RU2291538C2 - Electric motor protective gear - Google Patents
Electric motor protective gear Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291538C2 RU2291538C2 RU2004118186/09A RU2004118186A RU2291538C2 RU 2291538 C2 RU2291538 C2 RU 2291538C2 RU 2004118186/09 A RU2004118186/09 A RU 2004118186/09A RU 2004118186 A RU2004118186 A RU 2004118186A RU 2291538 C2 RU2291538 C2 RU 2291538C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- motor
- overload
- electric motor
- protection channel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электродвигателя от недопустимой токовой и тепловой перегрузки, а также ухудшения состояния изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя из-за недопустимого понижения ее сопротивления.The invention relates to electrical engineering and can be used to protect the motor from unacceptable current and thermal overload, as well as deterioration of the insulation of the winding relative to the motor housing due to an unacceptable decrease in its resistance.
Известно устройство для защиты электродвигателя от перегрева и перегрузки, содержащее датчик тока защищаемого электродвигателя, к выходу которого подключены вход исполнительного элемента и шунтирующий тиристор, последовательно соединенные ключ и элемент задержки, последовательно соединенные первый потенциометр и стабилитрон. Параллельно стабилитрону подключены последовательно соединенные датчик температуры двигателя, второй потенциометр, датчик температуры окружающей среды. Выход второго потенциометра соединен с одним из входов ключа, к другому входу которого через логический оператор ИЛИ присоединены выход элемента задержки и элемент отсечки по току [1].A device is known for protecting an electric motor from overheating and overload, comprising a current sensor of a protected electric motor, the output of which is connected to an input of an actuating element and a shunt thyristor, a key and a delay element connected in series, a first potentiometer and a zener diode connected in series. Parallel to the zener diode, a series-connected engine temperature sensor, a second potentiometer, and an ambient temperature sensor are connected. The output of the second potentiometer is connected to one of the key inputs, to the other input of which, through the logical operator OR, the output of the delay element and the current cutoff element are connected [1].
Недостатком этого устройства является невысокая надежность защиты из-за несоответствия время-токовых характеристик устройства с тепловыми характеристиками двигателя.The disadvantage of this device is the low reliability of the protection due to the mismatch of the time-current characteristics of the device with the thermal characteristics of the engine.
Известно устройство для защиты электродвигателя с приводом насоса, содержащее датчик температуры, источник напряжения, фильтр нижних частот, первый аккумулятор, блок регулирования и генератор импульсов [2]. Вход фильтра нижних частот предназначен для подключения к нулевой точке вторичной обмотки силового трансформатора. Датчик температуры, установленный вблизи статорных обмоток погружного электродвигателя, подсоединен последовательно с диодом между нулевой точкой обмотки электродвигателя и его заземленным корпусом. Блок регулирования выполнен в виде двух блоков сравнения, выходы которых подключены к исполнительным механизмам.A device for protecting an electric motor with a pump drive, comprising a temperature sensor, a voltage source, a low-pass filter, a first battery, a control unit and a pulse generator [2]. The low-pass filter input is designed to connect to the zero point of the secondary winding of the power transformer. A temperature sensor installed near the stator windings of the submersible motor is connected in series with the diode between the zero point of the motor winding and its grounded housing. The control unit is made in the form of two comparison units, the outputs of which are connected to the actuators.
Это устройство позволяет исключить влияние сопротивления изоляции на измерение температуры нагрева статорных обмоток электродвигателя.This device eliminates the influence of insulation resistance on the measurement of the heating temperature of the stator windings of the electric motor.
Недостатком данного устройства является отсутствие в нем элементов защиты погружного электродвигателя от срыва подачи электронасоса, контролируемого по давлению в скважине, что может привести к возникновению в насосе "сухого трения", повышению газового фактора откачиваемой жидкости и, следовательно, к ухудшению охлаждения двигателя и силового кабеля.The disadvantage of this device is the lack of protective elements of the submersible motor from the pump supply failure, controlled by the pressure in the well, which can lead to "dry friction" in the pump, an increase in the gas factor of the pumped liquid and, consequently, to a deterioration in the cooling of the engine and power cable .
