Способ защиты электроустановки и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИНА „, Союэ Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (5l)M. Кд.

Н 02 Н 7/08 (22) Заявлено 10.09.80 (21) 2979109/24-07

2979110/07 с присоединением заявки JCt. Говударствснный комитет СССР ао делам нэабретекий в Открытия (23) Приоритет (53) УДК 621..316.925 (088.8) Опублнковано23.12.82- Бюллетень фе 47

Дата опубликования описания 23.12.82

4 м .

1 (72) Автор изобретения

И. Г. Кропачев с

1 1

1 л„ (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено.для зашиты электроустановок, например электродвигателей, от анормальных режимов работы.

Известен способ защиты, основанный

5 на измерении значения тока в силовой . цепи электроустановки, преобразовании тока в напряжении управления и сравнении последнего с уставкой срабатывания, а при превышении напряжением управления уставки отключении электропотреби теля от сети (1 1 .Этот способ обеспечивает только косвенный контроль за изменением напряжения 1s питающей сети, температуры элементов и т. п. Это снщкает надежность зашиты установки. Приведенный способ не обеспечивает необходимого быстродействия при коротком замыкании в цепи электроуста новки. Это вызвано тем, что сигнал с датчика тока предварите льно преобразуют в напряжение, затем интегрируют и только после этого сравнивают с уставкой срабатывания.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ зашиты электроустановки основанный на контроле значения напряжения сети, преобразовании его в пульсирующее с формированием из него опорной величины по пьедесталу и напряжения управления путем сглаживания, сравнении напряжения управления с опорной величиной и отключении электроустановки от сети при .превышении напряжением уп»» равления опорной величины 2 ) .

Однако этот способ не обеспечивает зашиты электроустановки от симметрич ного понижения напряжения сети ниже допустимого уровня, так как напряжение управления изменяется одновременно с изменением опорной величины. Способ допускает включение электроустановки на неполнофазный режим питающей сети, не обеспечивается самоблокировка уст3 9838 ройства, реализующего приведенный способ. Кроме того, этот способ харахтеризуется ограниченными функциональными возможностями в результате невозi можности его использования для темпера- 5 турной и токовой зашиты, а последнее не обеспечивает надежной защиты электроустановхи.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей защиты и >0 повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты электроустановки,, основанном на контроле значения напряжения питания сети, преобразовании его в пульсирующее с формированием из последнего опорной величины по пьедесталу и напряжения управления путем сглаживания, сравнении напряжения управления с опорной величиной и отключении элехтро- 20 установки от сети при превышении напряжением управления опорной величины, перед включением электроустановки в работу проверяют симметрию питающего напряжения путем сравнения опррной величины по пьедесталу с напряжением управления и задерживают на, время проверки сигнал на включение электроустановки, а при допустимой симметрии напряжения сети и отсутствии неполнофаз- 30 ного режима обеспечивают включение электроустановки в работу, при этом напряжение управления формируют постоянным по значению из пульсирующего в течение всего цикла работы электроустанов-35 ки, а опорную величину по пьедесталутекушему значению пульсирующего на, пряжения и при превышении напряжением управления опорной величины по пьедес" лу фиксируют анормальный режим работы 40 электроустановки.

При защите элехтроустановки от перегрузки дополнительно измеряют температуру ее элементов, преобразуют температуру во второе напряжение управления и 45 складывают его с первым напряжением управления, а сумму напряжений управ» ления непрерывно сравнивают с опорнрй величиной по пьедесталу и при превышении суммой напряжений управления опорной величины по пьедесталу фихсируют анормальный режим работы электроустановки.

При этом дополнительно измеряют температуру ее элементов электроуста- 55 ! ковки, преобразуют температуру-в напряжение и вычитают последнее из опорного величины по пьедесталу, а разность опор75 4 ной величины по пьедесталу и указанного напряжения непрерывно сравнивают с напря. жением управления и при превышении напряжением управления укаэанной разности фиксируют анормальный режим работы электроустановки.

Сущность заявленного способа зашиты электроустановки поясняется график ми, приведенными mv фиг. 1.

При включении напряжения сети хонч ролируют его значение (фиг. 10, д ) преобразуют это напряжение в пульсирующее. Из пульсирующего напряжения

Uо Bbvle опорную величину Uon по пьедесталу, который представляет собой напряжение источника питания, на хоторый накладывается пульсирующее напряжение по амплитуде. Из пульсирующего напряжения выделяют также напряжение управления U g путем сглаживаE ,ния пульсирующего напряжения, причем напряжение управления в процессе всего цикла управления электроустановкой оставляют постоянным по значению.

