УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
DEVICE TO PROTECT THREE-PHASE MOTORS AGAINST INCOMPLETE-PHASE CONDITIONS IN ELECTRIC CIRCUIT

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты группы трехфазных электродвигателей от неполнофазных режимов в электрической сети.
Известно устройство для защиты трехфазных электродвигателей от неполнофазных режимов в питающей сети /1/, принятое за прототип, содержащее электромагнитный пускатель, силовые контакты которого включены между электродвигателем и сетью, фильтр симметричных составляющих, входом своим подключенный к фазам сети, три электромагнитных реле, включенных между нулем и каждой из фаз сети, второй электромагнитный пускатель и преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, между выходом которого и клеммами электродвигателя включены силовые замыкающие контакты второго электромагнитного пускателя, два замыкающих контакта которого введены между входными клеммами преобразователя и концами цепи, состоящей из последовательно включенного размыкающего контакта первого электромагнитного пускателя и катушки второго, общие узлы которых подключены к нулю и общей точке, образованной тремя размыкающими контактами электромагнитных реле, при этом размыкающий контакт электромагнитного реле, контролирующего третью фазу сети, подключен через второй замыкающий контакт электромагнитного реле, контролирующего первую фазу к первой фазе сети, соответственно размыкающий контакт второго реле через замыкающий контакт третьего реле - к третьей фазе, а размыкающий контакт первого реле через замыкающий контакт второго реле - ко второй фазе, кроме этого, катушка первого электромагнитного пускателя через дополнительный размыкающий контакт второго электромагнитного пускателя подключена к выходу фильтра симметричных составляющих, включенного по схеме фильтра напряжений прямой последовательности.
Недостатком данного устройства является его нечувствительность к неполнофазным режимам, происходящим за местом установки фильтра напряжений прямой последовательности, а также невозможность осуществления защиты группы электродвигателей.
Задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства защиты за счет повышения чувствительности к неполнофазным режимам и обеспечения нормальной работы группы электродвигателей при неполнофазных режимах в электрической сети.
Указанная задача решается тем, что в устройство для защиты группы трехфазных электродвигателей от неполнофазных режимов в электрической сети, содержащее три электромагнитных реле, включенных между нулем и каждой из фаз сети, фильтр напряжений прямой последовательности, входом своим подключенный к фазам сети, два электромагнитных пускателя, силовые контакты одного из которых включены между электродвигателем и сетью, а катушка через размыкающий контакт второго электромагнитного пускателя присоединена к выходу фильтра напряжений прямой последовательности, преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, между выходом которого и клеммами электродвигателя включены силовые замыкающие контакты второго электромагнитного пускателя, два замыкающих контакта которого введены между входными клеммами преобразователя и концами цепи, состоящей из последовательно включенного размыкающего контакта первого электромагнитного пускателя и катушки второго, общие узлы которых подключены к нулю и общей точке, образованной тремя размыкающими контактами электромагнитных реле, при этом размыкающий контакт электромагнитного реле, контролирующего третью фазу сети, подключен через замыкающий контакт электромагнитного реле, контролирующего первую фазу, к первой фазе сети, соответственно размыкающий контакт второго реле через замыкающий контакт третьего реле - к третьей фазе, а размыкающий контакт первого реле через замыкающий контакт второго реле - ко второй фазе, введены фильтры токов обратной последовательности, количество которых равно количеству защищаемых электродвигателей, а также электромагнитные реле, по два на каждый электродвигатель и электромагнитные пускатели, по два (первый и второй) на каждый электродвигатель плюс один на всю группу защищаемых электродвигателей, при этом фильтры токов обратной последовательности входом своим подключены к фазам электрической сети, питающей каждый из