в виде резистора, подклю15 ченного через умножитель напряжения к упомянутому реле (11.

Однако данное устройство разрешает включение электродвигателя при

2о значительном снижении питающих напряжений и при наличии обрыва фазы или цепи его питания, что недопустимо для грузоподьемных механизмов. Устройство не. обеспечивает перед пуском электродвигателя контроль целостности нулевого провода и своих цепей, поэтому в случае их обрыва оно полностью теряет защитные свойства.

Известно также устройство для защиты электроустановки от пропадания одной и более фаз, содержащее подключенную к контрольным фазам звезду, выполненную на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с исполнительным элементом, выполненным в виде последовательно соединенных динистора, резистора, оптрона, параллельно которым подключен конденсатор (2).

Однако устройство не защищает электродвигатель от работы на двух фазах в случае обрыва за точкой подключения устройства к фазам сети.

Устройство также ненадежно в работе из-за отсутствия контроля целостности нулевого провода l1 цепей устройства перед пуском электродвигателя.

936!81

Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофаэного режима, содержащее пусковой контакт, пусковой элемент, силовые контакты которого включены между фазами сети и зажимами кабеля электродвигателя через первичные обмотки трех трансформаторов тока, к вторичной обмотке каждого из которых под- 10 ключены через трансформатор напряжение выпрямитель, выход которого через блок защиты подключен к исполнительному элементу, выполненному на реле постоянного тока, замыкающий 15 контакт которого последовательно с пусковым контактом включен в цепь какатушки пускового элемента, конденсатор, шунтирующий реле постоянноI-o тока и пусковой блок. Блок защиты выполнен в виде трех измерительных элементов, входные режимы которых подключены к выпрямителям, а выходные включены последовательно и соединены с выходными зажимами пуско- 5 вого блока, которые, в свою очередь, через обмотку реле постоянного тока поДключены к двум фазам сети, причем входные зажимы пускового блока подключены к трем жилам, нулевому прово" ду сети и пусковому контакту. Пусковой блок снабжен двумя тиристорными оптронами, резисторами, защитными диодами и диодом,: связанным через пусковой контакт с фазой сети и од35 ной из жил кабеля электродвигателя, между каждой из двух других жил которого и нулевым проводом через резистор включен зашунтированный защитным диодом светодиод одного из оптронов, 46 тиристоры которых соединены последовательно и включены между выходными зажимами блока. Каждый из трех измерительных элементов снабжен конденсатором включенным на вяодные зажи1

45 мы упомянутого элемента, резистором, стабилитроном и тиристорным оптроном, светодиод которого и стабилитрон подключены через резистор к конденсатору, а тиристор оптрона соединен с выходными зажимами элемента (3 ).

Однако данное устройство не отключает электродвигатель от сети при недопустимой несимметрии питающих напряжений, что может привести к перегреву электродвигателя и выходу его из строя. При работе защищаемого электродвигателя совместно с другими электродвигателями и обрыве в общей цепи их питания через статорную об— мотку защищаемого электродвигателя, подключенную к поврежденной Фазе, протекает уравнительный ток, определяемый разностью скольжений электродвигателей. Известное устройство не обеспечивает в этом случае надежное защитное отключение электродвигателя.

В случае пригорания двух силовых контактов пускового элемента после его отключения электродвигатель остается подключенным к двум фазам. Отсутствие сигнализации о возникновении такого режима приводит к аварии электродвигателя, а в случае замыкания пускового контакта к повреждению диода пускового блока. Устройство допускает пуск грузового электродвиг теля при значительном симметричном снижении напряжения в сети, что может привести к его опрокидыванию под действием поднимаемого груза, Использование в стройстве — ðåõ трансформаторов тока, а также трех трансформаторов напряжения увеличивает габариты устройства. Большое число элементов снижает надежность работы и увеличивает стоимость устройства.

Цель изобретения повышение надежности защиты элек-:.. :-Игателей грузопод ьемных лебе., " ;елолнофазных режимов, а:-.....;жение габаритов устройства.

Для достижения поставленной цели устройство для защиты трехФазного электродвигателя от неполноф.-зного режима, содержащее конденса ор Гiq сковой элемент, силовые контакты которого включены между фазам"; сети и зажимами электродвигателя., реле постоянного TQK3 п сковой блок снабженный двумя резисторами, диодом и тиристорным оптроном, светодиод которого эашунтирован защитным ди= одом, дополнительно снабжено пусковой кнопкой, зашунтированной контактом пуско ; отключающей кнопкой, сигнальной лампой, токоограничивающим резистором, динистором, дросселем, шунтирующим один из силовых контактов пускового элемента, и двумя диодами,.один из которых шунтирует обмотку реле постоянного тока, подключенную между нулевой точкой электродаигателя и нулевым проводом через динистор и

9361

5 токоограничивающий резистор, эашунтированный размыкающим контактом реле постоянного тока, а другой диод анодом подключен через один иэ выходных зажимов пускового блока к одной из фаз сети, а катодом через замыкающий контакт реле пускового элемента, размыкающий контакт реле постоянного тока и второй выходной зажим пускового блока под- о ключен к другой фазе сети через последовательно включенные катушку пускового элемента, зашунтированную конденсатором, отключающую и включающую кнопку, параллельно которым 1S подключена сигнальная лампа, а входные зажимы пускового блока соединены с двумя зажимами электродвигателя и нулевым проводом.

