Устройство для управления трехфазной и однофазной нагрузками по силовой четырехпроводной сети
DEVICE FOR CONTROLLING THREE-PHASE AND SINGLE-PHASE LOADS THROUGH POWER FOUR-WIRE MAIN

Изобретение относится к области электротехники, в частности для управления скважинными насосными установками с подогревом труб, проходящих по поверхности земли, от обмерзания.
Известно устройство защиты электродвигателя по напряжению нулевой последовательности [1]. Устройство содержит защитный аппарат, кнопочную станцию, трехфазный магнитный пускатель, соединенный с трехфазным электродвигателем, к выводам которого подключены три конденсатора, соединенные, в звезду с искусственной нулевой точкой, между искусственной нулевой точкой и нулевым проводом включено реле напряжения.
Недостатком данного устройства является невозможность управления в разное время трехфазным электродвигателем и однофазной нагрузкой.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для управления трехфазной и однофазной нагрузками по силовой четырехпроводной сети [2], содержащее на входе линии электропередачи защитный аппарат, трехфазный магнитный пускатель, соединенный с подключенной в конце линии трехфазной нагрузкой, к выводам которой подключены три конденсатора, соединенные в звезду с искусственной нулевой точкой, между которой и нулевым проводом включен нагреватель, а в начале линии между фазным и нулевым проводом подключена цепочка из последовательно соединенных датчика наружной температуры и катушки однофазного магнитного пускателя, контакт которого включен параллельно контактам одной из фаз трехфазного магнитного пускателя.
Недостатком данного устройства является возможность одновременного включения трехфазного и однофазного магнитных пускателей при низких температурах окружающей среды, отсутствие сигнализации работы однофазного нагревателя и отсутствие защиты электродвигателя от обрыва фазного провода.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для управления трехфазной и однофазной нагрузками по силовой четырехпроводной сети, содержащее на входе линии электропередачи защитный аппарат, трехфазный магнитный пускатель, соединенный с подключенной в конце линии трехфазной нагрузкой, к входам которой подключены три конденсатора, соединенные в звезду с искусственной нулевой точкой, между которой и нулевым проводом включен нагреватель, а в начале линии между фазным и нулевым проводом подключена первая цепочка из последовательно соединенных размыкающего вспомогательного контакта трехфазного пускателя, датчика наружной температуры и катушки однофазного магнитного пускателя, контакт которого включен параллельно контактам одной из фаз трехфазного магнитного пускателя, и в начале линии в рассечку нулевого провода включено токовое реле, цепочка из последовательно соединенных контактов которого и светового сигнала, включенная параллельно первой упомянутой цепочке, а параллельно световому сигналу через замыкающий вспомогательный контакт трехфазного магнитного пускателя включено реле памяти, контакты которого с последовательно включенным звуковым сигналом подключены между фазным и нулевым проводами.
Предлагаемое изобретение направлено на расширение функциональных возможностей путем исключения одновременного включения трехфазного и однофазного магнитных пускателей при низких температурах окружающей среды, обеспечения сигнализации работы однофазного нагревателя и сигнализации обрыва фазы питающей сети трехфазного потребителя.
Принципиальная схема изобретения представлена на фиг. 1.
Изобретение содержит три фазных провода 1, 2, 3 и нулевой провод - 4, защитный аппарат - 5, трехфазный магнитный пускатель с подключенной на линейное напряжение через схему автоматики 6 катушкой 7, связанной с замыкающим вспомогательным контактом - 8, размыкающим вспомогательным контактом - 9 и силовыми контактами - 10, соединенными через линию электропередачи с трехфазным электродвигателем - 11, к входам которого подключены соединенные в звезду три конденсатора - 12, нулевая точка которых через нагреватель - 13 соединена с нулевым проводом - 4. В начале линии через размыкающий вспомогательный контакт 9 трехфазного магнитного пускателя подключен датчик наружной температуры - 14, соединенный с катушкой - 15 однофазного магнитного пускателя - 16, контакты которого - 17 шунтируют один из силовых контактов - 10 трехфазного магнитного пускателя. В рассечку нулевого провода включена катушка токового реле - 18 с замыкающими контактами - 19. К выходу контактов - 19 включены сигнальная лампа - 20 и через замыкающий вспомогательный контакт - 8 трехфазного магнитного пускателя реле памяти 21, контакты которого - 22 соединены со звуковым сигналом - 23.
Изобретение работает следующим образом. При включении защитного аппарата - 5 и трехфазного магнитного пускателя с силовыми контактами - 10 три фазных провода 1, 2, 3 подключаются к трехфазному электродвигателю - 11, к входам которого подключены три, соединенные в звезду, конденсатора - 12, сумма токов через которые при трехфазном симметричном напряжении равна нулю, поэтому через однофазный нагреватель - 13 ток не протекает. При отключении трехфазного электродвигателя - 11 контактами - 10 трехфазного магнитного пускателя, замыкаются его вспомогательные размыкающие контакты - 9, и когда температура окружающего воздуха ниже заданной, срабатывает датчик наружной температуры - 14 и подает питание на катушку - 15 однофазного магнитного пускателя - 16. Через контакт - 17 однофазного магнитного пускателя по одной фазе - 3 линии электропередачи подается питание на один из конденсаторов - 12 и через него и через нагреватель - 13 протекает ток. От этого тока срабатывает токовое реле - 18 и через его контакты - 19 загорается лампа - 20, сигнализируя о наличии тока через нагреватель.
При включении трехфазного магнитного пускателя одновременно с силовыми контактами - 10 замыкаются его вспомогательные замыкающие контакты - 8. Если оборвется фаза в питающей сети при включенном трехфазном электродвигателе, то на искусственной нулевой точке конденсаторов - 12 появится напряжение (в пределе 110 В). Под действием этого напряжения через нагреватель - 13, через катушку токового реле - 18 будет протекать ток по нулевому проводу - 4, токовое реле замкнет свои контакты - 19 и через них будет протекать ток для горения лампы - 20. Через вспомогательные замыкающие контакты - 8 трехфазного магнитного пускателя срабатывает реле памяти - 21, через контакты которого - 22 сработает звуковой сигнал - 23, указывая на обрыв фазы. Реле памяти - 21 (указательное реле) возвращается в исходное состояние только вручную.
Предлагаемое изобретение направлено на расширение функциональных возможностей схемы путем запрета срабатывания однофазного магнитного пускателя при срабатывании трехфазного магнитного пускателя, дополнительного получения двух сигналов: светового о наличии тока в однофазном нагревателе и одновременно светового и звукового сигналов при обрыве фазного провода в питающей сети при включенном трехфазном электродвигателе.
Использованные источники
1. Грундулис А.О. Защита двигателей в сельском хозяйстве. 2-е изд. - М.: Агропромиздат, 1988. - стр. 30, рис. 7.
2. Патент на изобретение №2516218 H02J 3/24 Устройство для управления трехфазной и однофазной нагрузками по силовой четырехпроводной сети. H02J 3/24. Бюллетень №14 от 20.05.2014.