КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК

Полезная модель относится к электротехнике, предназначена для защиты конденсаторных установок от всех видов перенапряжений и высокочастотных помех в трехфазной электрической сети 0,38 кВ.
Известно устройство компенсатор реактивной мощности, (RU 80712, опубл. 20.02.2009), содержащий косинусный трехфазный конденсатор, контактор. Включающий контакты и элемент управления ими, блок включения контактора, входы которого подключены к выходам трехфазного конденсатора, а выход - к элементу управления контактора, выходы которого подключены к трехфазной электрической сети, причем, в него введен блок контроля напряжений, входы которого подключены к трехфазной электрической сети, а выход соединен с входом блока включения контактора. Блок контроля напряжений содержит три компаратора, схему ИЛИ, исполнительное реле, при этом входы компараторов через последовательно соединенные нагрузочные резисторы и диоды, а также параллельно подключенные конденсаторы подключены к трехфазной электрической сети. Выходы компараторов соединены с входами схемы ИЛИ, выход которой подключен к катушке исполнительного реле, первый вывод замкнутого контакта которого подключен к одному из входов питания блока контроля напряжений, а второй вывод замкнутого контакта реле - к входу блока включения контактора.
Существенным недостатком этого устройства является высокое потребление электроэнергии.
За прототип принимается наиболее близкое по технической сущности к предлагаемой полезной модели комбинированное устройство для защиты конденсаторных установок, (RU 109931, опубл. 27.10.2011) содержащее в каждом фазном проводе дроссель, к концу которого подключен конец конденсатора соответственно, другие концы которых объединены. Дополнительно в устройство ведены варисторы, TVS симметричные диоды, разрядные резисторы, предохранители, разрядник, причем, предохранители подключены своими первыми выводами к трем фазам на входе устройства А, В, С соответственно, а вторые выводы предохранителей подключены к варисторам соединенным по схеме "треугольник", кроме того, параллельно треугольнику из варисторов подключены три варистора соединенных по схеме "звезда", общая точка которой, соединена с нейтральным проводником, причем RC цепи подключены пофазно и соединены по схеме "звезда", состоят из конденсаторов включенного параллельно резисторам, общая точка которых соединена с нейтральным проводником, далее в разрыв каждой фазы включены первым своим выводом дроссели на фазы А, В, С соответственно, а вторые выводы дросселей соединены с выходом устройства и с первыми выводами предохранителей соответственно, кроме того, вторые выводы предохранителей подключены к трем симметричным стабилитронам, включенным по схеме "треугольник", а между нейтральным проводником N, и проводником защитного заземления РЕ включен разрядник, имеющий в своей конструкции искровой промежуток.
Недостатками данного устройства является низкий срок службы конденсаторной установки.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение срока службы конденсаторной установки и снижение потребления электроэнергии.
Для достижения поставленной задачи комбинированное устройство для защиты конденсаторных установок содержит дифференциальный автоматический выключатель, блок управления, контакт двустабильного реле, катушку двустабильного реле, катушку магнитного пускателя, группу силовых контактов магнитного пускателя, группу силовых контактов двустабильного реле, зарядные резисторы, причем дифференциальный автоматический выключатель подключен к фазам и нейтрали электрической сети. К нейтрали и любой фазе на выходе дифференциального автоматического выключателя первым и вторым входом подключен блок управления, второй и третий вход которого подключены к контакту двустабильного реле. А первый и второй выход блока управления подключен к катушке двустабильного реле. Третий и четвертый выход блока управления подсоединены к катушке магнитного пускателя, кроме того, параллельно каждому силовому контакту, в группе силовых контактов двустабильного реле, подключена цепь, состоящая из последовательно соединенного зарядного резистора и силового контакта магнитного пускателя. Предохранители подключенные первыми выводами к трем выходам группы силовых контактов двустабильного реле, к фазам А, В, С соответственно. Вторые выводы предохранителей подключены к варисторам соединенным по схеме "треугольник", к которому параллельно подключены три варистора соединенных по схеме "звезда", общая точка которой, соединена с нейтральным проводником. Пофазно подключены RC цепи, которые соединенные по схеме "звезда" состоящих из конденсаторов включенного параллельно резисторам, общая точка которых соединена с нейтральным проводником. В разрыв каждой фазы включены первым своим выводом дроссели на фазы А, В, С соответственно, а вторые выводы дросселей соединены с выходом устройства и с первыми выводами предохранителей соответственно. Кроме того, вторые выводы предохранителей подключены к трем симметричным TVS диодам, включенным по схеме "треугольник". Между нейтральным проводником N и проводником защитного заземления РЕ включен разрядник, имеющий в своей конструкции искровой промежуток.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема комбинированного устройства для защиты конденсаторных установок, а на фиг.2 представлена принципиальная электрическая схема блока управления.