При этом в пусковом блоке тирис- 2о тор оптрона включен на выходные зажимы блока, катод светодиода оптрона, эашунтированный защитным диодом через потенциометр, соединен с нулевым проводом через один из 25 входных зажимов, а анод светодиода через замыкающий контакт реле пос" тоянного тока и диодно-резисторные цепочки подключен к зажимам электродвигателя через два других входных yg зажима блока.

На чертеже изображено устройство для защиты трехфазного электродвигателя.

81 6

2, и контакт 32 реле !3 подключен к выходным зажимам 33 и 34 пускового блока 14. Зажимь 33 и 34 через пусковую кнопку 1, зашунтированную контак- . том 35 пускового органа, отключающую кнопку 36 и катушку 31 пускового органа, эашунтированных сигнальной лампой 22, соединены с двумя фазами

6 и 8 сети. Входные зажимы 37 и 38 пускового блока соединены с зажимами

9 и 11 элек .:.одвигателя, а входной зажим 39 с .улевым проводом 28. Тиристор оптрона 20 включен на выходные зажимы 33 и 34 пускового блока

14. Катод светодиода оптрона 20 ue" рез потенциометр 19 соединен с вход. ным зажимом 39 пускового блока, а его анод через контакт 40 реле 13, и одну иэ цепей, содержащую последо" вательно включенные резистор 15 и диод 17, а также резистор l6 и диод

18 подключен к зажимам 9 и 1I кабеля электродвигателя 12, Устройство работает следующим образом.

При наличии фазных напряжений UA, U > и U положительна полуволна напряжен йя U > через дроссел ь 25, ста" торную обмотку двигателя 12, контакт

29 прикладывается к динистору 24.

Так как это напряжение превышает напряжение включения динистора, вы" бираемого иэ условия исключения ложного срабатывания защиты. при допусти35

Устройство содержит пусковую кноп" ку 1, конденсатор 2, пусковой элемент, силовые контакты 3-5 которого включены между фазами 6-8 сети и зажимами 9-11 электродвигателя l2, реле 13 постоянного тока, пусковой блок 14, снабженный резисторами 15 и 16, диодами 17 и 18, потенциометром 19, тиристорным оптроном 20, светодиод которого зашунтирован защит" ным диодом 21, сигнальную лампу 22, токоограничивающий резистор 23, ди нистор 24, дроссель 25, шунтирующий силовой контакт 4 пускового элемента, и два диода 26 и 27. Диод 26 шунтирует обмотку реле 13 постоянного тока, подключенную к нулевой точке электродвигателя 12 и нулевому проводу 28 через динистор 24 и токоограничивающий резистор 23, зашунти55 рованный контактом 29 реле 13 постоянного тока, Диод 27 через контакт

30 пускового элемента, катушка 31 которого эашунтирована конденсатором мой несимметрии напряжения, динистор отпирается, что приводит к включению реле 13. В отрицательный полупериод оно удерживае — ñÿ во включенном ,=остоянии эа счет протекания через диод 26 и обмотку реле 13 тока от

ЭДС самоиндукции. При включении ре ле его контакт 40 замыкается, а контакт 29 размыкается и в цепь обмотки реле 13 вводится токоограничивающий резистор 23. Активные сопротив;пения дросселя 25 и резистора 23

:выбираются таким образом, чтобы при разомкнутом контакте 29 ток через обмотку реле не.превышает номиналь" ного и реле удерживалось во включенном состоянии, а напряжение в нуле" вой точке электродвигателя 12 было близко по величине к U@. Положительная полуволна этого напряжения через статорные обмотки электродвигателя, жилы кабеля, резисторы 15 и 16, диоды 17 и 18 и контакт 40 реле 13, прикладывается к светодиоду оптрона

20. Сопротивление резисторов 15 и 16

936

1.81

1$

2$

$0

$5 равны по величине и значительно превышает сопротивление статорных обмоток электродвигателя. Поэтому действующее значение тока через светодиод оптрона 20 равно акт

Д =

Ъ R — + и

2 где U U — напряжение в нулевой нг В точке электродвига" теля;

R " сопротивление резисторов 15 и 16;

И

- сопротивление потенциометра 19.