Известно устройство для защиты электродвигателя от анормальных режимов работы, содержащее датчик тока в виде трансформатора тока, который выполнен с возможностью крепления на электродвигателе с обеспечением теплового контакта с электродвигателем в точке контроля температуры, при этом сердечник трансформатора тока выполнен из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри, что позволяет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения температурной защиты электродвигателя [3]. При этом точка Кюри равна максимально допустимой температуре электродвигателя в месте расположения трансформатора тока.A device is known for protecting an electric motor from abnormal operating modes, comprising a current sensor in the form of a current transformer, which is configured to be mounted on an electric motor to provide thermal contact with the electric motor at a temperature control point, wherein the core of the current transformer is made of ferromagnetic material with a given Curie point, which allows to expand the functionality of the device by providing thermal protection of the electric motor [3]. In this case, the Curie point is equal to the maximum permissible motor temperature at the location of the current transformer.
В этом устройстве при достижении максимально допустимой температуры электродвигателем сердечник трансформатора тока теряет магнитные свойства при достижении точки Кюри. Это приводит к отключению магнитного пускателя и электродвигателя от сети. В режиме перегрузки электродвигателя по току при превышении допустимого значения, либо при обрыве фазы происходит также отключение электродвигателя от сети.In this device, when the maximum permissible temperature is reached by the electric motor, the core of the current transformer loses its magnetic properties when the Curie point is reached. This leads to disconnection of the magnetic starter and electric motor from the network. In the overload mode of the electric motor by current, when the permissible value is exceeded, or when the phase is broken, the motor also disconnects from the network.
Однако при работе электродвигателя величина допустимого превышения тока свыше номинального во многом зависит от времени действия этого тока. Так, чем меньше время действия, тем большую величину тока можно пропустить в обмотках электродвигателя без аварийных последствий, в то время как при больших временах воздействия величина тока должна быть уменьшена. Кроме того, при использовании данного устройства возможен запуск в ход электродвигателя при пониженном сопротивлении изоляции обмотки относительно корпуса, что возникает при попадании влаги или иных агрессивных сред, в которых функционирует оборудование и электродвигатель. Это устройство не сможет защитить электродвигатель от возникающей при этом аварийной ситуации.However, when the motor is running, the value of the permissible excess current above the nominal value largely depends on the duration of this current. So, the shorter the duration of the action, the greater the magnitude of the current can be passed through the motor windings without accidental consequences, while with large exposure times, the current value must be reduced. In addition, when using this device, it is possible to start the electric motor in operation with a reduced insulation resistance of the winding relative to the housing, which occurs when moisture or other aggressive environments in which the equipment and the electric motor are operating are hit. This device will not be able to protect the motor from the resulting emergency.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство защиты электродвигателя и приводимого оборудования, содержащее каналы защиты от токовой и тепловой перегрузки, включающие датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока и установленный на фазном проводе, магнитный пускатель, силовые контакты которого предназначены для включения в линию питания фаз электродвигателя, элементы управления магнитного пускателя, и исполнительное реле с выходным контактом, причем вход исполнительного реле подключен к выходу датчика тока, а его выходной контакт включен в цепь управления магнитного пускателя, и закрепленный на электродвигателе контактный элемент, реагирующий на тепловую перегрузку электродвигателя, канал защиты от токовой перегрузки, содержащий электронный блок формирования время-токовой характеристики, канал защиты от тепловой перегрузки, канал защиты от аварийного сброса нагрузки приводимого оборудования и канал защиты от пуска электродвигателя при недостаточном сопротивлении изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя соединены между собой параллельно и подключены посредством логического оператора ИЛИ к исполнительному реле, выход которого соединен с контактами цепи управления магнитного пускателя [4].Closest to the technical nature of the present invention is a device for protecting an electric motor and driven equipment, containing protection channels against current and thermal overload, including a current sensor, made in the form of a current transformer and mounted on a phase wire, a magnetic starter, the power contacts of which are designed to be connected to an electric motor phase supply line, magnetic starter control elements, and an executive relay with an output contact, and the input of the executive relay is connected it is connected to the output of the current sensor, and its output contact is included in the control circuit of the magnetic starter, and a contact element mounted on the electric motor responding to thermal overload of the electric motor, a channel for protection against current overload, containing an electronic unit for the formation of time-current characteristics, a channel for protection against thermal overload , the channel of protection against emergency load shedding of driven equipment and the channel of protection against starting the electric motor with insufficient insulation resistance of the winding relative to the housing motors are interconnected in parallel and connected via a logical OR operator to an executive relay, the output of which is connected to the contacts of the control circuit of the magnetic starter [4].
