УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ РОТОРА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области релейной защиты и может быть использована для защиты электродвигателя от возможных токовых перегрузок и нарушений технологического процесса в случае изменения чередования фаз питающей сети, отслеживая направление вращения ротора электродвигателя.
Известно устройство для защиты потребителей от обратного чередования фаз - активно-емкостный фильтр напряжений обратной последовательности (ФНОП). ФНОП содержит активные и емкостные сопротивления, входы фильтра подключены к фазным проводам линии электропередачи, а выход связан с реагирующим органом [1].
Данное устройство имеет ряд недостатков:
- необходимо точно настраивать параметры плеч фильтра под конкретный реагирующий орган;
- при достаточно малом собственном сопротивлении реагирующего органа устройство имеет достаточно большое собственное потребление энергии.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является устройство для определения чередования фаз в трехфазной сети на основе фильтра напряжений прямой последовательности [2].
Данное устройство состоит из соединенных в "звезду" и подключенных к трем фазам сети конденсатора и двух резисторов. При изменении чередования фаз падение напряжения на резисторах распределяется не одинаково и зависит от величины емкости конденсатора.
Основные недостатки данного схемного решения:
- устройство лишь показывает чередование фаз в сети, никаким образом не влияя на направление вращения ротора электродвигателя, подключенного к данной сети, которое определяется чередованием фаз;
- для нормального функционирования электропривода оборудования в случае изменения чередования фаз питающей сети необходимо производить изменение чередования фаз вручную, что приводит к длительному простою технологического оборудования, в противном случае это может привести к выходу электродвигателей из строя.
Полезная модель направлена на повышение надежности работы электропривода и защиты электродвигателей от выхода из строя в результате изменения направления вращения ротора электродвигателя, за счет расширения функциональных возможностей устройства для определения чередования фаз питающей сети.
Устройство контроля направления вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя, содержащее автоматический выключатель, первый электромагнитный пускатель со своей цепью управления, включенной на междуфазное напряжение и состоящей из кнопки останова, кнопки пуска, с шунтирующим ее нормально разомкнутым вспомогательным контактом первого электромагнитного пускателя, второй электромагнитный пускатель, фильтр напряжений прямой последовательности, состоящий из включенных по схеме "звезда" конденсатора, двух резисторов и диодного моста с реагирующим органом, а также элемент индикации чередования фаз, состоящий из последовательно соединенного светодиода и ограничительного резистора, с целью улучшения эксплуатационных характеристик и расширения функциональных возможностей устройства для определения чередования фаз, фильтр напряжений прямой последовательности подключается к силовой цепи питания электродвигателя между последовательно включенными автоматическим выключателем и замыкающими контактами первого электромагнитного пускателя, а включенные параллельно пары нормально замкнутых и нормально разомкнутых реверсирующих контактов второго электромагнитного пускателя подключаются к силовой цепи питания электродвигателя между замыкающими контактами первого электромагнитного пускателя и электродвигателем, причем замыкающий контакт реагирующего органа фильтра и катушка второго электромагнитного пускателя, шунтированная элементом индикации чередования фаз, подключаются на междуфазное напряжение.
На фиг.1 представлена схема устройства контроля направления вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя.
Устройство содержит автоматический выключатель - 1, первый электромагнитный пускатель - 2 со своей цепью управления, включенной на междуфазное напряжение и состоящей из кнопки останова - 3, кнопки пуска - 4, с шунтирующим ее нормально разомкнутым вспомогательным контактом - 5 первого электромагнитного пускателя - 2, второй электромагнитный пускатель - 6, фильтр напряжений прямой последовательности - 7, состоящий из включенных по схеме "звезда" конденсатора - 8, двух резисторов - 9 и - 10 и диодного моста - 11 с реагирующим органом - 12, а также элемент индикации чередования фаз - 13, состоящий из последовательно соединенного светодиода - 14 и ограничительного резистора - 15. При этом фильтр напряжений прямой последовательности - 7 подключается к силовой цепи питания электродвигателя между последовательно включенными автоматическим выключателем - 1 и замыкающими контактами первого электромагнитного пускателя - 16, а включенные параллельно пары нормально замкнутых - 17 и нормально разомкнутых реверсирующих контактов - 18 второго электромагнитного пускателя - 6 подключаются к силовой цепи питания электродвигателя - 19 между замыкающими контактами первого электромагнитного пускателя - 16 и электродвигателем - 19, причем замыкающий контакт - 20 реагирующего органа - 12 фильтра напряжений прямой последовательности - 7 и катушка второго электромагнитного пускателя - 6, шунтированная элементом индикации чередования фаз - 13, подключаются на междуфазное напряжение.
