Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы на двух фазах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1964842 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.1280 (21) 3222027/24-07 с присоединением заявки 119— (23) Приоритет—

Опубликовано 07,1082 Бюллетень 1 19 37

Дата опубликования описания 071082

И1} М. Кл

H H 7/09

Госулнрстненный комитег

СССР по лелям изобретении и открытий (53) УДК621.316 ° ,925(088.81 (72) Автор изобретения у) ннтннтнн. ХИНА .,г ;;,:;

Я.Л. Верховский-Молчанов

„ .1 ,нл г

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ОТ РАБОТ61 Нг1 Д13УХ ФАЗАХ

Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к устройствам для защиты электродвигателей от аварийных режимов, и может быть использовано для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей и других симметричных трехфазных нагрузок от работы на 2 фазах.

Для обеспечения безаварийной работы потребителей при возможных неполнофазных режимах необходимо, чтобы каждый трехфазный асинхронный электродвигатель независимо от степени ответственности его и мощности был надежно защищен от работы его на двух фазах;

Известно устройство для защиты трехфазного электродвигателя от обрыва фаз и перегрузок с тепловым реле 11 J.

Недостаток этого устройства заключается в значительной инерционности собственно нагревательных элементов. Это приводит к перегреванию обмоток электродвигателя, а значит и преждевременному его старению, а также к тому, что еще до пуска электродвигателя тепловым реле посредством нормально замкнутого контакта фактически ггодготавливается цепь включения магнитного пускателя независимо от состояния силовой цепи и исправггос ги самого теплсвого реле. Вследствие этого не может быт!. высокой надежности и эффективности защиты электродвигателей от неполнофазных режимов при помощи тепловых реле.

Наиболее близким по принципу действия и достигаемому результату гс предлагаемому изобретению является устройство для защиты трехфазных эзтектродвигателей от работы на двух фазах, содержащее включенные в фаз15 ные провода токовые реле, размыкающие контакты которых через реле времеfIH функционально связаны с. пусковой кнопкой в цепи магнитного пускателя.

11осредством токовых реле осуществля20 ется контроль наличия тока в каждом фавном проводе. 11ри нормальном пуске двигателя токовые реле сразу размыкают свои контакты, поэтому реле времени не успевает сработать и его

25 контакт в цепи катушки магнитного пускателя остается замкнутыг",. ри исчезновении тока в одной из фаз соответствуювгее ТОУоВоЕ. р.ле замыкает свой контакт и реле вге.".н-ни с- нссоль—

j0 шой выдержкой ol кгг i çñ т л иглтснь 1211 .

964842

Однако ука бранное устройство не обеспечивает защиту электродвигателя от работы на двух фазах при обрыве в его обмотке, соединенной по схеме треугочьника, так как в одной .из фаз при этом линейный ток увеличивается в полтора раза, а в двух других линейные токи близки к номинальным, т.е. токовые реле остаются включенными. Устройство имеет относительно большие габариты и стоимость, поэто- 10 му нецелесообразно применять его для защиты двигателей небольшой мощности, а также из-за относительно большой потребляемой мощности токовых реле сопротивление их обмоток достаточно велико и потери напряжения на них, суммируясь с потерями в линии и других элементах силовой цепи, могут превысить допустимую потерю напряжения, что нежелательно.

Если токовые реле в устройстве выполнить на базе несиловых магнитоуправляемых контактов, то тем самым можно значительно уменьшить габаритные размеры устройства и его стоимость.. Такое исполнение позволит значительно шире применять устройство для защиты электродвигателей от неполнофазных режимов, причем не всегда целесообразно задействовать в устройство реле времени, так

30 как вероятность кратковременного пропадания напряжения только одной фазы очень мала, поэтому это имеет смысл только для особо ответственных электродвигателей, отключение З5 которых даже на короткое время может нарушить определенный цикл или ритм целой технологической линии. Для защиты всех остальных двигателей не обязательна выдержка времени при 40 аварийном отключении. Устройство при этом значительно упрощается, а малые габариты его позволяют встраивать такое устройство даже в самые маломощные магнитные пускатели. Замыкаю- 45 щие контакты всех трех герконов соединены последовательно, а вся образованная при этом цепь включается параллельно кнопке "Пуск". Но такое устройство не обеспечивает защиту двигателя при обрыве в его обмотке, соединенной по схеме треугольника. Устройство непригодно для защиты от неполнофазных режимов

©ольшой группы двигателей: маломощных (менее 4 кВт) и двигателей до

10 кВт с резко изменяющейся нагрузкой, так как с уменьшением мощности двигателя соответственно нужно уве-, личить число витков токовой катушки геркона, а в случае переменной наг- 60 ручки с тем, чтобы избежать ложные срабатывания устройства, это количество витков необходимо увеличить еще в несколько раз. Возрастает сопротивление катушек, а значит и поте- 65 ри напряжения, что нежелательно или более того габариты токовой катушки могут оказаться вообще несоизмеримыми с размерами геркона.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем использования для соединения обмоток электролвигателя в "треугольник".

Для достижения поставленной цели устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы на двух фазах, содержащее три токовых реле,. выполненные на базе герконов, контакты которых функционально связаны с пусковой кнопкой в цепи магнитного пускателя, дополнительно снабжено тремя обмотками напряжения по одной на каждом герконе, причем выводы обмотки напряжения первого геркона подключены между первой и третьей, второго геркона — между второй и первой и третьего — между третьей и второй фазами, питающими электродвигатель, а замыкающие контакты герхонов соединены последовательно между собой и включены параллельно пусковой кнопке.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — векторная диаграмма.

