RU2066082C1

RU2066082C1 - Device for protection of three-phase load against failure in one phase

Info

Publication number: RU2066082C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Задеренко
Original assignee: Владимир Алексеевич Задеренко
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1996-08-27

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: device has measuring voltage transformers 1, 5, 6, measuring current transformers 26, 27, 28, and electronic elements. Novel feature of device is use of simultaneous control of voltage and current in phases of supply line and load. In addition device has reactor which consists of serial circuit of resistors 37, 39, diode transistor 38 and diode 40. Stabilizing diode and capacitor 41 and 42 are connected in parallel to said circuit. Zero lines which run from delta connection of measuring transformers are connected to one another through primary winding of additional transformer 43, which middle tap is connected to another pole of photo diode 2 and to grounding terminal 46. Secondary winding of this transformer is by-passed with compensating capacitor 48. EFFECT: increased reliability, improved quality of control. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для защиты электрической нагрузки от пропадания одной и более фаз и может быть использовано в качестве устройства защиты различных трехфазных установок с симметричной нагрузкой в фазах, в частности, электродвигателей. The invention relates to the field of electrical engineering, and in particular to devices for protecting an electrical load from the loss of one or more phases and can be used as a protection device for various three-phase installations with a symmetrical load in phases, in particular, electric motors.

Известны аналогичные устройства [1] содержащие подключенные к контролируемым фазам "звезду", выполненную на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с исполнительным элементом, подключенным другим концом к нулевой шине сети. Known similar devices [1] containing connected to the controlled phases of the "star", made on resistors, the zero point of which is connected via an diode to the actuator connected at the other end to the zero bus network.

При наличии напряжения всех фаз напряжение в нулевой точке "звезды" близко к нулю. При попадании одной или двух фаз в нулевой точке "звезды" появляется переменное напряжение, которое выпрямляется посредством диода и подается на исполнительный элемент, что приводит к срабатыванию защиты. In the presence of the voltage of all phases, the voltage at the zero point of the "star" is close to zero. If one or two phases hit the zero point of the "star", an alternating voltage appears, which is rectified by a diode and applied to the actuator, which causes the protection to trip.

Недостатком таких устройств является то, что схема не обеспечивает возможности отключения установки в случае обрыва или выхода из строя ее фазных обмоток, и отсутствие возможности работы его в сетях с изолированной нейтралью. The disadvantage of such devices is that the circuit does not provide the ability to turn off the installation in case of breakage or failure of its phase windings, and the lack of the ability to work in networks with isolated neutral.

Близким по технической сущности к предложенному является устройство [2] для защиты двигателей от работы на двух фазах, содержащее измерительные трансформаторы и исполнительные элементы, подключенные к их обмоткам. Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает непрерывного контроля за исправным состоянием всех фаз сети в разных режимах работы нагрузки. Close in technical essence to the proposed is a device [2] for protecting motors from operation on two phases, containing measuring transformers and actuators connected to their windings. The disadvantage of this device is that it does not provide continuous monitoring of the healthy state of all phases of the network in different operating modes of the load.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [1,2] для защиты электроустановки от пропадания одной и более фаз, содержащее измерительные трансформаторы напряжения и тока и подключенную к контролируемым фазам звезду, выполненную на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с исполнительным элементом. The closest in technical essence to the proposed one is a device [1,2] for protecting an electrical installation from the loss of one or more phases, containing voltage and current measuring transformers and a star connected to controlled phases, made on resistors, the zero point of which is connected through an diode to the actuator .

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает необходимой надежности, в частности, при тяжелых пусках электроприводов. The disadvantage of this device is that it does not provide the necessary reliability, in particular, during heavy starts of electric drives.

Целью изобретения является повышение надежности устройства. The aim of the invention is to increase the reliability of the device.