На участке 0-ф измеряют симметрию

I напряжения сети и отсутствие неполнофазного режима питания путем сравнения напряжения управления с опорной величиной по пьедесталу. При допустимой сим-! метрии напряжения сети опорная величина по пьедесталу больше по значению напряжения управления, поэтому в момент времени, включают электроустановку в работу путем подачи на ее зажимы напряжения Q „. В момент времени напряжение управления и опорная величина по пьедесталу принимают установившиеся значения, а посхольку опорная величина по пьедесталу больше напряжения управления, то электроустановка включается в работу.

При нарушении симметрии питающего напряжения, например при исчезновении одной из фаз питающей сети и использований в качестве электроустановки электр тродвигателя, в момент времени + (фиг. ХО) напряжение управления Q превысит значение опорной величины по пьедесталу Uyp, поэтому электроустановку отключают от питающей сети, а напряжение на ее зажимах становится равным нулю (фиг. 16). Одновременно с этим фиксируют анормальный режим работы электроустановки и не допускают ее повторного включения в работу до устранения неисправности (при ручном управлении электроустановкой) .

При работе электроустановки и уменьшении в момент времени (фиг. 1 д) пьедестала опорной величины в резуаьта- те симметрии питаюшего напряжения напряжение управления Q> превысит напряжение пьедестала опорной величины

Ц „поэтому электроустановку отклкиаю г, отсети, анапряжение на ее зажимах равно < нулю. Нарушение симметрии напряжения сети происходит в результате понижения Е напряжения одной из фаэ в результате включения однофазных нагрузок, обрьпы фазы сети и трансформации на отсутствующей фазе напряжения от. электродвиг4 теля, при использовании его в качестве электроустановки, и ряду других причин, При однофаэном или многофаэных ко- . ротких замыканиях как в сети, так и обмотках электроустановки симметрия пьедестала опорной величины также нару-2э шается, т.е. значение пьедестала в определенный момент времени становится меньше напряжения управления, поэтому электроустановку .отключают от сети. ,25

При возникновении трехфазного короч кого замыкания в процессе работы электроустановки или симметричного понижения напряжения питаюшей сети ниже допустимого значения, например до 0,9 номинального, пьедестал опорной величины в момент времени - 4 становится равным нулю при трехфаэном коротком замыкании или меньше напряжения управления, поэтому электроустановку откюпочают от.

35 сети.

На фиг. 13 приведены графики работы электроустановки при осушествлении контроля за температурой элементов лектроустановки. При возникновении перегрузки электроустановки возрастает температура ее элементов. Это приводит к изменению напряжения управления или значения пьедестала опорной величины, напряжение управления превышает пьеде45 стал опорной величины, а электроустановку отключают от сети.

На фиг. 1 . приведена работа электроустановки при возникновении перегрузки по току в ее цепи. При превышении напряжением управления U напряжения

9 пьедестала опорной величины Цоп отключают электроустановку от сети.

Предлагаемый способ может быть реализован устройством, содержашим датчик напряжения, вход которого подклю- 55 чен к зажимам питающей сети, а выход через диод — к конденсатору, параллельно которому подключен вход делителя напряжения, чувствительный элемент, первый вход которого соединен с выходом упомянутого делителя напряжения, а второй — с выходом второго делителя напря жения, подключенного входом к датчику напряжения и исполнительный элемент.

В это устройство дополнительно введены .стабилитрон, резистор и диод, при этом исполнительный элемент включен в цепь второго входа чувствительного элемента, а резистор - в цепь заряда конденсатора последовательно с первым делителем напряжения, причем вход это° ге делителя напряжения шунтирован указанным стабилитроном, а вход исполнительного элемента через диод соединен с . входом первого делителя напряжения, при эюм- выход чувствительного элемента подключен к одной из шин источника питания.

Для осуществления температурной зашиты электреустановки в устройство ополнительно взашеи термодатчик, включен, ный последовательно в цепь первого или второго делитеаэй напряжения.

Для осушествления токовой зашиты электроустановки в устройство дополнительно введен датчик тока, вход которощ включен в силовую пень электроустановки, а выход через времяэадаюшие цепочки и дополнительный диод соединен с пер. вым входом чувствительного элемента.

При осушествлении токовой зашиты электроустановки вход датчика напряже» ния подключен к выходу датчика тока, а вход второго делителя напряжения подключен к входу первого делителя напряжения.

На фиг. -2 приведена схема устройства.

