RU1814136C

RU1814136C - Gear for protection of three-phase electric motor against operation in case of line break and asymmetry of voltages of phases of power supply network

Info

Publication number: RU1814136C
Authority: RU
Inventors: Владислав Никитович Данилов; Константин Николаевич Лебедев; Николай Петров Михайлов; Димитар Христов Стойков
Original assignee: Азово-Черноморский Институт Механизации Сельского Хозяйства; Высшее Техническое Училище Им.А.Кънчева
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1993-05-07

Abstract

Использование. В защите от аварийных режимов работы электродвигателей, работающих в промышленности и сельском хоз йстве с целью повышени надежности и эксплуатации и технологичности при изготовлении . Сущность изобретени : выполн / в С I етс двухкаскадный усилитель 9 термоком- пенсированным, причем трехфазный вход датчика 27 несимметричных режимов подключаетс к конструируемой сети, а бипол рный выход плюсом - к первому входу а. первого каскада 10 усилени , а минусом ко второму входу Ь этого же каскада усилени , между общим минусом которого и общим минусом схемы в блок 1 стабилизированного питани введен дополнительный стабилитрон 8. При возникновении недопустимой несимметрии или обрыве фаз сети датчик 27 вырабатывает бипол рный сигнал, транзисторы 12, 22 закрываютс , тиристор 26 закрываетс , аварийный электродвигатель отключаетс от сети. Зона нечувствительности термокомпенсирован- ного усилител создаетс резистором 24. Технологичность при изготовлении достигаетс введением в схему второго каскада 20 усилени , выполненного на транзисторе 22. 1 ил. ел сUsing. In protection against emergency operation of electric motors operating in industry and agriculture in order to increase reliability and operation and manufacturability. SUMMARY OF THE INVENTION: C I is a two-stage amplifier 9 thermocompensated, the three-phase input of the unbalanced mode sensor 27 being connected to the network being designed, and the bipolar output being a plus, to the first input a. the first amplification stage 10, and minus the second input of the same amplification stage, between the general minus of which and the general minus of the circuit, an additional Zener diode is inserted into the stabilized power supply unit 8. When an unacceptable asymmetry or phase failure occurs, the sensor 27 generates a bipolar signal, transistors 12, 22 are closed, the thyristor 26 is closed, the emergency motor is disconnected from the mains. The dead zone of the thermally compensated amplifier is created by the resistor 24. Manufacturability is achieved by introducing into the circuit a second amplification stage 20 made on the transistor 22. 1 il. ate with

Description

.i.i

Изобретение относитс к области электротехники , в частности к защите от аварийных режимов работы электродвигателей, работающих в промышленности и сельском хоз йстве.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to protection against emergency operation of electric motors operating in industry and agriculture.

Целью изобретени вл етс повышение надежности в эксплуатации и технологичности при изготовлении.The aim of the invention is to increase reliability in operation and manufacturability.

На чертеже представлена схема электрическа принципиальна устройства дл защиты трехфазного электродвигател от работы при обрыве и несимметрии напр жений фаз питающей сети.The drawing shows a diagram of an electrical circuit device for protecting a three-phase electric motor from operation in the event of breakage and asymmetry of the phase voltage of the supply network.

Устройство содержит блок 1 стабилизированного питани , выполненный на основе балластных конденсатора 2 и резистора 3, выпр мительного моста А, стабилитронов 5, 6, 7 и дополнительного стабилитрона 8,The device comprises a stabilized power supply unit 1 based on a ballast capacitor 2 and a resistor 3, a rectifier bridge A, zener diodes 5, 6, 7 and an additional zener diode 8,