Это достигается тем, что в предложенном устройстве, содержащем три измерительных трансформатора напряжения, первичные обмотки которых соединены между собой в звезду и подключены соответственно к трем фазам сети, их вторичные обмотки тоже соединены в звезду, к другим концам вторичных обмоток контролируемых фаз подключена звезда, выполненная на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с исполнительным элементом, выполненным в виде последовательно соединенных динистора, дополнительного резистора, дополнительного диода и оптрона, параллельно которым подключен конденсатор, три измерительных трансформатора тока, вторичные обмотки которых соединены в звезду, параллельно этим обмоткам подключены резисторыж, к другим концам вторичных обмоток контролируемых фаз подключена звезда, выполненная на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с реагирующим органом, первичные обмотки трансформаторов напряжения соединены через замыкающие контакты контактора и через первичные обмотки трансформаторов тока с нагрузкой, реагирующей орган выполнен в виде последовательно соединенных первого резистора, динистора, второго резистора, дополнительного диода, параллельно которым подключены стабилитрон и конденсатор, дополнительный диод исполнительного элемента соответственно соединен с дополнительным диодом реагирующего органа, середина соединения которых подключена к фотодиоду оптрона, нулевые шины от звезды измерительных трансформаторов соединены между собой через первичную обмотку вспомогательного трансформатора, средний вывод которой подключен к другому полюсу фотодиода и к заземляющей клемме, вторичная обмотка этого трансформатора шунтирована компенсирующим конденсатором. This is achieved by the fact that in the proposed device, which contains three voltage measuring transformers, the primary windings of which are connected to each other in a star and connected respectively to the three phases of the network, their secondary windings are also connected to a star, and a star is made to other ends of the secondary windings of the controlled phases on resistors, the zero point of which is connected through a diode to an actuator made in the form of a series-connected dynistor, an additional resistor, an additional diode, and ptron, in parallel with which a capacitor is connected, three measuring current transformers, the secondary windings of which are connected to a star, resistors are connected in parallel to these windings, a star made on resistors is connected to other ends of the secondary windings of the controlled phases, the zero point of which is connected through the diode to the reacting organ, the primary windings of voltage transformers are connected through the closing contacts of the contactor and through the primary windings of current transformers with a load, the reacting organ is made in the form connected in series with a first resistor, a dynistor, a second resistor, an additional diode, in which a zener diode and a capacitor are connected, an additional diode of the actuating element is respectively connected to an additional diode of the reacting organ, the middle of the connection of which is connected to the optocoupler diode, zero buses from the star of the measuring transformers are interconnected via primary winding of the auxiliary transformer, the middle output of which is connected to the other pole of the photodiode and to ground yayuschey terminal of the secondary winding of the transformer is shunted compensating capacitor.

Схема устройства показана на чертеже. Оно содержит клеммы 1, 2, 3 контролируемого трехфазного напряжения, измерительные трансформаторы напряжения 4, 5, 6, первичные обмотки 7, 8, 9 соединены в звезду, вторичные обмотки 10, 11, 12 соединены в звезду, к другим концам вторичных обмоток 10, 11, 12 подключена звезда, выполненная на резисторах 13, 14, 15, нулевая точка которой через диод 16 соединена с исполнительным элементом 17, динистор 18, резистор 19, дополнительный диод 20, оптрон 21, конденсатор 22, выходные 23, 24 клеммы, замыкающие контакты 25 контактора, три измерительных трансформатора 26, 27, 28 тока, параллельно вторичным обмоткам трансформаторов подключены резисторы 29, 30, 31, к другим концам вторичных обмоток подключена звезда, выполненная на резисторах 32, 33, 34, нулевая точка которой через диод 35 соединена с реагирующим органом 36, имеющим первый резистор 37, динистор 38, второй резистор 39, дополнительный диод 40, стабилитрон 41, конденсатор 42, вспомогательный трансформатор 43, первичную обмотку 44, 45, заземляющую клемму 46, вторичную обмотку 47, конденсатор 48, трехфазную нагрузку 49. The device diagram is shown in the drawing. It contains terminals 1, 2, 3 of a controlled three-phase voltage, voltage measuring transformers 4, 5, 6, primary windings 7, 8, 9 are connected to a star, secondary windings 10, 11, 12 are connected to a star, to other ends of secondary windings 10, 11, 12 a star is connected, made on resistors 13, 14, 15, the zero point of which is connected through an diode 16 to an actuator 17, a dynistor 18, a resistor 19, an additional diode 20, an optocoupler 21, a capacitor 22, output terminals 23, 24, which close 25 contacts of the contactor, three measuring transformers 26, 27, 28 current, parallel Resistors 29, 30, 31 are connected to the secondary windings of the transformers, a star is connected to the other ends of the secondary windings, made on resistors 32, 33, 34, the zero point of which is connected through a diode 35 to a reacting organ 36 having a first resistor 37, a dynistor 38, and a second resistor 39, additional diode 40, zener diode 41, capacitor 42, auxiliary transformer 43, primary winding 44, 45, ground terminal 46, secondary winding 47, capacitor 48, three-phase load 49.

