Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормальных режимов с повторным его включением
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
<1>970548 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.12. 80 (21) 3216736/24-07
Р Ц К з с присоединением заявки ¹Н 02 Н 7/08
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет(53) УДК 621. 316.
° 925(088.8) Опубликовано 30.10.82. Бюллетень ¹ 40
Ф
Дата опубликования описания 30.10 ° 82 (72) Автор . изобретения
f у
;1 -. з t
В. Н. Фокин: (71) Заявитель (5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗЖЦИТЫ . ТРЕХФАЗНОГО
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ AHOPMAJIbHbK
РЕЖИИОВ С.ПОВТОРНЫИ ЕГО ВКЛ!0ЧЕНИЕИ
Изобретение относится к технике релейной защиты и предйазначено для обеспечения защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах, перегрузок, снижения напряжения с повторным их включением после восстановления нормального состояния напряжения сети при вре менном ее нарушении.
Известно устройство для защиты трехфазного асинхронного электродви" гателя С1).
Это устройство хотя и обеспечивает четкую защиту двигателя, однако оно пригодно лишь для четырехпроводной сети (три линейннх и нулевой ripoвода) с асинхронным электродвигате лем, статорная обмотка которого должна быть соединена только по схеме звезда, и непригодно для двигателей, статорная обмотка которых соединена по схеме треугольник. Кроме того, устройство не обеспечивает повторного включения электродвигателя.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее тиристор и вспомогательное реле защиты(21.
Данное устройство также пригодно лишь для четырехпроводной сети и для двигателей, статорная обмотка кото-, рых соединена по схеме звезда, и непригодно для двигателей, статорная обмотка которых соединена по схеме треугольник. Кроме того, устройство не обеспечивает повторного включения двигателя после восстановления нормального состояния сети. цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем повторного включения электродвигателя и повышение надежности и чувствительности защиты.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты трехфазного электродвигателя от онормальных режимов с повторным его включением, содержащее блок управления электродвигателем, исполнительный блок, блок защиты от перегрузки с трансформатором тока, выход которого включен между катодом и управляющим электродом тиристора, и блок обрыва фазы, функционально связанные между собой, дополнительно снабжено блоком формирования управляющего стабилизированного напряжения, вход которого включен между первой и третьей Фазами питающей сети, а выход подключен к управляющему электроду тирнстора блока управления, 970548 нительный блок отключает двигатель от сети, одновременно разрывая блокировочный контакт 2, напряжение источника управляющего напряжения становится равным нулю и двигатель полностью отключается от сети без повторного включения.
Во время работы двигателя и в случае кратковременного исчезновения сетевого напряжения двигатель отключается от сети, однако источник управляющего. напряжения будет медленно разряжаться через резистор 8 и защитный диод 7, а после восстановления нормального состояния сетевого напряжения тиристор остается отпертым и повторно включает двигатель под сетевое напряжение. Если перерыв в отсутствии сетевого напряжения был длительным, то повторного включения двигателя не произойдет, так как к этому времени источник управлжощего напряжения полностью разрядится, Время перерыва на повторное включение двигателя в сеть обусловлено постоянной времени разрядной цепочки и зависит от произведения емкос- ти конденсатора 9 и резистора 8, которое может регулироваться путем изменения величины сопротивления резистора 8 или величиной емкости конденсатора 9.
При пуске двигателя пусковой его ток значительно превышает номинальный, однако длительность пускового режима является кратковременной, поэтому от кратковременного пускового режима блок защити от перегрузки не отключает двигателя от сети. На самом деле, в момент пуска конденсатор 18 разряжен через сопротивление
19 утечки, поэтому при пуске напряжение на конденсаторе 18 возрастает по экспоненте и эа период пуска не успеет достичь напряжения отпирания динистора 21, так как постоянная времени цепи заряда конденсатора 18 через сопротивление 20 выбрана такой, что за время пуска напряжение на конценсаторе 18 недостаточно для отпирания динистора 21.
Устрой ст во раб от ает следующим образом.