К выходу блока 1 стабилизированного питани подключен двухкаскадный усилитель 9, включающий в себ первый термо- компенсированный каскад .10 усилени , выполненный на основе первого 11 и второго 12 транзисторов 13...19, соединенных по схеме дифференциального усилител , и второй каскад 20, выполненный на основе ре- зистора 21 и транзистора 22. Выходной сигнал управлени второго каскада усилени снимаетс с коллектора транзистора 22, соединенного с нагрузочной цепью 23 усилител , через первый дополнительный резистор 24- с первым входом а первого каскада 10 усилени и через второй дополнительный резистор 25 с управл ющим электродом тиристора 26. Трехфазный вход датчика 27 несимметричных режимов подключаетс к контрулируемой сети ABC N трехфазного переменного тока. Первичный измерительный преобразователь датчика 27 выполнен на основе резисторов 28, 29, 30, соединенных в звезду. Первична обмотка трансформатора 30 включена между нейтралью N сети и средней Точкой звезды резисторов.A two-stage amplifier 9 is connected to the output of the stabilized power supply unit 1, including a first thermally compensated gain stage .10, made on the basis of the first 11 and second 12 transistors 13 ... 19 connected by a differential amplifier circuit, and the second stage 20, made based on the resistor 21 and the transistor 22. The control output signal of the second amplification stage is removed from the collector of the transistor 22 connected to the load circuit 23 of the amplifier, through the first additional resistor 24- with the first input and the first helmet and gain 10 and through a second additional resistor 25 to the control electrode of the thyristor three-phase input 26. Sensor 27 is connected to the unbalanced modes kontruliruemoy network ABC N-phase alternating current. The primary measuring transducer of the sensor 27 is based on resistors 28, 29, 30 connected to a star. The primary winding of the transformer 30 is connected between the neutral N of the network and the middle point of the star resistors.

Вторична обмотка трансформатора 31 соединена с выпр мительным мостом 32, шунтированным сглаживающим конденсатором 33. Плюс выпр мительного моста 32 соединен с первым входом а первого каскада 10 усилени , минус выпр мительного моста 32 соединен со вторым входом Ь первого каскада 10 усилени . Вход второго каскада 20 усилени (резистор 21) подключен к точке соединени коллектора транзистора 12 с резистором 17. Катод тиристора 26 исполнительного органа 34 соединен с общим минусом схемы, соединенным с минусом выпр мительного моста 4, а в цепь анода включена катушка 35 исполнительного реле 36. выполненного на основе, например , герконэ 37. Катушка 35 исполнительного органа 34 шунтирована конденсатором 38. Блок 1 питани устройства подключаетс к сети переменного тока с помощьюThe secondary winding of the transformer 31 is connected to a rectifier bridge 32 shunted by a smoothing capacitor 33. Plus, a rectifier bridge 32 is connected to the first input a of the first amplification stage 10, minus the rectifier bridge 32 is connected to the second input b of the first amplification stage 10. The input of the second amplification stage 20 (resistor 21) is connected to the connection point of the collector of transistor 12 with resistor 17. The cathode of the thyristor 26 of the actuator 34 is connected to the common minus circuit connected to the minus of the rectifier bridge 4, and the actuator relay coil 35 is connected to the anode circuit 36 made on the basis of, for example, gerkone 37. The coil 35 of the actuator 34 is bridged by a capacitor 38. The power supply unit 1 of the device is connected to the AC mains using

клемм С, N.terminal C, N.

Устройство дл защиты трехфазного электродвигател от работы при обрыве и несимметрии напр жений фаз питающей сети работает следующим образом.A device for protecting a three-phase electric motor from operation in the event of a break and asymmetry in the phase voltage of the supply network operates as follows.

0 При подаче напр жени на клеммы С, N блока 1 питани и при наличии симметричной сети трехфазного переменного тока транзисторы 12, 22 открываютс , тиристор 26 открываетс , катушка 35 получает пита5 ние, что приводит к замыканию контакта 37, В результате устройство не преп тствует нормальной работе электродвигател (на схеме не показан).0 When voltage is applied to terminals C, N of power supply unit 1 and in the presence of a three-phase alternating current symmetrical network, transistors 12, 22 open, thyristor 26 opens, coil 35 receives power, which leads to closing of terminal 37, As a result, the device does not interfere normal operation of the electric motor (not shown in the diagram).

При возникновении недопустимой не0 симметрии напр жений фаз сети или при обрыве фазы сети датчик 27 несимметричных режимов вырабатывает бипол рный сигнал, транзисторы 12,22 закрываютс , тиристор 26 закрываетс и отключает аварий5 ный электродвигатель. Если несимметри в сети была случайной, например, в результате ехлестывани проводов воздушной линии электропередачи, или несимметри стала допустимой (отключилась часть одно0 фазных электропотребителей), а электро- . двигатель например погружной на водоподъеме работал в автоматическом режиме , то бипол рный сигнал, поступающий на входы а, Ь первого каскада усилени When an unacceptable imbalance occurs in the phase voltage of the network or when the phase of the network breaks, the asymmetrical mode sensor 27 generates a bipolar signal, transistors 12.22 close, thyristor 26 closes and turns off the emergency motor. If the asymmetry in the network was random, for example, as a result of whipping the wires of the overhead power line, or the asymmetry became permissible (part of the single-phase electrical consumers was disconnected), and the electric one. For example, a submersible motor at a water lift worked in automatic mode, then the bipolar signal supplied to the inputs a, b of the first amplification stage

