Устройство для защиты от двухфазного режима электродвигателя,соединенного в звезду

 

Союз Советсинк

Социвпистнчесинз

Рес убпии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 25.08. 80 (21) 2979190/24-07

Н 02 Н 7/09 с присоединением заявки М (23) Приоритет

3Ьеударстееиный кеинтет

СССР

IIo делаи изабретенмк н аткрытик (53) МДК 621. 316. .925(088.8)

Опубликовано 15 ° 06 ° 82 Бюллетень Рй 22

Дата опубликования описания 15 .06. 82

E.Ô,Ìèíàêoâ, В.Ф,Минаков и В.М.Кожевников

1 (72) Авторы изобретения

Северо-Кавказский научно-исследовательск ынститутприродных газов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТИ ОТ ДВУХФАЗНОГО РЕЖИМА .

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ„ СОЕДИНЕННОГО В ЗВЕЗДУ

Изобретение относится к электро" технике, в частности к устройствам релейной защиты трехфазных электродвигателей от нарушения одной из фаз питающего напряжения и обмоток двигателя.

Известно устройство для защиты трехфазной электроустановки от изменения чередования и обрыва фаз, содержащее подключенный к фазам .питаю1О щей сети трехфазный выпрямитель, выходом соединенный .с последователь" но включенными исполнительным элементом и тремя тиристорами, управляющий электрод каждого из которых

1$ через резистор и дополнительно введенный диод подключен к соответст- . вующей фазе (1). ,К недостаткам известного устройства относится недостаточная чувствительность к двухфазным режимам трехфазных электродвигателей, вращающий момент которых при работе на двух фазах превышает момент сопро2 тивления. В этом случае при вращении ротора машины в обмотке статора, не получающей питания со стороны источника напряжения, наводится электродвижущая сила, прикладываемая к зажимам устройства защиты (величина этой электродвижущей силы может быть лишь на 20-303 меньше номинального напряжения) . В результа" те напряжения на управляющих электродах тиристоров защитного устройства не исчезают и его исполнительный орган (реле) не срабатывает. Кроме того, устройство не обеспечивает защиту от двухфазного режима работы электродвигателя при повреждении сети за местом подключения устройства, а также при обрыве фазы электродвигателя, так как на зажимах схемы действует трехфазная симметричная система напряжения источника питания.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст3 936189 ройство для защиты трехфазной нагрузки от изменения чередования и обрыва фаз, содержащее три тиристора, анодами подключенные к фазам питающей сети, управляющий электрод каждого из тиристоров через последо. вательно включенные стабилитрон и резистор соединены с катодом тиристора в предыдущей фазе. Катоды упомянутых тиристоров через резисторы соединены с исполнительным органом, например реле, вторым концом соединенным с нейтральным проводом се. ти. (2).

Из вестно, что при симметричном питающем напряжении фазные напряжения Up, Q U сдвинуты друг относи» тельно друга на 320 эл.град, Ежепериодно в течение 60 эл,град, напряжения каждой пары фаз одновременно ур имеют положительные знаки. При подаче импульса запуска на управляющий электрод тиристора фазы А последний в положительную полуволну положительный знак имеет и напряжение фазы В. Тиристор фазы В отпирается (запирая при этом предыдущий). и остается в этом состоянии до конца положительного полупериода напряжения

U . .Через открытый тиристор фазы В подается управляющее напряжение на следующий тиристор (фазы С). Он отпирается при положительном анодном напряжении и аналогично предыдущему обеспечивает отпирание тиристора фазы А и запирание тиристора фазы 8.

8 следующий период цикл повторяется (уже при отсутствии напряжения запуска). Поэтому при полнофазном режиме и правильном чередовании фаз после пуска схемы через тиристоры и резисторы в. их катодных цепях подается выпрямленное напряжение - исполнительный орган обтекается током, замыкая цепь, питания нагрузки.

При исчезновении одной из фаз питающего напряжения, например А, остается закрытым тиристор этой фазы, Не подается и управляющее напряжение на тиристор фазы В. Последний также .. остается. закрытым. Закрыт, следова50 тельно, и тиристор фазы С. Испол.нительный орган устройства обесточиваетея, цепь питания нагрузки разрывается, вания (при снижении генерируемого двигателем напряжения до заданной величины1. Резисторами в тех ее цепях ограничивается ток управления тиристоров до допустимой величины.

Подключением исполнительного органа устройства через резисторы достигается развязка катодных цепей тиристоров, а также ограничение тока че16 рез исполнительный орган до требуемой величины (2).

Существенным недостатком данного устройства также является невозможность защиты электродвигателя при .

15 повреждении фазы дети питания, происходящем за местом подключения зажимов устройства или обрыва фазы двигателя (так как защитное устройство остается подсоединенным к фазам

Для достижения указанной цели

25 устройство для, защиты от двухфазного режима электродвигателя, соединенного в звезду, содержащее три тиристора, анодами связанные с фазами сети, катодами - с нулем сети, а управляющими электродами - с катодами диодов, и исполнительный эле0 мент, дополнительно снабжено импульсным трансформатором, первичная обмотка которого шунтирована конденса35 тором и включена между нулевыми точками электродвигателя и сети питания, а вторичная обмотка соединена одним концом с катодами тиристоров, а вторым - с анодами диодов s цепи

4О управляющих электродов тиристоров.

При этом исполнительный элемент образован тремя реле, включенными в анодные цепи тиристоров и зашунтированными конденсаторами.