Если. I > 1 „„(фиг.2), Ut, т UA тиристор оптройа 20 отпирается на полу" период и загорается сигнальная лам па 22. При кратковременном нажатии на пусковую кнопку 1 положительная полуволна напряжения (заштрихованная область на фиг.2) прикладывается к катушке 31 пускового органа, что вызывает.его срабатывание и шунти- рование пусковой. кнопки 1 контактом 35.. В .отрицательный полупериод он удерживается so включенном .состоянии за счет разряда через катушку 31 конденсатора 2,. Контакт 30 и силовые контакты 3-5 пускового органа замыкаются и напряжение в нулевой точке электродвигателя 12 становится меньше напряжения включения динистора .24. Поэтому реле 13 отключается, замыкает .свой контакт 32, размыкает контакт 40. Тиристор оптрона 20 запирается, но пусково" орган удерживается во включенном состоянии эа счет шунтирования тирис" тора оптрона цепью из диода 27 и контактов 30 и 32, !

При симметричном снижении напряжения в сети до включения электродвигателя ниже допустимого уровня, задаваемого уставкой потенциометра

19, как только I> < ?ся-втиристор оптрона 20 не отпирается и лампа

22 не горит. В случае обрыва любой фазы сети, жилы кабеля обесточенного электродвигателя или его статорной обмотки, нулевого провода или одной из цепей устройства отпирания тиристора оптрона и включение пускового органа при замыкании пусковой кнопки не происходит. При работе электродвигателя и недопустимой несимметрии напряжения или обрыве фазы сети, напряжение в нулевой точке электродвигателя становится больше напряжения включения динистора

24, поэтому он пробивается, что приводит к включению реле 13. Его кон-такт 30 размыкается, а контакт 40 замыкается, Так как к зажимам 37 и

38 пускового блока 14 приложены соответственно напряжения Бд и U, то при замыкании контакта 40 через светодиод оптрона 20 протекает результирующий ток I< » I0 „,равный векторной сумме токов через резисторы 15 и 16 (фиг.2) . Поэтому тиристор оптрона 20 не отпирается, а размыкание контакта 30 приводит к отключению пускового органа и электродвигателя.

Если после нажатия отключающей кнопки 36 и отключения пускового элемента два его силовых контакта, например 3 и 5, пригорели, реле 13 срабатывает и замыкает контакт 40.

Результирующий ток через светодиод оптрона, также как и в ранее рассмотренном случае меньше IOT„. Поэтому тиристор оптрона не отпирается и лам" па 22 не загорается, что сигналиэирует по пригорании силовых контактов пускового элемента.

Устройство обеспечивает самоконт-, роль своих цепей. Поэтому при их повреждении исключается возможность, включения незащищенного. электродвигателя в сеть. Устройство надежно защищает электродвигатель привода грузоподъемной лебедки от неполнофазно- го режима, имеет меньшие габариты и стоимость, что выгодно отличает его от известных устройств аналогичного назначения. формула изобретения

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима, содержащее конденсатор, пус ковой элемент, силовые контактй которого. включены между фазами сети и зажимами электродвигателя, реле постоянного тока, пусковой блок, снабженный двумя резисторами, диодом и тиристорным оптроном, светодиод которого зашунтирован защитным диодом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью .повышения надежности и снижения габаритов устройства, 9 9361 оно дополнительно снабжено пусковой кнопкой, зашунтированной контактом пускового элемента, отключающей кнопкой, сигнальной лампой, токоограничивающим резистором, динистором, дросселем; шунтирующим один из силовых контактов пускового элемента, и двумя диодами, один из которых шунтирует обмотку реле постоянного тока, подключенную. между нулевой точ- 10 кой электродвигателя и нулевым про- . водом через динистор и токоограничи" вающий резистор, зашунтированный размыкающим контактом реле постоян,ного тока, а другой диод анодом подключен через один из выходных зажимов пускового блока к одной из фаэ сети, а катодом через замыкающий контакт реле пускового элемента, размыкающий контакт реле постоянного 20 тока и второй выходной зажим пускового блока подключен к. другой фазе сети через последовательно включенные катушку пускового элемента, эашунтированную конденсатором, от- 2$ ключающую и включающую кнопку, парал81 10 лельно которым подключена сигнальная лампа, а входные зажимы пускового блока соединены с двумя зажимами электродвигателя и нулевым проводом.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в пусковом блоке тиристор оптрона включен на выходные зажимы блока, катод светодиода оптрона, зашунтированный защитным диодом через потенциометр, соединен с нулевым проводом через один из выходных зажимов, .а анод светодиода через замыкающий контакт ре" ле постоянного тока и диодно-резисторные цепочки подключен к зажимам электродвигателя через два других входных зажима блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

H 550717, кл. H 02 H 7/09, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 616678, кл. Н 02 Н.7/09, 1978, 3 ° Авторское свидетельство СССР по заявке Н 2825226/24-07, кл. Н 02 Н 7/08, 1980.

936381

% 1 в

Составитель В.Орлов

Техред А. Бабинец

Корректор Н, Стец

Редактор Н, Воловик филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 4238/64 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5