Это устройство содержит датчик 1 напряжения, диод 2, конденсатор 3 с резистором 4 и стабилитроном 5, первый делитель 6 напряжения с термодатчиком 7 или 8, чувствительный элемент 9, второй делитель напряжения 10 с исполнительным элементом .11, диод 12, датчик 13 тока и времяэадаюшие цепрчки 14. Нсполнительный элемент управляет работой коммутирующего элемента 15, контакты

16 которого включены в цепь электроустановки 17, а другие 18 параллельно кнопке Пуск 19 в цепи датчика напряжения. Последовательно в цепь датчика напряжения включена кнопка "Стоп 2О.

Исполнительный элемент выполняется на оптроне, реле или управляюшем переходе симистора. При выполнении испол875 . . 8

- 7 . 083 нительного элемента на оптроне или симисторе в его входную цепь может быть включен дополнительный резистор между .входом исполнительного элемента и вторым входом чувствительного элемента. S

Вход исполнительного элемента через диод соединяется с одним иэ зажимов термодатчика.

Устройство работает следующим обра зом. 1О

В исходном состоянии электродвигатель

l7 отключен от сети. Все элементы схемы обесточены.

При замыкании кнопки управления 19 конденсатор 3 заряжается через диод 2 и резистор 4. Благодаря заряду конденсатора 3 вход исполнительного элемента

11 шунтируется диодом 12, поэтому исполнительный элемент 1 1 закрыт,коммути. рующий элемент 15 отключен, а эиектро- 20 двигатель 17 отключен.

При отсутствии неполнофазного режима питающей сети, допустимой симметрии питающего напряжения (напряжение по

,фазам не меньше 0,9 номинального) по окончании заряда конденсатора 3 по управляющему переходу исполнительного элемента 11 протекает ток управления, достаточный для полного открывания исполни тельного элеьанта. Коммутирующий эле- 30 мент 15 включается в работу и своими контактами 16 подключает электродвигатель и питающей сети, а контактами 18 шунтирует кнопку управления 19. Времязадающие цепочки 14 обеспечивают отст- з ройку устройства от пусковых токов, которые преобразуются в напряжение датчиком тока 13.

При нарушении симметрии питающего напряжения, например за счет исчезнове- о ния одной из фаз питающей сети или подключения к сети мошной однофазной нагрузки, приводящей к посадке напряжения одной из фаз ниже допустимого значения (0,8 например, номинального напряжения) напряжение на входе исполнительного элемента 11 в определенный момент времени становится ниже напряжения на конденсаторе 3 и соответственно на выходе делителя напряжения 6. Чувствительный элемент 9 открывается и шунтирует вход исполнительного элемента 11. Последний закрывается, а коммутирующий элемент 15 отключает электродвигатель

17 от сети. становится равным нулю в один иэ полупериодов питающего напряжения, поэтому чувствительный элемент 9 открывается, а электродвигатель 17 отключается ком-. мутирующим элементом 15 от сети.

При возникновении перегрузки двигателя 17 возрастает температура его элементов. Когда эта температура превысит предельно допустимое значение для данного класса изоляции электродвигателя сопротивление термодатчика 7 возрастает, напряжение на выходе делителя напряжения 6 становится выше напряжения на входе исполнительного элемента 11, по-. этому исполнительный элемент 11 закрывается и отключает через коммутирующий элемент 15 электродвигатель 17 от сети.

При возрастании перегрузки электро двигателя 17 свыше 1,5 номинальной мощности, напряжение на выходе времязадающей цепочки 14 становится выше напряжения на входе исполнительного элемента 11. Чувствительный элемент 9 открывается, а исполнительный элемент

11 и коммутирующий элемент 15 отключают электродвигатель 17 от сети. При понижении питающего напряжения ниже, например 0,8 номинального, напряжение на выходе делителя напряжения

6 за счет применения стабилитрона 5 остается неизменным, но напряжение на входе исполнительного элемента ll становится ниже напряжения на выходе делителя напряжения 6, поэтому чувстви тельный элемент 9 открывается, а исполнительный элемент 11 и коммутирующий элемент 15 отключают электродвигатель 17 от сети.

Использование в производстве предлагаемого способа и устройства защиты в отличие от известных устройств позволяют расширить функциональные возможности зашиты за счет осуществления контроля не только за напряжением питающей сети, но и током s цепи электроустановки, температуры ее элементов, а так же за понижением напряжения сети ниже допустимого значения и отключения элеи троустановки от сети при коротких замыканиях.по напряжению сети, а не току.