При нажатии кнопки "Пуск" 3 в положительные полупериоды частоты переменного тока и при не ниже чем минимально допустимом напряжении сети динистор 12 отпирается и через резистор 14 быстро заряжает конденсатор 9 максимально зарядным током, вследствие чего сформированное напряжение на конденсаторе 9 отпирает тиристор б и он остается:все время отпертым, а протекаемый ток по катушке 1 исполнительного блока вызывает его срабатывание, при этом рабочие с блокировочным контактамили замыкаются и двигатель включается на полное номинальное сетевое напряжение. Для сглаживания пульсаций тока в катушке исполнительного блока включен демпфирующий диод 22. После от- 60 жатия кнопки "Пуск" 3 заряд источника управляющего напряжения обеспечивается оптимальным током через блокировочный контакт 2 с дополнительным резистором 13. Для остановки 65 анод которого через катушку исполнительного блока и диода подключен к второй фазе питающей сети, блок. защиты от перегрузки выполнен в виде диодного моста.
На чертеже .представлена принци-iпиальная схема предлагаемого устрой-, ства.
Устройство состоит иэ катушки 1 исполнительного блока, его главных и блокировочного контактов 2, кнопки "Пуск" 3 и кнопки "Стоп" 4. От линейного напряжения U8 от фазы В к фазе Л через выпрямительный диод 5 питается катушка 1 исполнительного блока, управляемая через вентильтиристор б, B управляющей цепи которого последовательно включены защит-: ный диод 7 и ограничительный переменный резистор 8. Сигнал, поступаемый на управляющий электрод тиристора б, формируется на конденсаторе 9 и ста". билизируется стабилитроном 10. Стабилизированный источник цепи управления питается от линейного напряжения И д от Фазы С к фазе A через випрямительный диод 11, динистор 12 и регулируемые резисторы 13 и 14, причем при пуске (для быстрого достижения отпирающего напряжения) резис тор 13 шунтируется кнопкой "Пуск" 3.
Динистор 1? является элементом слежения эа допустимым значением сетевого напряжения. Трансформатор 15 тока, резистор 16 выпрямитель 17, конденсатор 18, переменные резисторы 19 и 20 и динистор 21 входят в блок защиты от перегрузок. Диод 22 является демпфирующим для катушки контактора.
I 35 двигателя 23 необходимо нажать кнопку "Стоп" 4, при этом цепь питания источника управляющего напряжения прекращается, а напряжение на конденсаторе 9 разряжается через. вторые контакты кнопки "Стоп", вследствие чего тиристор 6 запирается, катушка 1 контактора обесточивается и исполВ случае перегрузки двигателя ток нагрузки превышает допустимый, выходное напряжение выпрямителя 17 увеличивает заряд конденсатора 18 и напряжение на нем устанавливается на новом повышенном уровне, превышающим напряжениЕ отпирания динистора 970548 21, он отпирается и запирает цепь управления тиристором, а накопленная энергия в конденсаторе 18 достаточна для полного удержания цепи управления тиристора в запертом его положении до полного отключения двигате5 ля от сети без повторного его включения. При исчезновении одной из фаз двигателя он переходит на работу от двух 10 фаз, причем двигатель отключается от сети или без выдержки, или с выдержкой времени, причем как в том, так и в другом случае, если нарушение было кратковременным, двигатель восстанавливает свою работу, при длительном перерыве двигатель в первом случае остается отключенным без повторного включения, во втором случае после выцержки времени отключаетая без повторного его включения. Если произошел обрыв линейного провода A или снизилось в этой фазе напряжение (оно стало недостаточным для отпирания динистора 12) и, кроме того, снизилось напряжение на главных электродах тирнстора и он при пониженном напряжении или его отсутствии запирается и двигатель отключается от сети, стабилизированный источник (конденсатор 9) управляющего напряжения медленно разряжается через резистор 8 и защитный диод 7. При этом, если нарушение было кратковременным, источник управляющего напряжения не успевает разрядиться до величины 35 ниже отпирающего его напряжения, и двигатель повторно включается в сеть. При длительном отсутствии напряжения повторного включения не произойдет. - Если произойдет обрыв фазы В или 40 снизится в ней напряжение, то двигатель отключается, если нарушение было кратковременным, после восстановления нормального напряжения в сети двигатель повторно включается в сеть. ф5 При исчезновении фазы С или снижении в ней напряжения ниже допустимого динистор 12 запирается, а двигатель продолжает работать на двух фазах с выдержкой времени, обусловленной постоянной времени разрядной цепочки, состоящей из резистора 8 и конденсатора. 