Прибор для измерения напряжения нулевой последовательности и защиты электродвигателя от несимметрии напряжений фаз трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью

Прибор для измерения наиряжения нулевой последовательности и защиты электродвигателя от несимметрии напряжений фаз трехфазной сети перемеииого тока с глухозаземленной нейтралью.
Полезная модель относится к области физики и электротехники, в частности к электрическим измерениям и защите электродвигателей от несимметрии напряжений фаз сети.
Известно устройство для защиты электродвигателя от работы при обрыве и несимметрии напряжений фаз сети (см. Асимметр РА-74/2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 01 КТО. Типография Кироваканского завода «Автоматика. Заказ 303271, Тираж 1000. Дата выпуска асимметра 31.05.1983 г.), содержащее фильтр токов нулевой последовательности, подключенный входом к трехфазной сети переменного тока, а выходом к катушке электромагнитного реле, соединенной с заземлением.
При соединении фазы сети с землей на средней точке фильтра появляется потенциал, реле срабатывает и отключает аварийный электродвигатель от сети.
Педостатками устройства являются следующие.
1.Пе предусмотрен контроль тока и коэффициента несимметрии линии электропередачи.
2.Электродвигатель отключается от сети без выдержки времени, что создает проблемы, связанные с нарущением технологического процесса.
3.Пе предусмотрена сигнализация о том, что электродвигатель работает в аварийном режиме, а после его отключения от сети о том, что данный электропривод выпал из технологического процесса.
Паиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является прибор для измерения напряжения нулевой последовательности в трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью (Богданова П.П., Терехина Л.П., Павлов А.Ф. Измерение несимметрии напряжения в трехфазных сетях с заземленной нейтралью//
Z-:-;Pr:::ia
7 МПК: GUiK 1/36,19/00// G08B 3/00// H02H 7/09
Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства. Сб. науч. тр.: - Ставрополь, ССХИ, 1983, 70 с., с. 37...39.), содержащий фильтр токов нулевой последовательности, выполненный на основе резисторов, соединенных в звезду, подключенный входом к трехфазной сети переменного тока, выходом к первому выводу диагонали переменного тока выпрямительного моста, второй вывод которой соединен с нулевым проводом сети, а в диагональ постоянного тока включены соединенные между собой последовательно миллиамперметр и катушка электромагнитного реле, причем замыкающий контакт электромагнитного реле подключен параллельно миллиамперметру.
При возникновении несимметрии напряжений фаз сети в средней точке звезды резисторов возникает напряжение нулевой последовательности, на величину которого укажет миллиамперметр, протарированный в вольтах или в значениях коэффициента несимметрии сети.
При возникновении тока более 50 мА срабатывает электромагнитное реле и шунтирует миллиамперметр, защищая его от сверхтоков.
Недостатками устройства являются следующие.
1.После срабатывания электромагнитного реле его замыкающий контакт шунтирует миллиамперметр и последний перестает показывать величину несимметрии напряжений фаз сети, вводя в заблуждение персонал, который может посчитать, что несимметрия в сети отсутствует.
2.При срабатывании электромагнитного реле возможен дребезг контакта, что неблагоприятно отражается на работе миллиамперметра, т.к. действительный ток через его катушку может значительно превышать допустимое значение, указываемое стрелкой по шкале прибора. В результате этого возможен его выход из строя. Кроме того, снижается точность измерений.
3.При возникновении недопустимой несимметрии напряжений фаз сети электродвигатель не отключается от аварийной сети.
4. Пе предусмотрена сигнализация о том, что электродвигатель работает в аварийном режиме, а после его отключения от сети - о том, что данный электропривод выпал из технологического процесса.
Перечисленные недостатки обусловливают низкую надежность и ограниченные функциональные возможности прибора. Целью задачи, на решение которой нанравлена настоящая полезная модель, является повышение надежности и расшрфение функциональных возможностей прибора.
Поставленная цель достигается тем, что в приборе для измерения напряжения нулевой последовательности и  электродвигателя от несимметрии напряжений фаз трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью, содержащем фильтр токов нулевой последовательности, выполненный на основе резисторов, соединенных в звезду, подключенный входом к трехфазной сети переменного тока, выходом к первому выводу диагонали переменного тока выпрямительного моста, второй вывод, которой соединен с нулевым проводом сети, а в диагональ постоянного тока включены соединенные последовательно миллиамперметр и катушка электромагнитного реле, связанного с реле времени и магнитным пускателем, причем замыкающий контакт электромагнитного реле одним выводом подключен к точке соединения первого вывода миллиамперметра с катушкой электромагнитного реле, второй вывод замыкающего контакта электромагнитного реле соединен через катушку ревуна, параллельно которой подключена катушка реле времени, с вторым выводом миллиамперметра, параллельно миллиамперметру подключен конденсатор, а размыкающий контакт с выдержкой времени на размыкание включен в цепь питания катушки магнитного пускателя.
По имеющимся у автора сведениям совокупность существенных признаков, гарантирующих сз цность заявленной полезной модели, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «новизна.
Предлагаемый прибор для измерения напряжения нулевой последовательности и защиты электродвигателя от несимметрии напряжений фаз трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью содержит фильтр напряжений нулевой последовательности, соединенный последовательно с выпрямительным мостом, в диагональ постоянного тока которого включены соединенные между собой последовательно катзш1ка электромагнитного реле и миллиамперметр, причем миллиамперметр шунтирован конденсатором и цепью из последовательно включенных контакта электромагнитного реле и  , параллельно которой подключена катушка реле времени, а размыкающий контакт с выдержкой времени на размыкание включен в цепь управления катушки магнитного пускателя.