В этом устройстве канал защиты от токовой перегрузки содержит интегратор, к входу которого посредством усилителя и выпрямителя параллельно подключены установленные на двух фазных проводах датчики тока, а электронный блок формирования время-токовой характеристики включает блок, преобразующий величину кратности перегрузки по току в частоту следования импульсов, например в квадратичной зависимости, который подсоединен к счетчику импульсов. Канал защиты от токовой перегрузки содержит предупредительный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при включении счетчика импульсов, и аварийный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при заполнении счетчика импульсов.In this device, the current overload protection channel contains an integrator, to the input of which current sensors installed on two phase wires are connected in parallel with an amplifier and a rectifier, and the electronic unit for generating the time-current characteristics includes a unit that converts the magnitude of the current overload factor to the pulse repetition rate, for example, in a quadratic dependence, which is connected to a pulse counter. The overload protection channel contains a warning indicator "CURRENT OVERLOAD", illuminated when the pulse counter is turned on, and an alarm indicator "CURRENT OVERLOAD", illuminated when the pulse counter is full.
Канал защиты электродвигателя от тепловой перегрузки содержит контактный элемент, выполненный в виде температурного датчика, и аварийный индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при превышении температурой, измеренной датчиком, значения уставки по температуре. Канал защиты от аварийного сброса нагрузки приводимого оборудования содержит аварийный индикатор "СУХОЙ ХОД", засвечивающийся при уменьшении тока электродвигателя ниже значения уставки по минимальному току. Канал защиты электродвигателя от пуска при недостаточном сопротивлении изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя содержит источник постоянного напряжения и аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ", засвечивающийся при снижении сопротивления изоляции обмотки ниже значения уставки по сопротивлению.The motor protection channel against thermal overload contains a contact element made in the form of a temperature sensor, and the “HEAT OVERLOAD” alarm indicator, which lights up when the temperature measured by the sensor exceeds the setpoint temperature. The channel for protection against emergency load shedding of driven equipment contains the DRY STROKE alarm indicator that lights up when the motor current decreases below the minimum current setting value. The channel for protecting the motor from starting with insufficient insulation resistance of the winding relative to the motor housing contains a constant voltage source and an alarm indicator "ISOLATION", illuminated when the insulation resistance of the winding decreases below the value of the resistance setting.
В известном устройстве-прототипе осуществляется комплексная защита электродвигателя от:In the known prototype device provides comprehensive protection of the electric motor from:
- недопустимой перегрузки по току, вызванной обрывом одной из фаз статорной обмотки или линии питания, несимметрией фазных напряжений, технологической перегрузкой, заклиниванием ротора или междувитковыми замыканиями;- unacceptable current overload caused by the breakdown of one of the phases of the stator winding or power line, phase voltage asymmetry, technological overload, jamming of the rotor or inter-turn short circuits;
- нештатного исчезновения нагрузки, например, из-за работы насоса в режиме "сухого хода";- abnormal disappearance of the load, for example, due to the operation of the pump in the "dry run" mode;
- понижения сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя ниже допустимого уровня;- lowering the insulation resistance of the winding relative to the motor housing below an acceptable level;
- недопустимой тепловой перегрузки двигателя, вызванной ухудшением условий его охлаждения.- unacceptable thermal overload of the engine caused by the deterioration of its cooling conditions.
В устройстве-прототипе температурный датчик канала защиты электродвигателя от тепловой перегрузки соединен проводниками с защитным устройством. Но во многих системах защитное устройство и электродвигатель с установленным на нем температурным датчиком находятся на значительном расстоянии друг от друга. Например, при работе погружного двигателя в скважине защитное устройство находится на поверхности земли. Необходимость использования длинных проводников для температурного датчика снижает надежность защитного устройства из-за возможности их обрыва или повреждения, ставит повышенные требования к обслуживанию и усложняет функционирование удаленного электродвигателя.In the prototype device, the temperature sensor of the motor protection channel from thermal overload is connected by conductors to the protective device. But in many systems, the protective device and the electric motor with a temperature sensor installed on it are at a considerable distance from each other. For example, when a submersible motor is operating in a well, a protective device is located on the ground. The need to use long conductors for the temperature sensor reduces the reliability of the protective device due to the possibility of their breakage or damage, puts increased maintenance requirements and complicates the operation of the remote motor.