5 уменьшаетс и становитс равным нулю. Транзисторы 12, 22 вновь открываютс , что приводит к срабатыванию исполнительного реле 36 на замыкание контакта 37. Особенность работы усилител 9 заключаетс в5 decreases and becomes equal to zero. The transistors 12, 22 open again, which leads to the actuation of the actuating relay 36 to close the contact 37. A feature of the amplifier 9 is

0 том, что срабатывание устройства на замыкание контакта 37 происходит при меньшей несимметрии напр жений фаз сети, чем срабатывание на размыкание этого контакта . Этим обеспечиваетс устранение недо5 пустимо частых включений и выключений контакта 37 исполнительного реле 36, а за ним и защищаемого электродвигател . Это вление было обнаружено при эксплуатации прототипа, практически не имеющего0 the fact that the operation of the device to close the contact 37 occurs at a less asymmetry of the voltage of the phases of the network than the operation to open this contact. This eliminates the impermissibly frequent switching on and off of terminal 37 of the actuator relay 36, and behind it the protected motor. This phenomenon was discovered during the operation of the prototype, practically without

0 петли гистерезиса исполнительного реле и работающего вблизи недопустимого порога несимметрии напр жений, котора , как известно , не остаетс неизменной во времени, а все врем измен етс .0 of the hysteresis loop of the executive relay and the voltage asymmetry operating near an unacceptable threshold, which, as you know, does not remain unchanged in time, but changes all the time.

5 в за вленном устройстве при несимметрии в сети, не превышающей норму, транзистор 22 открыт и через его эмиттер- коллекторный переход и первый дополнительный резистор 24 на первый вход а первого каскада 10 усилени поступает положитепьный потенциал, открывающий транзистор 11. Однако плечи делител напр жений , собранного на резисторах 13,14, подобраны таким образом, что транзистор 11 остаетс закрытым. Таким образом сиг- 5 нал, поступающий на базу с резистора 24 при срабатывании устройства на закрытие транзистора 22 способствует открытию транзистора 11, а при срабатывании устройства на открытие транзистора 22 способст- 10 вует закрытию транзистора 11, усилива в обоих случа х релейный эффект в работе усилител . Это способствует расширению зоны нечувствительности устройства при срабатывании на размыкание и замыкание 15 контакта 37 реле 36 и созданию петли гистерезиса в р аботе реле 36.5, in the claimed device, when the asymmetry in the network does not exceed the norm, the transistor 22 is open and through its emitter-collector junction and the first additional resistor 24 to the first input and the first amplification stage 10 a positive potential opens, opening the transistor 11. However, the voltage divider shoulders , assembled on resistors 13,14, are selected so that the transistor 11 remains closed. Thus, the signal 5 arriving at the base from the resistor 24 when the device is triggered to close the transistor 22 facilitates the opening of the transistor 11, and when the device is triggered to open the transistor 22, it helps to close the transistor 11, enhancing the relay effect in both cases an amplifier. This contributes to the expansion of the deadband of the device when triggered by opening and closing 15 of the contact 37 of the relay 36 and the creation of a hysteresis loop in the operation of the relay 36.

При изменении температуры окружающей среды например в сторону увеличени в первом каскаде усилени происходит тер- 20 мокомпенсаци , в результате чего он начинает срабатывать на размыкание контакта 37 при меньшем значении несимметрии напр жений фаз сети. В то же врем транзистор 22 второго каскада усилени 25 продолжает оставатьс открытым при большом значении несимметрии напр жений фаз питающей сети. Соответствующим под- бором резистора 15 можно добитьс прак- тически полной термокомпенсации 30 усилител , когда с изменением температуры окружающей среды порог срабатывани асимметра практически остаетс неизменным .When the ambient temperature changes, for example, upward, thermal compensation occurs in the first amplification stage, as a result of which it starts to open contact 37 at a lower value of the phase voltage unbalance. At the same time, the transistor 22 of the second amplifier stage 25 continues to remain open with a large value of the phase voltage unbalance of the supply network. With the appropriate selection of resistor 15, one can achieve almost complete thermal compensation of amplifier 30, when the threshold of operation of the asymmetry remains practically unchanged with a change in the ambient temperature.

