УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕПОЛНОФАЗНОГО РЕЖИМА
DEVICE FOR PROTECTION OF THREE-PHASE ELECTRIC MOTOR AGAINST OPEN-PHASE MODE

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к защите электродвигателей от несимметрии питающих напряжений, а также от увеличения тока в фазах при перегрузках, может быть использовано при защите генераторов транспортных средств и линий электропередач.
Известно устройство для защиты электродвигателя, содержащее фильтр напряжения обратной последовательности, к входам которого подключены три резистора, один из которых термозависимый и имеет непосредственную связь с обмоткой электродвигателя, причем вторые выводы резисторов соединены с местами соединения двух катушек, из которых состоит каждая фазная обмотка электродвигателя [1].
Недостатком этого устройства является сложность монтажа из-за необходимости соединения обмоток электродвигателя с фильтром напряжения обратной последовательности.
Наиболее близким к изображению по технической сущности является устройство защиты потребителей электрической энергии, содержащее фильтр напряжения обратной последовательности, состоящий из резисторов, первого и второго конденсаторов, двух токовых герконовых реле, двух трансформаторов тока и входящих в состав реагирующего элемента выпрямительного моста, третьего и четвертого конденсатора, дополнительного резистора и порогового элемента, причем первичные обмотки трансформаторов тока включены в два фазных провода, к вторичным обмоткам подключены обмотки токовых герконовых реле, замыкающие контакты которых включены параллельно резисторам фильтра напряжения обратной последовательности, к выходу которого подключен выпрямительный мост, к выходу моста параллельно подключены третий конденсатор, дополнительный резистор и через пороговый элемент, зашунтированный четвертым конденсатором, исполнительный элемент [2].
Недостатком известной схемы является невозможность срабатывания устройства при обрыве фазы питающей сети за местом подключения фильтра напряжения обратной последовательности.
Задача изобретения - повышение надежности работы устройства за счет срабатывания при обрыве фазы питающей сети за местом подключения фильтра напряжения обратной последовательности.
Поставленная задача достигается тем, что данное устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима, содержащее фильтр напряжения обратной последовательности, состоящий из резисторов, первого и второго конденсаторов, двух токовых герконовых реле, двух трансформаторов тока и входящих в состав реагирующего элемента выпрямительного моста, третьего и четвертого конденсатора, дополнительного резистора и порогового элемента, причем первичные обмотки трансформаторов тока включены в два фазных провода, к вторичным обмоткам подключены обмотки токовых герконовых реле, замыкающие контакты которых включены параллельно резисторам фильтра напряжения обратной последовательности, к выходу которого подключен выпрямительный мост, к выходу моста параллельно подключены третий конденсатор, дополнительный резистор и через пороговый элемент, зашунтированный четвертым конденсатором, исполнительный элемент, контакт которого включен в цепи катушки магнитного пускателя, в фазах питающей линии установлены три трансформатора, преобразующие ток в напряжение, обмотки которых соединены в звезду и подключены к входу фильтра напряжения обратной последовательности.
На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима; на фиг.2 - векторная диаграмма в нормальном режиме работы электродвигателя; на фиг.3 - векторная диаграмма в аварийном режиме работы электродвигателя.
Устройство для защиты трехфазного электродвигателя 7 от неполнофазного режима (фиг.1) содержит фильтр напряжения обратной последовательности 1, имеющий два плеча, в одном из которых последовательно включены конденсатор 2 и резистор 3, а в другом последовательно соединены конденсатор 4 и резисторы 5 и 6. В одной фазе электродвигателя 7 установлен трансформатор тока 8, к вторичной обмотке которого подключена обмотка реле с герконом 9, контакты которого шунтируют резистор 5. В другой фазе электродвигателя 7 установлен трансформатор тока 10, к вторичной обмотке которого подключена обмотка второго реле с герконом 11, контакты которого шунтируют резистор 6. К выходам фильтра напряжения обратной последовательности 1 подключен реагирующий элемент 12, содержащий выпрямительный диодный мост 13, к которому подключены конденсатор 14, резистор 15 и через пороговый элемент 16, зашунтированный конденсатором 17, исполнительный элемент - выходное реле 18, контакты которого 24 воздействуют на катушку пускателя 23, силовые контакты 19 которого подключают электродвигатель 7. К входам фильтра напряжения обратной последовательности 1 подключены трансформаторы 20, 21 и 22, преобразующие ток в напряжение, обмотки которых соединены в звезду.
Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима работает следующим образом.
После включения силовых контактов пускателя 19 по силовым цепям электродвигателя 7 протекает симметричный номинальный трехфазный ток. При этом вторичный ток трансформатора 8 и 10 тока не достаточен для замыкания контактов токовых реле с герконами 9 и 11. Поскольку к фильтру напряжения обратной последовательности 1 подводится симметричное напряжение от трансформаторов 20, 21, 22, преобразующих ток в напряжение, то на его выходе появляется очень малое напряжение небаланса, обусловленное разбросом параметров деталей фильтра (потенциалы точек m и n на топографической диаграмме фиг.2 совпадают). В реагирующем элементе 12 конденсатор 14 через диодный мост 13 заряжается до напряжения небаланса. Это напряжение недостаточно для открытия порогового элемента 16, и исполнительный элемент - выходное реле 18 не срабатывает.
Кратковременная несимметрия питающего напряжения приводит к несимметрии фазных токов и к увеличению напряжения на выходе диодного моста 13, но зарядка конденсатора 14 происходит с выдержкой времени, поэтому пороговый элемент 16 не успевает открыться, выходное реле 18 не срабатывает. После восстановления питающего напряжения конденсатор 14 разряжается на резистор 15.
В том случае, когда в силовой сети возникают высокочастотные колебания, конденсатор 14 не может их отфильтровать, что может вызвать ложное открытие порогового элемента 16 и срабатывание выходного реле 18. Чтобы пороговый элемент 16 ложно не срабатывал, его шунтируют конденсатором 17.
Длительная несимметрия питающего напряжения приводит к несимметрии фазных токов электродвигателя и к несимметрии напряжений на выходе трансформаторов, преобразующих ток в напряжение. Это несимметричное напряжение прикладывается к входу фильтра напряжения обратной последовательности и приводит к увеличению напряжения на выходе фильтра напряжения обратной последовательности 1. При этом через диодный мост 13 заряжается конденсатор 14. Когда напряжения на конденсаторе 14 достигает значение открытия порогового элемента 16, скачкообразно уменьшается сопротивление порогового элемента 16. Тогда конденсатор 14 разряжается через пороговый элемент 16 на исполнительный элемент - выходное реле 18, контакты которого 24 размыкают цепь катушки 23 магнитного пускателя, силовые контакты которого 19 отключают двигатель 7.
В тех случаях, когда происходит симметричная перегрузка электродвигателя 7, либо обрывается фаза в самой обмотке электродвигателя 7, ток в фазах возрастает. Тогда увеличивается и вторичный ток трансформаторов 8 или 10 тока, токовые реле с герконом 9 и 11 срабатывают каждый полупериод тока промышленной частоты. Один или оба резистора 5 и 6 каждый полупериод шунтируются, фильтр напряжения обратной последовательности 1 разбалансируется. При этом увеличивается напряжение на выходе фильтра напряжения обратной последовательности, конденсатор 14 через диодный мост 13 заряжается до напряжения открытия порогового элемента 16. Тогда исполнительный элемент - реле 18 срабатывает и отключает через силовые контакты пускателя 19 электродвигатель 7.
В нормальном режиме работы электродвигателя 7 ток во всех фазах одинаков, поэтому напряжение на выходе трансформаторов, преобразующих ток в напряжение, симметрично. В результате на входе фильтра напряжения обратной последовательности 1 напряжение во всех фазах одинаково, и точки m и n совпадают на векторной диаграмме (фиг.2).
При обрыве, например, фазы В питающей сети за местом подключения фильтра напряжения обратной последовательности 1 исчезает ток в фазе В, в результате чего исчезает напряжение на трансформаторе 21, преобразующим ток в напряжение этой фазы. К входу фильтра напряжения обратной последовательности 1 приложено несимметричное напряжение, он разбалансируется, между точками m и n появляется напряжение (фиг.3), сработает пороговый элемент 16, сработает выходное реле 18 и разомкнет свои контакты 24 в цепи катушки магнитного пускателя 23, его силовые контакты 19 разомкнутся, отключив электродвигатель 7.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР по заявке №2944682/24-07, кл. Н02Н 7/08, от 29.12.80.
2. Авторское свидетельство СССР №1053209, кл. Н02Н 7/08, от 12.03.82.