На клеммах 1, 2, 3 имеется контролируемое трехфазное напряжение, которое трансформируется трансформаторами 4, 5, 6 и подается на резисторы 13, 14, 15. При наличии напряжения всех фаз сети напряжение в нулевой точке звезды близко к нулю. Динистор 18 закрыт, в управляющей цепи оптрона ток отсутствует, фотодиод тиристорного оптрона закрыт. Динистор 18 исключает возможность срабатывания устройства при допустимом перекосе напряжения фаз. Конденсатор 22 исключает возможность срабатывания устройства при включении контролируемого напряжения и при случайных кратковременных выбросах трехфазного напряжения. При пропадании одной или двух фаз в нулевой точке звезды появляется переменное напряжение, которое выпрямляется посредством диода 16, открывается динистор 18 и поступает в управляющую цепь тиристорного оптрона 21, его фотодиод открывается, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 17. При замыкании контактов 25 включается нагрузка 49, трансформаторы 26, 27, 28 подают напряжение на резисторы 32, 33, 34. При наличии напряжения всех фаз сети и целостности всех фаз нагрузки напряжение в нулевой точке звезды близко к нулю, динистор 38 закрыт, в управляющей цепи оптрона ток отсутствует, фотодиод тиристорного оптрона закрыт. Динистор 38 исключает возможность срабатывания устройства при допустимом перекосе напряжения фаз. Конденсатор 42 исключает возможность срабатывания устройства при включении контактов 25 и при случайных кратковременных выбросах трехфазного напряжения. При пропадании одной или двух фаз в нулевой точке звезды появляется переменное напряжение, которое выпрямляется посредством диода 35, открывается динистор 38 и поступает в управляющую цепь тиристорного оптрона 21, его фотодиод открывается, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 17. Резистор 37 и стабилитрон 41 позволяет стабилизировать напряжение звезды при пуске двигателя. Это исключает подачу повышенного напряжения на динистор. Резистор 39 используется для ограничения тока. Диоды 40 и 20 служат для развязки электроцепей. Трансформатор 43 с соединенными обмотками 44, 45 и вторичная обмотка 47 с конденсатором 48 позволяют исключить неравномерность распределения и потребления мощности по электрическим цепям. Это позволяет подать на фотодиод два сигнала одинаковой величины, что в какой-то мере исключает ложное отключение нагрузки. At terminals 1, 2, 3 there is a controlled three-phase voltage, which is transformed by transformers 4, 5, 6 and applied to resistors 13, 14, 15. If there is a voltage of all phases of the network, the voltage at the star’s zero point is close to zero. The dynistor 18 is closed, there is no current in the control circuit of the optocoupler, the photodiode of the thyristor optocoupler is closed. The dinistor 18 eliminates the possibility of the device tripping with an acceptable phase imbalance. The capacitor 22 eliminates the possibility of the device tripping when the controlled voltage is turned on and with random short-term surges of the three-phase voltage. If one or two phases disappears at the star’s zero point, an alternating voltage appears, which is rectified by means of diode 16, the dynistor 18 opens and enters the control circuit of the thyristor optocoupler 21, its photodiode opens, which leads to the actuation of the actuator 17. When the contacts 25 are closed, the load is turned on 49, transformers 26, 27, 28 supply voltage to resistors 32, 33, 34. If there is a voltage of all phases of the network and the integrity of all phases of the load, the voltage at the star’s zero point is close to zero, the dynistor 38 is closed, at ulation photocoupler circuit current is absent, the photodiode of optocoupler thyristor closed. The dinistor 38 eliminates the possibility of operation of the device with an acceptable phase imbalance. Capacitor 42 eliminates the possibility of the device tripping when contacts 25 are turned on and with random short-term surges of three-phase voltage. If one or two phases disappears at the star’s zero point, an alternating voltage appears, which is rectified by means of diode 35, the dynistor 38 opens and enters the control circuit of the thyristor optocoupler 21, its photodiode opens, which leads to the actuation of the actuator 17. The resistor 37 and the zener diode 41 allows stabilize the star voltage when starting the engine. This eliminates the supply of increased voltage to the dinistor. Resistor 39 is used to limit the current. Diodes 40 and 20 are used for decoupling electrical circuits. A transformer 43 with connected windings 44, 45 and a secondary winding 47 with a capacitor 48 eliminates the uneven distribution and consumption of power in electrical circuits. This allows you to apply two signals of the same magnitude to the photodiode, which to some extent eliminates false load shedding.