Устройство (фиг. 1) содержит три геркона 1-3, на каждом из которых намотаны витки токовых обмоток 4-6, включенных в разрыв силовой цепи каждой из фаз. Замыкающие контакты

7-9 всех герконов соединены последовательно, а образованная при этом цепь включена параллельно пусковой кнопке 10. Поверх токовых обмоток закреплены добавочные обмотки напряжения 11-13, которые включены согласно с токовыми и служат для усиления магнитного поля геркона.

На векторной диаграмме (фиг. 2) показан вектор тока электродвигателя

1д в фазе A при номинальной нагрузке (коэффициент мощности взят усредненным для двигателей с разными оборотами и мощностью до 5,5 кВт;

cps Ч = 0,8 ) и для режима, когда нагрузка на валу значительно меньше номинальной. Ток 1д является одновременно током токовой катушки геркона, контролирующего наличие тока в фазе

А. Вектор 1 — вектор тока добавочной катушки того же геркона, подключенной на линейное напряжение Uä..

Сдвиг фаз между Ig и U c незначительный, так как в данном случае индук.тивное сопротивление добавочной катушки во много раз меньше активного ее сопротивления, вследствие того, что отсутствует ферромагнитный сердечник. Иэ диаграммы видно, что вариант подключения добавочной катушки геркона А на линейное напряжение БАЕМ является наиболее предпочтительным, 964842 так как в этом случае среднее значение результирующего магнитного потока для любого режима нагрузки асинхронного электродвигателя максимально по сравнению с другими вариантами подключения добавочной катушки. Добавочная катушка геркона В годключается на линейное напряжение

0дй, à rept.она С вЂ” на Оес

Для двигателя, обмотки которого соединены в "треугольник", характерно наличие всех линейных токов при обрыве в его обмотке, но так как нап.Равление вектора одного из линейных токов (фиг. 3) изменчется при этом на противоположное (более точно на о

150 ), то потоки токовой и добавочной катушек соответствующего геркона теперь направлены встречно, поэтому геркон автоматически размыкается.

Добавочные обмотки подключены к фазам сети после силовых контактов магнитного пускателя. Ампервитки добавочной катушки составлчют 90% от намагничивающей силы Fyy необходимой для удержания геркс а в замкнутом состоянии. Суммарным магнитным потоком в процессе работы двигателя достаточно обеспечить удержание геркона в замкнутом состоянии, так как включается он надежно при пуске электродвигателя (1„ =5 — 7 1„), поэтому в идеальном режиме для управления герконом токовой катушке достаточно иметь незначительное количество витков, соответствующее десятой доле от, но для обеспечения высокой надежности устройства в реальных условиях нужно это количество еще умножить на коэффициент надежности, равный 2-3, т.е. Г. =(0,2-0,3)F®, где Š— намагничинающая сила токоsoft катушки.

Устройство работает следующим образом. .При нажатии на пусковую кнопку 10 включается магнитный пускатель, который подключает к сети трехфазный электродвигатель. При налйчии всех фаз включаются все три

1-3 геркона и блокируют пусковую кнопку 10, после отпускания которой

Цепь питания катушки пускателя остается замкнутой. При наличии обрыва в одной из фаз, например А, в ней отстуствует ток, а значит и в токовой катушке 4 соответствующего геркона 1 и, так как магнитного поля добавочной катушки недостаточно для удержания его в замкнутом состоянии, то геркон остается разомкнутым, поэтому после отпускания пусковой кнопки 10 магнитный пускатель автоматически отключается. При потере фазы во время работы двигателя устройство работает аналогично. Разрывается цепь блокировки пусковой кнопкой. Двигатель мгновенно отклю35 формула изобретения

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от работы на двух фазах, содержащее три токовых реле, 40 замыкающие контакты которых функционально связаны с пусковой кнопкой н цели магнитного пускателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных нозможнос45 тей устРойства путем исполь онания для электродвигателя с соеди пени ем обмоток и "треугольник", оно дополнительно снабжено тремя обмотками напряжения по одной на каждом герконе, причем выводы обмотки напряжения первого геркона попключены между первой и третьей, нгорого геркона между второй и первой и третьего между третьей и второй фазами, питающими электродвигатель, а замыкающие контакты герконон соединены последовательно между собой и включены параллельно пусковой кнопке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 . 1. Клейменов В.А. Тепловая защита асинхронных электродвигателей.

М., 28-41.

2. Зимин Е.А. Защита асинхронных двигателей до 500В. М.-Л., "Энергия", 65

30 чаетсч от сети. При обрыве фа-. ы нне обмоток двигателя устройство работает совершенно одинаково нечанисимо от схемы их соединения. Так же точно срабатывает устройство и н случае обрыва в обмотке статора, соединенной н "звезду", так как линейные токи являются в этом случае одновременно и фазными. При обрыве н обмотке, соединенной н "треугольник, устройстно работает следующим образом. Так как направление одного из линейных токов изменяется на протиноположное, то магнитные потоки токовой и добаночной катушек соответствующего геркона теперь направлены встречно, поэтому этот геркон автоматически размакается.

Так как предлагаемое устройство можно применить для защиты от работы на двух фазах практически любогo трехфазного электродвигателя, в том числе и тех, обмотки которых соединены в "треугольник", причем устройство обеспечивает надежную защиту двигателя при обрыве в любой точке его внешней и внутренней силовой цепи, оставаясь при этом простым, недорогим и малогабаритным, поэтому широкое использование данного изобретения позволяет получить значительный экономический эффект, так как срок службы двигателей при этом увеличивается.

19б7, с. 77-78, рис. 194.

964842

1 с

Составитель В. Орлов

Редактор Т. Веселова Техред А, Бабинец Корректор В. Буряк

Заказ 7679/39 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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