двигателей, к выходу каждого фильтра подключено электромагнитное реле, размыкающий контакт которого последовательно соединен с, соответствующими данному электродвигателю, размыкающим контактом второго электромагнитного пускателя и катушкой первого электромагнитного пускателя, данная цепочка подключена между фазным и нулевым проводом электрической сети, при этом силовые контакты первого магнитного пускателя включены между электрической сетью и клеммами соответствующего электродвигателя, по одному замыкающему контакту каждого из трех электромагнитных реле, включенных между нулем и каждой из фаз сети, соединены последовательно между собой и подключены между фазой электрической сети и общей точкой, образованной размыкающими контактами первых магнитных пускателей, при этом каждый из размыкающих контактов соединен последовательно с одним из дополнительно введенных электромагнитных реле (количество которых равно количеству защищаемых электродвигателей), вторые выводы которых присоединены к нулю, по одному замыкающему контакту каждого из этих электромагнитных реле соединены между собой параллельно и подключены к трем параллельно соединенным размыкающим контактам электромагнитных реле, включенных между нулем и каждой из фаз сети, при этом к одной из общих точек, образованной этими параллельно соединенными контактами, подключены замыкающий контакт электромагнитного реле, включенного между первой фазой и нулем, подключенный к первой фазе, замыкающий контакт электромагнитного реле, включенного между второй фазой и нулем, подключенный ко второй фазе и замыкающий контакт электромагнитного реле, включенного между третьей фазой и нулем, подключенный к третьей фазе, а к другой общей точке подключены по одному размыкающему контакту первых электромагнитных пускателей, по одному замыкающему контакту вторых электромагнитных пускателей и один из двух замыкающих контактов электромагнитного пускателя, дополнительно введенного для всей группы защищаемых электродвигателей, соединенный со входом преобразователя однофазного напряжения в трехфазное, при этом второй замыкающий контакт этого электромагнитного пускателя также подключен ко входу преобразователя и затем соединен с нулем, а каждый из размыкающих контактов первых электромагнитных пускателей соединен последовательно со второй соответствующей данному электродвигателю катушкой электромагнитного пускателя, вторые выводы которых подключены к нулю, вторые выводы замыкающих контактов вторых электромагнитных пускателей при этом объединены и подключены к катушке электромагнитного пускателя, дополнительно введенного для всей группы защищаемых электродвигателей, которая вторым своим выводом подключена к нулю, между клеммами защищаемых электродвигателей и выходом преобразователя однофазного напряжения в трехфазное включены соответствующие данному электродвигателю силовые замыкающие контакты каждого второго электромагнитного пускателя.
На чертеже представлено устройство для защиты группы, состоящей из трех трехфазных электродвигателей, от неполнофазных режимов в электрической сети.
Устройство для защиты группы из трех трехфазных электродвигателей от неполнофазных режимов в электрической сети включает в себя фильтры токов обратной последовательности 1, 2, 3, к выходу фильтра 1 подключено электромагнитное реле 4, к выходу фильтра 2 подключено электромагнитное реле 5, к выходу фильтра 3 подключено электромагнитное реле 6. Контакт 7 электромагнитного реле 4 соединен последовательно с контактом 8 электромагнитного пускателя 9 и катушкой электромагнитного пускателя 10, чьи контакты 11 включены в цепь питания электродвигателя 12, контакт 13 электромагнитного реле 5 соединен последовательно с контактом 14 электромагнитного пускателя 15 и катушкой электромагнитного пускателя 16, чьи контакты 17 включены в цепь питания электродвигателя 18, контакт 19 электромагнитного реле 6 соединен последовательно с контактом 20 электромагнитного пускателя 21 и катушкой электромагнитного пускателя 22, чьи контакты 23 включены в цепь питания электродвигателя 24. Контакт 25 электромагнитного реле 26 соединен последовательно с контактом 27 электромагнитного реле 28 и контактом 29 электромагнитного реле 30. Контакт 31 электромагнитного пускателя 10 соединен последовательно с электромагнитным