Комбинированное устройство для защиты конденсаторных установок состоит из (фиг.1) дифференциального автоматического выключателя 1, который подключен к фазам и нейтрали электрической сети. К нейтрали и любой фазе на выходе дифференциального автоматического выключателя 1 первым и вторым входом подключен блок управления 2, второй и третий вход которого подключены к контакту двустабильного реле 3. А первый и второй выход блока управления 2 подключен к катушке двустабильного реле 4. Третий и четвертый выход блока управления подсоединены к катушке магнитного пускателя 5, кроме того, параллельно каждому силовому контакту двустабильного реле 6 подключена цепь, состоящая из последовательно соединенного силового контакта магнитного пускателя 7 и зарядного резистора 8-10. Предохранители 11, 12, 13 подключенные первыми выводами к трем выходам группы силовых контактов двустабильного реле, к фазам А, В, С соответственно. Вторые выводы предохранителей 11, 12, 13 подключены к варисторам 14, 15, 16 соединенным по схеме "треугольник", к которому параллельно подключены три варистора 17, 18, 19 соединенных по схеме "звезда", общая точка которой, соединена с нейтральным проводником. Пофазно подключены RC цепи, которые соединенные по схеме "звезда" состоящих из резисторов 20, 21, 22 включенного параллельно конденсаторам 23, 24, 25, общая точка которых соединена с нейтральным проводником. Между нейтральным проводником N, и проводником защитного заземления РЕ включен разрядник 26 имеющий в своей конструкции искровой промежуток. В разрыв каждой фазы включены первым своим выводом дроссели 27, 28, 29 на фазы А, В, С соответственно, а вторые выводы дросселей 27, 28, 29 соединены с выходом устройства и с первыми выводами предохранителей 30, 31, 31 соответственно. Кроме того, вторые выводы предохранителей 30, 31, 31 подключены к трем симметричным TVS диодам 33, 34, 35, включенным по схеме "треугольник".
Данное устройство работает следующим образом
Вход комбинированного устройства для защиты конденсаторных установок фиг.1, подключается к трем фазам и нейтрали электрической сети. К выходу устройства подключается конденсаторная установка.
Защита от бросков зарядных токов выполняется следующим образом, при включении устройства путем замыкания тумблера S1 фиг.2 или в случае подачи питания, после его исчезновения, электрический ток через дифференциальный автоматический выключатель 1 поступает на вход блока управления 2, далее, блок управления проверяет, в каком положении находится контакт двустабильного реле 3, блок управления подает напряжение на катушку магнитного пускателя 5, далее, с задержкой по времени, необходимой для завершения переходного процесса заряда конденсаторной батарее подает кратковременный прямоугольный импульс, длительностью 1 сек. на катушку двустабильного реле, что вызывает замыкание группы силовых контактов двустабильного реле 6. После чего блок управления 2 снова проверяет состояние контакта двустабильного реле, если положение изменилось, то блок управления 2 перестает подавать напряжение на катушку магнитного пускателя 5, что ведет к размыканию группы силовых контактов магнитного пускателя 7. Если контакт двустабильного реле 3 не поменял своего состояния, то блок управления 2 снова подает прямоугольный импульс на обмотку двустабильного реле 4. Далее устройство находится в этом режиме продолжительное время, потребляя минимум электроэнергии для обеспечения своих функций. Минимальное потребление элетктроэнергии вызвано заменой магнитного пускателя двустабильным реле.
В случае аварийного или любого другого прекращения питания, блок управления 2, некоторое время, питается от двух электролитических конденсаторов С3 и С4 большой емкости (порядка 10000 мкФ), за это время блок управления 2 перевод группу силовых контактов двустороннего реле в отключенное положение, путем подачи прямоугольного импульса на обмотку двустабильного реле 4, после чего, снова проверяет состояние контакта двустабильного реле 3, если он поменял свое состояние, то на этом работа блока управления 2 заканчивается, до следующего включения. Если контакт двустабильного реле 3 не поменял своего состояния, то блок управления 2 снова подает прямоугольный импульс на обмотку двустабильного реле 4.
В случае если разомкнут тумблер S1, Фиг.2 то блок управления подает импульс на обмотку двустабильного реле 4, после чего после чего, снова проверяет состояние контакта двустабильного реле 3, если он поменял свое состояние, то на этом работа блока управления 2 заканчивается, до следующего включения. Если контакт двустабильного реле 3 не поменял своего состояния, то блок управления 2 снова подает прямоугольный импульс на обмотку двустабильного реле 4. Если размыкание тумблера S1, Фиг.2 произошло в то время, когда замкнута группа силовых контактов магнитного пускателя 5, то блок управления, одновременно, без задержки по времени подает прямоугольный импульс на катушку двустабильного реле 4, что вызывает размыкание группы силовых контактов двустабильного реле 6, а также, перестает подавать напряжение, на катушку магнитного пускателя 5, что вызывает размыкание группы силовых контактов магнитного пускателя 7.
Защита от перенапряжений и помех выполняются следующим образом, когда в электрической сети 0,38 кВ, возникает импульс перенапряжения, то он, минуя предохранители 11-13 защищающие варисторы от длительного протекания токов короткого замыкания, поступает на варисторы 14-19, где происходит снижение его амплитуды. Причем, варисторы 14, 15, 16 снижают амплитуду перенапряжения между фазами, а варисторы 17, 18, 19 снижают амплитуду перенапряжения между фазами и нейтралью. Далее импульс перенапряжения проходит через фильтр низких частот, образованный конденсаторами 23-25, резисторами 20-22 и дросселями 27-29, где происходит дальнейшее снижение его амплитуды. Разрядник 26, включенный между нейтралью N и проводником защитного заземления РЕ срабатывает в случае проникновения перенапряжения по нейтрали N. Кроме того, наличие дросселей 27-29 в схеме комбинированного устройства для защиты конденсаторных установок, задерживает фронт перенапряжения и позволяет согласовать совместную работу варисторов 14-19 с симметричными TVS диодами 33-35. Если амплитуда перенапряжения не превышает напряжение срабатывание варисторов, то амплитуда снижается фильтром низких частот, образованный конденсаторами 23-25, резисторами 20-22 дросселями 27-29. Далее импульс перенапряжения пройдя предохранители 30-32 снижает свою амплитуду на симметричные TVS диодах 33-35. Резисторы 20-22 разряжают конденсаторы 23-25 при отключении от электрической сети 0,38 кВ комбинированного устройства для защиты конденсаторных установок.