45- На фиг. 1 приведена принципиаль55

Включение стабилитронов в управляющие цепи тиристоров необходимо для получения точной установки срабатыисточника питания).

Цель изобретения — обнаружение двухфазного режима электродвигатепя независимо от места обрыва фазы. ная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - диаграмма

U(t) зависимости первичного и вторич ного напряжений импульсного трансформатора от времени в нормальном режиме и диаграмма U (t) анодного напряжения тиристоров от времени, где U

1 — первичное напряжение импульсного трансформатора, 2 вторичное напряжение импульсного трансформатора, 9361

Ц 1 Ц вЂ” положительные полу-, ю В с периоды напряжения фаз А, В и С сети питания соответственно. 5

Устройство содержит импульсный трансформатор 1, первичная обмотка которого шунтирована конденсатором

2 и включена между нулевыми точками электродвигателя 3 и сети питания, S0 а вторичная обмотка соединена одним концом с катодами трех тиристоров

4-6 и нулевой точкой сети, а вторым — с анодами диодов 7-9, катод каждого из которых присоединен к управляющему электроду. соответствующего тиристора, при этом в анодных цепях тиристоров включены три реле

10, 11 и 12, шунтированные конденсаторами 1), 14 и 15 и подключенные 20 к фазам А, В, С сети питания.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы электродвигателя при прохождении тока каждой фазы через максимум происходит насыщение его магнитной системы, Напряжение в нулевой точке двигателя при этом проходит через максимум. В целом за период питающего напряжения потенциал нейтрали защищаемого двигателя завершает три цикла своего изменения. Следует отметить, что в спектре смещения нейтрали, кроме третьей гармоники, содержатся и высшие нечетные гармоники с номерами, превышающими 20-й, Включение в схеме конденсатора 2 позволяет шунтировать более высокочастотный сигнал нейтрали двигателя, На первичной обмотке импульсного трансформатора 1 поэтому действует практически синусоидальное напряжение Ц (фиг,2) утроенной часл тоты. Его вторичное напряжение U носит импульсный характер с интервалами следования положительных импульсов в 120 эл.град. Последние через диоды

7, 8 и 9 подаются в управляющие цепи тиристоров 4, 5 и 6. На их анодах

50 действует также сдвинутые на угол

120 эл.град. фазные напряжения, положительные полупериоды ЦА, которых показаны на фиг. 2. Так как длительность положительных полуволн

Up, Ц... U составляет 180 эл.град., 55 а интервалы следования импульсов управления - 120 эл.град., то каждый тиристор ежепериодно отпирается не89 6 зависимо от фазы напряжения смещения нейтрали и через реле 10 ll и 12 протекает ток (заштрихованные области фиг,2). Одновременно заряжаются конденсаторы 13, 14 и 15 (последние обеспечивают питание реле> когда тиристоры запираются), а контакты реле

10- 12, соединенные последовательно, замыкаются, сигнализируя о полнофазности режима электродвигателя 3, При исчезновении тока в одной из фаз защищаемого двигателя происходит смещение его неитрали по основной гармонике. Частота напряжения его нулевой точки, следовательно, совпадает с частотой сети питания. Поэтому за период основного напряжения импусльным трансформатором 1 формируется лишь один положительный импульс, спосббный отпереть даже при наличии симметричного анодного напряжения тиристоров (т.е. в случае обрыва фазы за местом подключения последних) не более двух тиристоров, потенциал анодов которых положителен. Так как один из тиристоров закрыт, то одно из трех реле обесточено, его контакт разомкнут, чем и обеспечивается сигнализация о переходе защищаемого электродвигателя в двухфазный режим или его отключение ° Применение в схеме диодов 7-9 предотвращает подачу отрицательных импульсов в управляю" щие цепи тиристоров.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает обнаружение двухфазного режима электродвигателя, соединенного в звезду, независимо от места обрыва фазы за счет использования напряжения третьей гармоники смещения нейтрали двигателя в нормальном режиме для формировавания за период импульсов управления трех тиристоров и отпирания последних, В неполнофазном режиме напряжения нейтрали основной гармоники обеспе-, чивают формирование одного импульса управления и отпирание не более двух тиристоров, поэтому в нормальном режиме срабатывают три реле, включен" ные в анодные цепи тиристоров, а в двухфазном — два или одно реле.

Формула изобретения

Устройство для защиты от двухфазного режима электродвигателя, соединенного в звезду, содержащее три

936189

7 тиристора, анодами связанные с фазами сети, катодами - с нулем сети, а управлвацими электродами - с като дами диодов, и исполнительный элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем обнаружения двухФазного режима независимо от места обрыва фазы, оно дополнительно снабжено импульсным трансформатором, первичная об: мотка которого шунтирована конденсатором и включена между нулевыми точками электродвигателя и сети питания, а вторичная обмотка соединена одним концом с катодами тиристоров, а вторым - с анодами диодов в цепи управляющих электродов тиристоров, при этом исполнительный элемент образован тремя .реле, включен. ными в анодные цепи тиристоров и зашунтированными конденсаторами.

Источники информации, IO. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Ю686117) кл. H 02 H 7/09) 1978.

2. Авторское свидетельство Ct:CP

N 579675, кл. H 02 Й 7/09, 1976.

Фиг, 1

936189

Составитель В.Зимаков

Техред Т. Маточка Корректор Н.Стец

Редактор M. Келемеш

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4238/64 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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