Более широкие функциональные возможности зашиты одновременно с этим обеспечивают и более высокую надежность работы электроустановки.

При возникновении короткого замыкания в цепи электродвигателя 17 напряжение на входе исполнительного элемента 11

Формула изобретения .1. Способ защиты электроустановки, основанный на контроле значения напря875 10 величиной по пьедесталу, которую форми- . руют из пульсирующего напряжения питающей сети или напряжения тока силовой цени электроустановки ° при этом напряжение по току силовой цепи электроустановки фиксируют постоянным ио амплитуде в процессе всего цикла работы электроустановки, а фиксирование анормального

- режима . осуществляют при превышении напряжением управления по току электроустановки опорной величины по пьедесталу. .5. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее датчик напряжения, вход которого подключен к зажи мам питающей сети, а выход через диод»,. к конденсатору, параллельно которому подключен вход делителя напряжения, чувствительный элемент, первый вход которого соединен с выходом фэмянутого делителя напряжения, а второй - с выходом второго делителя напряжения, подключенного входом к датчику напряжем ния, и исполнительный элемент, о т л и-ч а ю щ о Р .с я тем, что в него ottott» нительно введены стабилитроны, резистор и диод, при этом исполнителыый элемент включен в цепь второго входа чувстви. тельного элемента, а резистор » «в пепь заряда конденсатора последовательно с, первым делителем напряжения, причем вход этого делителя напряжения шунтиро» ван указанным. стабилитроном, а вход ис-. полнительного элемента через диод сое динен с входом первого делителя напря жения, при этом выход чувствительного элемента подключен к одной иэ шин источника питания.

9 - 983 жения питания сети, преобразовании его в пульсирующее с формированием из по: следнего опорной величины по пьедесталу и напряжения управления путем сглаживания, сравнении напряжения управления с опорной величиной и отключении электроустановки от сети при превышении напряжением управления опорной величины, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с цепью повышения надежности защиты и расширения ее функциональных возможностей, перед включением электроустановки в работу проверяют симметрию питающего напряжения путем сравнения опорной величины по пьедесталу с напряжением управления и задерживают на время проверки сигнал на включение электроустановки, а при допустиМой симметрии напряжения сети и отсутствии неполнофазного режима обеспечивают включение электроус- 2е тановки в работу, при этом напряжение управления формируют постоянным по зна-чению из пульсирующего в течение всего цикла работы электроустановки, а опорную величину по пьедесталу - по теку« щему значению пульсирующего напряжения и при превышении напряжением управления опорной величины по пьедесталу фиксиру1от анормальный режим работы электроустановки. зо

2.Способпоп. 1,отличающ-;и и с я тем, что дополнительно измеряют температуру элементов электроустановки, преобразуют ее во второе напряжение управления и складывают его с . З5 первым напряжением управления, а сумму напряжений управления сравнивают непрерывно с опорной величиной по пьедесталу и при превышении суммой напряжений управления опорной величины ео по пьедесталу фиксируют анормальный, режим работы электроустановки.

3. Способпоп. 1, отличаюшийся тем, что, дополнительно измеряют температуру элементов электроустановки, преобразуют температуру в наl пряжение и вычитают последнее из опорной величины по пьедесталу, а разность опорной величины и указанного напряжения непрерывно сравнивают с напряжени- щ ем управления и при превышении нанряжением управления указанной разности фиксируют анормальный режим работы электроустановки.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю—

Я

m и и с я тем, что дополнительно измеряют ток силовой цепи, преобразуют ток в напряжение и сравнивают его с опорной

6. Устройство по п. 5, о т л и ч а »« ю щ е е сятем,,что в него дополнительно введен термодатчик, включенный последовательно.в цепь первого или вто рого делителя напряжения.

7. Устройство по п. 5, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в-него дополнительно введен датчик тока, вход которого включен в силовую цепь электроустанов ки, а выход через времязадающие цепоч- . ки и допопнительный диод соединен с первым входом чувствительного элемента..

8. Устройство по п. 5, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что при осуществлении токовой защиты электроустановки вход датчика напряжения подключен к выходу датчика тока, а вход второго делителя

11 напряжения подключен к входу первого делителя напряжения.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

083878 12

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 688946, кл. Н 02 Н 3/28, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 434532, кл. Н 02 Н 3/34, 1978.

983878 г.2

Составитель С. Курбангалиева

Редактор А. Шандор Texpea Ò. Маточка Корректор М. Шароши

Заказ 9944/67 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130З5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгороа, ул. Проектная, 4