Устройство контроля направления вращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя работает следующим образом.
При помощи автоматического пускателя - 1 подается напряжение на фильтр напряжений прямой последовательности - 7.
Сопротивления резисторов - 9 и - 10, а также емкость конденсатора - 8 подбираются таким образом, чтобы при нормальном чередовании фаз питающей сети величина падения напряжения на реагирующем органе - 12 фильтра напряжений прямой последовательности - 7 была наименьшей и не достаточной для его срабатывания.
После нажатия на кнопку пуска - 4 получает питание катушка первого электромагнитного пускателя - 2, которая, замыкая свои контакты - 16 через нормально замкнутые контакты - 17 второго электромагнитного пускателя - 6 запускает электродвигатель - 19, при этом становясь на самопитание через вспомогательный контакт - 5.
В случае изменения чередования фаз питающей сети перед пуском электродвигателя, что часто имеет место после выполнения работ на питающей линии, после включения автоматического выключателя изменяется распределение напряжений, приложенных к плечам фильтра - 7. При этом падение напряжения на реагирующем органе - 12 будет превышать величину, достаточную для его срабатывания и замкнется его контакт - 20. Катушка второго электромагнитного пускателя - 6 замыкает свои, нормально разомкнутые реверсирующие контакты - 18, одновременно размыкая нормально замкнутые контакты - 17, чем обеспечивается изменение чередования фаз, и, соответственно, сохранение прежнего направления вращения электродвигателя - 19 при новом чередовании фаз питающей сети.
После нажатия на кнопку пуска - 4 получает питание катушка первого электромагнитного пускателя - 2, которая, замыкая свои контакты - 16 через замкнутые реверсирующие контакты - 18 второго электромагнитного пускателя - 6 запускает электродвигатель - 19, при этом становясь на самопитание через вспомогательный контакт - 5. Светодиод - 14 элемента индикации чередования фаз - 13 загорается, указывая на изменение чередования фаз питающей сети.
Данное устройство обладает следующими преимуществами:
- устройство автоматически обеспечивает поддержание необходимого направление ращения ротора трехфазного асинхронного электродвигателя при изменении чередования фаз питающей сети, в том числе в автоматической системе управления электроприводами;
- низкая стоимость, высокая надежность и большой срок службы, устойчивость к помехам и скачкам напряжения;
- оператор перед пуском двигателя, благодаря индикатору чередования фаз, заблаговременно получает информацию об изменении чередования фаз на электродвигателе, что может предотвратить выход из строя электродвигателя или рабочего механизма при пробном пуске агрегата;
- устройство имеет малое собственное потребление энергии: катушка пускателя, изменяющего чередование фаз, потребляет энергию только при изменении чередования фаз питающей сети, при необходимости можно изменить чередование фаз вручную после остановки агрегата, снизив тем самым потребление энергии;
- устройство может найти применение, например, в системах пожаротушения, при необходимости экстренного пуска электродвигателя, когда нет времени на проверку или изменение чередования фаз питающей сети.
Источники информации
1. Федосеев A.M. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - с.355.
2. Бессонов Л.А.Теоретические основы электротехники: Электрические цепи: Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. - 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984. - 559 с., ил., с.170-171.