Прибор имеет следующие достоинства.
1.Миллиамперметр через замыкающий контакт электромагнитного реле шунтирован цепью, состоящей из двух параллельно соединенных кат тпек: ревуна и реле времени. В результате при срабатывании электромагнитного реле миллиамперметр продолжает работать, но на расширенном диапазоне токов. Таким образом, распшряются пределы измерений прибора.
2.Подключение параллельно миллиамперметру конденсатора позволило устранить дребезг стрелки миллиамперметра при измерении пульсирующего однополярного тока нулевой последовательности и оценивать истинное значение несимметрии и коэффициента несимметрии по действующему значению тока даже при дребезге контакта электромагнитного реле.
3.Данный прибор позволяет отключать электродвигатель от сети при возникновении недопустимой несимметрии с  выдержкой времени, достаточной для завершения всего или части технологического процесса.
4.При возникновении в сети недопустимой несимметрии прибор включает ревун, который продолжает работать после отключения электродвигателя, сигнализируя о его аварийном отключении и прерывании технологического процесса.
Достигнутые положительные технические эффекты позволили повысить надежность и расщирить фз нкциональные возможности прибора.
Совокупность существенных признаков, характеризующих полезную модель, может быть многократно использована в электротехнике и физике, в частности в области измерений токов и напряжений нулевой последовательности
И для защиты электродвигателя от работы при недопустимой несимметрии напряжений или при обрыве фаз сети.
Сущность полезной модели поясняется чертежом (фиг. 1)
Прибор содержит фильтр 1 токов нулевой последовательности, выполненный на основе резисторов 2, 3, 4, соединенных в звезду. Вход фильтра 1 подключен к трехфазной сети переменного тока А, В, С, N с глухозаземленной нейтралью, а его выход, т.е. средняя точка N звезды резисторов, подключена через диагональ переменного тока выпрямительного моста 5 к нейтрали N сети. К диагонали постоянного тока выпрямительного моста 5 подключены последовательно соединенные катущка 6 электромагнитного реле и миллиамперметр 7. Параллельно миллиамперметру, который имеет два диапазона измерений, подключены конденсатор 8 и соединенные между собой последовательно замыкающий контакт 9 электромагнитного реле и катушка ревуна 10, параллельно которой подключена катушка 11 реле времени.
В цепь управления катзтакой 12 магнитного пускателя включен размыкающий контакт 13с выдержкой времени на размыкание реле времени. Миллиамперметр может быть протарирован в миллиамперметрах, вольтах или в значениях коэффициента несимметрии сети.
Прибор для измерения напряжения нулевой последовательности и защиты электродвигателя от несимметрии напряжений фаз трехфазной сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью работает следующим образом.
При подключении входа звезды 1 резисторов к клеммам А, В, С, N симметричной сети переменного тока потенциал на средней точке N звезды резисторов 2, 3, 4 относительно нулевого провода N будет равен нулю. Миллиамперметр 7 покажет нулевое значение, а катушка 6 реле будет работать без тока в ждущем режиме. Катушки 10 ревуна и 11 реле времени также работают без тока в жд5Ш|ем режиме, а размыкающий контакт 13 с выдержкой времени на размыкание не препятствует нормальной работе катушки 12 магнитного пускателя и электродвигателя (силовые контакты магнитного пускателя и электродвигатель на схеме не показаны).
При возникновении недопустимой несимметрии напряжений фаз А, В, С в контролируемой сети трехфазного переменного тока с глухозаземленной нейтралью (т.е. согласно ГОСТ 13109-97 более 4%,) или при обрыве одной из фаз сети в средней точке N фильтра напряжений нулевой последовательности относительно нулевого провода N появляется потенциал. По катушке 6 электромагнитного реле и миллиамперметру 7 потечет ток и по показаниям последнего производится оценка степени несимметрии напряжений фаз сети. Одновременно срабатывает электромагнитное реле и замыкает контакт 9, в результате чего катупши 10 и 11 получают питание. Ревун включает звуковой сигнал, а реле времени начинает отсчет выдержки времени. По истечении выдержки времени размыкающий контакт 13с выдержкой времени на размыкание размыкается и отключает электродвигатель от сети. Ревун и миллиамперметр продолжают работать. При этом миллиамперметр автоматически переходит на второй (расширенный) диапазон измерений, что предохраняет его от сгорания, а ревун сигнализирует об аварийном отключении электродвигателя и выпадении данного электропривода из технологической цепочки. Расширение диапазона измерений позволило не отключать миллиамперметр от сети, например, путем его шунтирования, а осуществлять непрерывный контроль качества электроэнергии в сети. Конденсатор 8 выполняет функции накопительного и сглаживает пульсации тока на миллиамперметре, повышая точность и следовательно надежность измерений даже при дребезге реле.
Таким образом, отключение электродвигателя от сети с выдержкой времени, применение звуковой сигнализации о возникновении аварийной ситуации, шунтирование миллиамперметра конденсатором, обеспечивающим более точное измерение, и катушками 10, 11 для расширения диапазона измерений, обеспечивают достижение поставленной цели: повышение надежности и расширение функциональных возможностей прибора.