реле 32, контакт 33 электромагнитного пускателя 16 соединен последовательно с электромагнитным реле 34, контакт 35 электромагнитного пускателя 22 соединен последовательно с электромагнитным реле 36. Контакт 37 электромагнитного реле 32, контакт 38 электромагнитного реле 34, контакт 39 электромагнитного реле 36, контакт 40 электромагнитного реле 26, контакт 41 электромагнитного реле 28 и контакт 42 электромагнитного реле 30 соединены между собой параллельно. От первой фазы к этой группе параллельно соединенных контактов подключен контакт 43 электромагнитного реле 26, от второй фазы контакт 44 электромагнитного реле 28 и от третьей фазы контакт 45 электромагнитного реле 30. Контакт 46 электромагнитного пускателя 10 соединен последовательно с катушкой электромагнитного пускателя 9. контакт 47 электромагнитного пускателя 16 соединен последовательно с катушкой электромагнитного пускателя 15, контакт 48 электромагнитного пускателя 22 соединен последовательно с катушкой электромагнитного пускателя 21. Контакт 49 электромагнитного пускателя 9, контакт 50 электромагнитного пускателя 15 и контакт 51 электромагнитного пускателя 21 соединены между собой параллельно. Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное 52 через контакты 53 электромагнитного пускателя 54 получает питание и через контакты 55 электромагнитного пускателя 9 питает электродвигатель 12, через контакты 56 электромагнитного пускателя 15 питает электродвигатель 18, через контакты 57 электромагнитного пускателя 21 питает электродвигатель 24 при возникновении неполнофазного режима в электрической сети.
Устройство для защиты группы из трех трехфазных электродвигателей от неполнофазных режимов в электрической сети работает следующим образом.
В нормальном режиме работы сети включение электродвигателей обеспечивается подачей напряжения на вход схемы посредством коммутационных аппаратов, которые на чертеже не показаны. При этом получают питание фильтры токов обратной последовательности 1, 2, 3, на выходе которых в нормальном режиме работы сети напряжение равно нулю. Электромагнитные реле 4, 5, 6 обесточены, и через их размыкающие контакты 7, 13, 19 и замкнутые контакты 8, 14, 20 электромагнитных пускателей 9, 15, 21 получают питание катушки электромагнитных пускателей 10, 16, 22, которые замыкают свои силовые контакты 11, 17, 23 и подключают электродвигатели 12, 18, 24 к сети. При этом размыкающие контакты 31 и 46 электромагнитного пускателя 10, размыкающие контакты 33 и 47 электромагнитного пускателя 16 и размыкающие контакты 35 и 48 электромагнитного пускателя 22 разомкнуты, чем осуществляется электрическая блокировка включения электромагнитных реле 32, 34, 36 и электромагнитных пускателей 9, 15, 21. Преобразователь 52 обесточен.
При обрыве одной из фаз питающей сети, от которой получает питание вся группа электродвигателей, например, той, которую контролирует реле 26, на выходах фильтров токов обратной последовательности 1, 2, 3 появляется напряжение, достаточное для срабатывания электромагнитных реле 4, 5, 6. Реле 4, 5, 6 срабатывают, их размыкающие контакты 7, 13, 19 размыкаются, и катушки электромагнитных пускателей 10, 16, 22 обесточиваются, их силовые контакты 16, 21, 26 размыкаются и электродвигатели 12, 18, 24 отключаются от сети. Электромагнитное реле 26 при этом также теряет питание и размыкает свой замыкающий контакт 25, чем прерывает подачу питания на электромагнитные реле 32, 34, 36. Размыкающие контакты 46, 47, 48 электромагнитных пускателей 10, 16, 22 замыкаются и подготавливают цепь питания катушек электромагнитных пускателей 9, 15, 21, которые через контакт 41 и 44 подключаются ко второй здоровой фазе сети. При этом замыкаются контакт 49 электромагнитного пускателя 9, контакт 50 электромагнитного пускателя 15, контакт 51 электромагнитного пускателя 21, катушка электромагнитного пускателя 54 получает питание и своими контактами 53 подключает преобразователь однофазного напряжение в трехфазное 52, который через замкнутые силовые контакты 55, 56, 57 электромагнитных пускателей 9, 15, 21 соответственно подает полнофазное питание на электродвигатели 12, 18, 24. Одновременно с этим контактами 8, 14, 20 осуществляется электрическая блокировка включения катушек электромагнитных пускателей 10, 16, 22.