Кроме того, для работы канала защиты электродвигателя от пониженного сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя необходим источник постоянного напряжения. Этот канал защиты предотвращает только запуск в ход электродвигателя при пониженной величине сопротивления изоляции, а во время работы двигателя этот канал защиты не работает. Но именно в процессе продолжительной работы электродвигателя может произойти ухудшение состояния изоляции, например из-за ее старения, работы во влажной, загрязненной или агрессивной среде и др., что приведет к аварийной ситуации и повреждению электродвигателя.In addition, for the operation of the motor protection channel from the reduced insulation resistance of the winding relative to the motor housing, a constant voltage source is required. This protection channel only prevents the motor from starting up when the insulation resistance value is lower, and during protection of the motor this protection channel does not work. But it is in the process of prolonged operation of the electric motor that deterioration of the insulation state can occur, for example, due to aging, operation in a moist, contaminated or aggressive environment, etc., which will lead to an emergency and damage to the electric motor.
Задачей изобретения является повышение надежности защиты, уменьшение затрат на установку и обслуживание устройства защиты электродвигателя.The objective of the invention is to increase the reliability of protection, reducing the cost of installation and maintenance of the motor protection device.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве защиты электродвигателя, содержащем канал защиты от токовой перегрузки, включающий установленный на фазном проводе линии питания датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, и аварийный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", канал защиты от тепловой перегрузки, включающий аварийный индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при превышении измеренной датчиком температуры порогового значения, и канал защиты от пониженного сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя, включающий аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ", засвечивающийся при снижении сопротивления изоляции обмотки ниже порогового значения, соединенные между собой параллельно и подключенные посредством логического оператора ИЛИ к исполнительному реле, выход которого соединен с контактами цепи управления магнитного пускателя, силовые контакты которого предназначены для включения в линию питания фаз электродвигателя, согласно предлагаемому изобретению фазные провода линии питания на участке между трансформаторами токов и электродвигателем охвачены дифференциальным трансформатором тока, аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ" засвечивается при возникновении двухполупериодного тока утечки в заземляющем проводе, присоединенном к корпусу электродвигателя, а канал защиты от тепловой перегрузки с аварийным индикатором "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающимся при возникновении однополупериодного тока утечки в заземляющем проводе, содержит присоединенную к концам различных фаз обмотки статора электрическую цепь с последовательно включенными в нее двумя ограничивающими резисторами и температурным датчиком, выполненным в виде позистора, сопротивление которого увеличивается при возрастании температуры, причем параллельно позистору включены электрическая ветвь с обратным диодом и электрическая ветвь с динистором и светодиодом оптопары, фототиристор которой соединен с узлом электрической цепи, расположенной между ограничивающими резисторами, и корпусом электродвигателя.The problem is solved in that in the known motor protection device comprising a current overload protection channel, including a current sensor mounted on a phase conductor of the power supply line, made in the form of a current transformer, and an "CURRENT OVERLOAD" alarm indicator, a thermal overload protection channel including “HEATER OVERLOAD” alarm indicator, illuminated when the threshold value measured by the temperature sensor is exceeded, and the protection channel from the reduced insulation resistance of the winding relative to motor housing, including the "ISOLATION" alarm indicator, illuminated when the insulation resistance of the winding decreases below a threshold value, connected together in parallel and connected by a logical operator OR to an executive relay, the output of which is connected to the contacts of the control circuit of the magnetic starter, the power contacts of which are designed to turn on in the power line of the phases of the motor, according to the invention, the phase wires of the power line in the area between the transformers the coil and the electric motor are covered by a differential current transformer, the IZOLYATSIA emergency indicator lights up when a half-wave leakage current occurs in the ground wire connected to the motor housing, and the thermal overload protection channel with the “HEATER OVERLOAD” alarm indicator illuminates when a single-half-earth leakage current occurs the wire contains an electrical circuit connected to the ends of the various phases of the stator winding with two facets connected in series limiting resistors and a temperature sensor made in the form of a posistor, the resistance of which increases with increasing temperature, and an electric branch with a reverse diode and an electric branch with a dinistor and an optocoupler LED, the photo-thyristor of which is connected to the electrical circuit node located between the limiting resistors, are connected in parallel with the posistor, and motor housing.
