УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
DEVICE FOR THREE-PHASE ELECTRIC MOTOR PROTECTION

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано в качестве устройства для защиты трехфазного электродвигателя от повреждений.
Известно устройство защиты электродвигателей от междуфазных замыканий [Басе Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем. Москва, из-во МЭИ, 2002 г.], содержащее три реле тока, которые подключены к трансформаторам тока соответствующей фазы, трансформаторы тока установлены со стороны ввода питания электродвигателя и его нулевых выводов.
Недостатком этого устройства является выполнение его на трансформаторах тока, что не экономично.
Известно устройство защиты трехфазного электродвигателя [KZ 19885 А, Н02Н 7/08 (2006.01), опубл. 15.08.2008], выбранное в качестве прототипа, содержащее исполнительный орган и для каждой фазы геркон с первой обмоткой управления и элемент ПАМЯТЬ, подключенный к контактам геркона. Элемент ИЛИ, входами подключен к выходам элементов ПАМЯТЬ, а выходом - к исполнительному органу. Каждый геркон снабжен второй обмоткой управления, причем первая обмотка геркона подключена в рассечку проводника соответствующей фазы ввода электродвигателя, а вторая - в рассечку проводника той же фазы нулевого вывода.
Недостатком этого устройства является невозможность выявления обрыва фазы.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей путем выявления не только междуфазных замыканий внутри электродвигателя, но и обрыва фаз.
Предложенное устройство для защиты трехфазного электродвигателя, также как и в прототипе, содержит исполнительный орган, подключенный к выходу элемента ИЛИ, первый, второй и третий герконы с обмотками управления, подключенными в рассечку токопроводов соответствующих фаз ввода электродвигателя, и первый, второй и третий элементы ПАМЯТЬ, подключенные к контактам первого, второго и третьего герконов соответственно.
Согласно изобретению дополнительно введен четвертый геркон с замыкающими контактами с первой, второй, третьей и четвертой обмотками управления, из которых первая и вторая обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны выключателя, а третья и четвертая обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны нулевых выводов электродвигателя. Первая и вторая обмотки управления включены встречно третьей и четвертой обмоткам управления. Четвертый геркон через четвертый элемент ПАМЯТЬ подключен к элементу ИЛИ. Первый, второй, третий элементы ПАМЯТЬ соответственно подключены к первому, второму, третьему элементам НЕ, которые соединены с элементом ИЛИ. Выход исполнительного органа подключен к выключателю электродвигателя.
Использование первого, второго, третьего и четвертого геркона с замыкающими контактами с первой, второй, третьей и четвертой обмотками управления дает возможность не только выявлять и отключать повреждения в обмотке и соединительных проводах электродвигателя при междуфазных замыканиях, но и при обрыве фаз.
На фиг. 1 показана функциональная схема устройства.
Устройство (фиг. 1) для защиты трехфазного электродвигателя содержит первый 1, второй 2 и третий 3 герконы с замыкающими контактами и с обмотками управления. Герконы расположены в магнитном поле токопроводов фаз А (В, С) со стороны выключателя 4 электродвигателя 5. Обмотки управления каждого геркона включены в рассечку токопроводов соответствующих фаз электродвигателя 5. Первый 6 (П1), второй 7 (П2) и третий 8 (П3) элементы ПАМЯТЬ входами подключены соответственно к первому 1, второму 2 и третьему 3 герконам. Выходы первого 6 (П1), второго 7 (П2) и третьего 8 (П3) элементов ПАМЯТЬ подключены соответственно к первому 9 (НЕ1), второму 10 (НЕ2) и третьему 11 (НЕ3) элементам НЕ. Четвертый геркон 12 с замыкающими контактами выполнен с первой 13, второй 14, третьей 15 и четвертой 16 обмотками управления. Первая 13 и вторая 14 обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны выключателя 4, а третья 15 и четвертая 16 обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны нулевых выводов электродвигателя 5. Первая 13 и вторая 14 обмотки управления включены встречно третьей 15 и четвертой 16 обмоткам управления. Четвертый элемент ПАМЯТЬ 17 (П4) подключен к четвертому геркону 12. Первый 9 (НЕ1), второй 10 (НЕ2), третий 11 (НЕ3) элементы НЕ и четвертый элемент ПАМЯТЬ 17 (П4) выходами подключены через элемент ИЛИ 18 (ИЛИ) к исполнительному органу 19 (ИО). Выход исполнительного органа 19 (ИО) подключен к выключателю 4.
В качестве первого 1, второго 2 и третьего 3 герконов могут быть использованы герконы типа КЭМ-2, а четвертого геркона 12 - КЭМ-1. Обмотки промежуточного реле типа РП-16-1 могут быть использованы для выполнения первой 13, второй 14, третьей 15 и четвертой 16 обмоток управления. Первый 6 (П1), второй 7 (П2), третий 8 (П3) и четвертый 17 (П4) элементы ПАМЯТЬ, первый 9 (НЕ1), второй 10 (НЕ2) и третий 11 (НЕ3) элементы НЕ, элемент ИЛИ 18 могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. В качестве исполнительного органа 19 (ИО) может быть использовано промежуточное реле РП-16-1. В качестве выключателя 4 может быть использован выключатель типа BB/TEL-10-20/1000У2.
Устройство работает следующим образом.
хх
В режиме нагрузки, холостого хода и пуска электродвигателя 5 токи в обмотках четвертого геркона 12 одинаковы и результирующее магнитное поле вызвано только небалансом, причем от небаланса оно отстроено, четвертый геркон 12 не срабатывает. Контакты первого 1, второго 2, третьего 3 герконов замыкаются, так как герконы настроены на срабатывание при 0,5I, сигналы от них поступают на первый 6 (П1), второй 7 (П2), третий 8 (П3) элементы ПАМЯТЬ, а затем на первый 9 (НЕ1), второй 10 (НЕ2), третий 11 (НЕ3) элементы НЕ, защита не срабатывает.
При междуфазном коротком замыкании внутри электродвигателя 5 или в соединительном кабеле, например между фазами А и С, ток в первой 13 и второй 14 обмотках управления становится значительно больше, чем в третьей 15 и четвертой 16 обмотках управления соответственно. Действующая на четвертый геркон 12 разность магнитных потоков управляющих обмоток превосходит уставку срабатывания, и четвертый геркон 12 замыкает контакты, подавая сигнал на четвертый элемент ПАМЯТЬ 17 (П4), а затем на элемент ИЛИ 18 (ИЛИ). С элемента ИЛИ 18 (ИЛИ) сигнал через исполнительный орган 19 (ИО) поступает на выключатель 4.
При обрыве одной из фаз электродвигателя 5, например фазы С, ток в обмотке управления третьего геркона 3 станет равен нулю, вследствие чего магнитный поток также будет равен нулю. Контакты третьего геркона 3 разомкнутся, сигнал через третий элемент ПАМЯТЬ 8 (П3) перестает поступать на третий элемент НЕ 11 (НЕ3). На входе элемента ИЛИ 18 (ИЛИ) появляется сигнал. Элемент ИЛИ 18 (ИЛИ) через исполнительный орган 19 (ИО) подает сигнал на отключение выключателя 4.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет своевременно выявлять и отключать обрыв фаз и междуфазные замыкания внутри электродвигателя.