Применение данной схемы позволяет исключить возможность срабатывания защиты от допустимого перекоса фаз, обеспечивает запоминание временного пропадания фаз. Особенно положительную роль играет предложенное устройство, когда производят включение электродвигателя для электроприводов с тяжелыми запусками. При этом в фазах нагрузки возникают большие пусковые токи с различными колебаниями по величине, которые также влияют и на питающую сеть с контролируемыми фазами. Устройство позволяет вести непрерывный двухсторонний контроль за целостностью фаз и сети и исключает возможность ложного срабатывания защиты. The use of this scheme eliminates the possibility of triggering protection against permissible phase imbalance, provides storage of temporary phase failure. The proposed device plays a particularly positive role when the electric motor is turned on for electric drives with heavy starts. At the same time, large inrush currents with various fluctuations in magnitude occur in the load phases, which also affect the supply network with controlled phases. The device allows continuous two-way monitoring of the integrity of the phases and the network and eliminates the possibility of false alarms.

Claims

A device for protecting a three-phase load from the disappearance of one of the phases, containing the first measuring body, made in the form of a star on resistors, the zero point of which is connected through the diode to the first reacting body, made in the form of a series-connected dinistor and an additional resistor, and an actuator in the form of an optocoupler while the first point of the capacitor is connected to the common point of the diode and the dynistor, characterized in that, in order to increase reliability by providing protection both before and after connecting the forces of new contacts and reducing its sensitivity to voltage fluctuations in the electric network, the first measuring body is connected to the network through the introduced three voltage transformers, the secondary windings of which are connected to each other in a star, an additional second measuring body, made in the form of a star on resistors, is connected to the network through the introduced current transformers after the contacts of the contactor, the secondary windings of the current transformers are connected to a star, and the star’s zero point on the resistors is connected through a diode to the first reacting organ, made in the form of series-connected first resistor, dinistor, second resistor and additional diode, connected to the common point of the first resistor and dinistor are the first leads of the zener diode and capacitor, the second leads of which are connected to the zero bus of the current transformers, the first reacting organ is equipped with an additional a diode connected to an additional resistor, and the other terminal of the diode is connected to an additional diode of the second reacting organ and to the photodiode of the optocoupler body element, the zero busbars of each star of the measuring transformers are interconnected through the primary winding of the auxiliary transformer, the middle terminal of which is connected to the other pole of the photodiode and to the ground terminal, the secondary winding of the said transformer is shunted by a compensating capacitor, and the second capacitor terminal of the first reacting organ is connected to the zero bus voltage transformers.