9. Если перерыв был кратковременным, то по восстановле нии нормального состояния сети двигатель восстанавливает свою иормаль55 ную работу без отключения сети, если же перерыв был длительным, то двигатель отключается от сети без повторного включения в сеть. Одновременно с защитой по цепи 4О управления тиристором от исчезновения фазы или снижения напряжения в одной из фаз в устройстве действует также защита по перегрузке. Если произойдет обрыв одной из фаз, то 65 двигатель переходит на работу от двух фаз и может произойти перегрузка работающих двух фаз повышению токоМ, в этом случае дополнительно действует защита от перегрузки. Поэтому для защиты двигателя только от перегрузок, вызванных увеличением полезной нагрузки на валу двигателя сверх допустимой и при номинальном состо-янии сети, первичная обмотка трансформатора тока может быть включена в рассечку любой фазы питания электродвигателя. Настройка предлагаемого устройства по защите двигателя осуществля .ется следующим образом. Установка для защиты.для заданной перегрузки двигателя осуществляется переменным резистором 16, включенным во вторичную обмотку трансформатора 15 тока. Регулируя величину переменного резистора 1б, можно получить на нем одно и то же напряжение при различных токах в цепи нагрузки,дополнительно регулируя ток заряда конденсатора 18 резистором 20 с учетом сопротивления утечки через резистор 19 тока разряда конденсатора 18, можно добиться установившегося равновесия напряжения на конденсаторе, при котором напряжение на нем достигает напряжения отпирания динистора 21 только при токе нагрузки, превышающим номинальный ток электродвигателя. Величина зарядной цепочки, состоящей из переменного резистора 20, с учетом тока утечки (резистор 19) должна иметь постоянную времени такой величины, чтобы за время пускового периода двигателя напряжение на конденсаторе 18 не успело достичь напряжения отпирания динистора 21. Выбор следящего элемента за напряжением сети (динистор 12) должен производиться по минимально допусти» мому напряжению сети с учетом управляющего напряжения на конденсаторе 9, стабилизированного стабилитроном 10. Величина емкости конденсатора 9 и резистора 8 выбирается из расчета длительности времени на повторное включение двигателя, дополнительным регулированием времени на повторное включение путем регулирования конденсатора 8 можно удлинить или сократить период времени на повторное включение электродвигателя. В предлагаемом устройстве можно вместо тиристора, применяемого для управления зашитой двигателя, ввести симистор (двунаправленный тиристор), отпираемый током положительной полярности в обоих направлениях, в этом случае надобность в диодах выпрямительном 5 и демпфирующем 22 полностью отпадает. Однако вместо 970548 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 8413/69 Тираж 669 Подписное Филиал ЙПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная;4 диода 5 с целью эффективной защиты может быть введен следящий за уровнем напряжения сети элемент, например двусторонний динистор, отпирающийся при наличии сетевого напряжения не ниже допустимого. Наличие предлагаемой защиты электродвигателя от снижения напряжения, обрыва одной из фаз, а также зациты от перегрузок с повторным включением электродвигателя при восстановлении нормального состояния сети и применения устройства для двигателей, питаемых от электрических сетей как четырехпроводных, так и трехпроводных, и для двигателей, статорная обмотка которых может быть соединена любым способом (треугольником или звездой), делает предлагаемое устройство по защите высокоэффективным, надежным и с более широкими функциональными возможностями ° 1. Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормальных режимов с повторным его включением, содержащее блок управления электродвигателем, исполнительный блок, блок защиты от перегрузки с трансформатором тока, .выход которого включен между катодом и управляющим электродом тиристора, и блок обрыва фазы, функционально связанные между собой, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения повторного включения электродвигателя в сеть и повышения надежности и чувствительности, оно дополнительно снабжено блоком формирования управляющего стабилизированного напряжения, вход которого включен между первой и третьей фазами питающей сети, а выход подключен к управляюще10 му электроду тиристора блока управления, анод которого через катушку исполнительного блока и диода подключен к второй фазе питающей сети, блок защиты от перегрузки выполнен 15 в виде диодного моста.. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования управляющего напряжения выполнен в виде диода, анодом подключенного к третьей фазе питающей сети, а катодом — к последовательно соединенным кнопке "Пуск", динистору, переменному резистору, кнопке "Стоп", стабилитрону; шунтированному конденсатором и подключенному к первой фазе сети, а кнопка "Пуск" зашунтирована последовательно включенными между собой блок-контактом исполнительного блока и переменным резистором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 652644, кл. Н 02 Н 7/08, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР Р 670995, кл. Н 02 Н 7/08, 1977.