При настройке схемы устройства на за- 35 воде-изготовителе улучшена ее технологичность . Это достигнуто за счет повышени потенциала на управл ющем переходе тиристора 26 при открытии транзистора 22 за счет подключени цепи его коллектора че- 40 рез нагрузочную цепь усилител к общему минусу усилител . Это стало возможным в результате введени в блок 1 стабилизированного питани между общим минусом первого каскада усилени и общим минусом 45 схемы дополнительного стабилитрона 8. В результате практически исключен отход исправных тирйсторов в брак. Повышение технологичности в настройке происходит также в результате повышени термоста- 50 бильности, т.к. в результате указанных эффектов схема стала менее критичной к разбросу коэффициентов усилени примен емых в схеме усилител транзисторов.When setting up the device circuit at the factory, its manufacturability was improved. This is achieved by increasing the potential at the control transition of the thyristor 26 when opening the transistor 22 by connecting the circuit of its collector through 40 the load circuit of the amplifier to the common minus of the amplifier. This became possible as a result of introducing a stabilized power supply into unit 1 between the common minus of the first amplification stage and the common minus 45 of the additional zener diode circuit 8. As a result, serviceable thyristors are practically excluded from marriage. An increase in manufacturability in tuning also occurs as a result of an increase in thermostability, since as a result of these effects, the circuit has become less critical to the spread of the gain used in the transistor amplifier circuit.

Таким образом, комплекс примененных 55 технических решений позволил получить достаточной ширины зону петли гистерезиса при возврате устройства после аварийного срабатывани , что дало возможность устранить перегревание электродвигател Thus, the complex of applied 55 technical solutions made it possible to obtain a sufficiently wide hysteresis loop zone when the device returns after an emergency operation, which made it possible to eliminate overheating of the electric motor

и подгорание коммутационной аппаратуры при работе электродвигател в автоматическом режиме, повысить термостабильность устройства при работе устройства в диапазоне температур от минус 40°С до +40°С, и повысить технологичность настройки устройства на технологической линии завода- изготовител , уменьшить потери времени на замену не открывшегос тиристора, уменьшить выбраковку тирйсторов и уменьшить себестоимость устройства.and burning of switching equipment when the electric motor is in automatic mode, to increase the thermal stability of the device when the device is operating in the temperature range from minus 40 ° С to + 40 ° С, and to increase the manufacturability of the device settings on the production line of the manufacturer, to reduce the loss of time for replacement that has not been opened thyristor, reduce the rejection of thyristors and reduce the cost of the device.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for protecting a three-phase electric motor against operation during open circuit breakdown and voltage unbalance of the phases of the supply network, comprising a stabilized power supply, inputs connected to terminals for connecting to one of the phase wires and a neutral wire of the supply network, to the output of which a transistor amplifier is connected, the asymmetric sensor modes, made in the form of resistors connected in a star circuit with terminals for connecting to the phases of the mains supply, and a double-winding transformer, one terminal of the primary the winding of which is connected to the midpoint of the star, and the other terminal is for connecting to the neutral wire of the supply network, the secondary winding of the transformer is connected to the rectifier bridge, one output of which is connected to the first input - the base of the first transistor of the first amplification stage, and an actuator made on based on a thyristor, the cathode of which is connected with a common minus of the circuit, characterized in that, in order to increase the reliability in operation and manufacturability in the manufacture, the transistor amplifier is made for one-stage, the first of which is thermally compensated according to the differential amplifier circuit, to the second input of which is the base of the second transistor the second output of the rectifier bridge of the asymmetric mode sensor is connected, the output of the first amplification stage is connected to the input of the second amplification stage, connected by the output to the amplifier’s load resistor, through4 the first additional resistor with the first input of the first amplification stage and through the second additional resistor with the control electrode of the thyristor body between the total net gain of the first stage and the sinking circuitry in the stabilized power supply unit introduced an additional zener diode, the anode of which is connected to a common minus scheme.