При восстановлении поврежденной фазы включается реле 26 и своим контактом 41 разрывает цепь питания катушек электромагнитных пускателей 9, 15, 21. Катушки электромагнитных пускателей 10, 16, 22 получают питание, и далее схема функционирует, как при нормальном режиме работы сети. Аналогично схема работает при разрыве любой другой фазы сети.
Если обрываются две фазы сети, от которых получает питание вся группа электродвигателей, например, те, которые контролируют электромагнитные реле 26 и 28, то электродвигатели отключаются от поврежденной сети, катушки электромагнитных пускателей 10, 16, 22 отключаются, цепи питания катушек электромагнитных пускателей 9, 15, 21 разблокируются. Через контакты 42 и 45 катушки электромагнитных пускателей 9, 15, 21 подключаются к здоровой фазе сети и своими контактами 49, 50, 51 подают питание на катушку электромагнитного пускателя 54, которая контактами 53 включает преобразователь 52 в работу, через замкнутые контакты 55, 56, 57 электромагнитных пускателей 9, 15, 21 преобразователь 52 подает полнофазное питание на электродвигатели 12, 18, 24.
Восстановление полнофазного режима в сети приведет к отключению катушек 9, 15, 21 и включению катушек 10, 16, 22 с последующим подключением электродвигателей к исправной сети.
Аналогичные переключения произойдут и при одновременном разрыве любых двух других фаз сети, питающей всю группу электродвигателей.
При возникновении неполнофазного режима в электрической сети за местом установки фильтров токов обратной последовательности 1, 2, 3, например за местом установки фильтра 1, на выходе фильтра 1 появляется напряжение, что приводит к срабатыванию реле 4 и отключению электродвигателя 12 от сети. Электродвигатели 18 и 24 при этом продолжают нормально работать, получая питание непосредственно от сети, поскольку их цепи исправны, и на выходах фильтров 2 и 3 напряжения отсутствует. Электромагнитные реле 26, 28, 30 получают питание и замыкают свои контакты 25, 27, 29. Контакты 33 и 35 электромагнитных пускателей 16 и 22 разомкнуты, так как катушки этих пускателей находятся под напряжением, и реле 34 и 36 обесточены. Так как катушка электромагнитного пускателя 10 отключена, то его контакт 31 замкнут и подает питание на электромагнитное реле 32, которое замыкает свой контакт 37. Через замкнутые контакты 43, 44, 45 электромагнитных реле 26, 28, 30 соответственно замкнутый контакт 37 электромагнитного реле 32 и контакт 46 электромагнитного пускателя 10 питание поступает на катушку 9, которая, в свою очередь, замыкая контакт 49, подключает катушку 54 и через ее контакты 53 преобразователь однофазного напряжения в трехфазное 52, который через замкнутые контакты 55 электромагнитного пускателя 9 подает полнофазное питание на электродвигатель 12. Силовые контакты 56 и 57 электромагнитных пускателей 15 и 21 при этом разомкнуты, так как их катушки обесточены, за счет разомкнутых контактов 47, 48 электромагнитных пускателей 16 и 21.
Если неполнофазный режим возникнет за местом присоединения фильтров 2 или 3, в схеме произойдут аналогичные переключения. При этом электродвигатели, цепи питания которых исправны, будут продолжать получать питание непосредственно от сети, а те электродвигатели, в цепи питания которых произошел обрыв, будут переведены в полнофазный режим посредством преобразователя однофазного напряжения в трехфазное.
Источник информации
1. Патент Российской Федерации №2204190, кл. Н02Н 7/08, 7/09, БИ №13, 2003 г. - прототип.