Наличие дифференциального трансформатора тока, охватывающего фазные провода линии питания, выходящие из электродвигателя, позволяет автоматически регистрировать снижение сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя ниже допустимого значения и превышение температуры двигателя выше допустимого значения. При наличии этих аварийных факторов возникает отклонение от нуля суммы токов в линиях питания фаз (мгновенных значений или векторов действующих значений) за счет появления тока утечки в заземляющем проводе, присоединенном к корпусу электродвигателя. Ненулевая сумма токов в линиях питания фаз обуславливает появления в этом трансформаторе дифференциального тока, а значит и электродвижущей силы в его вторичной обмотке, которая посредством исполнительного реле отключает главные контакты магнитного пускателя, отключая электродвигатель от сети.The presence of a differential current transformer, covering the phase wires of the power line exiting the motor, allows you to automatically register a decrease in the insulation resistance of the winding relative to the motor housing below the permissible value and the excess of the motor temperature above the permissible value. In the presence of these emergency factors, a deviation from zero of the sum of the currents in the phase supply lines (instantaneous values or vectors of effective values) arises due to the appearance of a leakage current in the grounding wire connected to the motor housing. A nonzero sum of currents in the phase power lines causes the appearance of a differential current in this transformer, and hence an electromotive force in its secondary winding, which, by means of an executive relay, disconnects the main contacts of the magnetic starter, disconnecting the electric motor from the network.
При надежной изоляции между обмоткой и корпусом электродвигателя и низкой температуре электродвигателя, не превышающей допустимого значения, токи утечки практически отсутствуют. При этом в указанном трансформаторе тока сумма токов в линиях питания фаз будет иметь нулевое значение и дифференциальный ток будет отсутствовать.With reliable insulation between the winding and the motor housing and a low motor temperature not exceeding the permissible value, leakage currents are practically absent. Moreover, in the specified current transformer, the sum of the currents in the phase supply lines will have a zero value and there will be no differential current.
Канал защиты от тепловой перегрузки, содержащий присоединенную к концам различных фаз обмотки статора электрическую цепь с последовательно включенными в нее двумя ограничивающими резисторами и температурным датчиком, выполненным в виде позистора, параллельно которому включены электрическая ветвь с обратным диодом и электрическая ветвь с динистором и светодиодом оптопары, фототиристор которой соединен с узлом электрической цепи, расположенной между ограничивающими резисторами, и корпусом электродвигателя, позволяет при повышении сопротивления позистора выше определенного уровня вызвать появление тока утечки в заземляющем проводе.A thermal overload protection channel, comprising an electric circuit connected to the ends of the various phases of the stator winding with two limiting resistors in series and a temperature sensor made in the form of a posistor, in parallel with which an electric branch with a reverse diode and an electric branch with a dinistor and an optocoupler LED are connected, whose photo-thyristor is connected to an electric circuit node located between the limiting resistors and the motor housing, which allows increasing Resistors above a certain level cause a leakage current to appear in the ground wire.
Поскольку аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ" засвечивается при возникновении двухполупериодного тока утечки в заземляющем проводе, а индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" засвечивается при возникновении однополупериодного тока утечки, то таким образом легко устанавливаются причина аварии и отключения электродвигателя от сети.Since the IZOLYATSIA alarm indicator lights up when a half-wave leakage current occurs in the grounding wire, and the “HEAT OVERLOAD” indicator lights up when a half-wave leakage current occurs, the cause of the accident and the motor disconnection from the mains can be easily established.
Отсутствие измерительных проводов от электродвигателя до устройства защиты приводит к уменьшению затрат на установку и обслуживание устройства защиты. Особенно заметно это проявляется при значительном расстоянии между двигателем и защитным устройством или при работе электродвигателя в недоступном месте, в агрессивной среде и др.The absence of test leads from the electric motor to the protection device reduces the cost of installing and maintaining the protection device. This is especially noticeable when there is a significant distance between the engine and the protective device or when the motor is in an inaccessible place, in an aggressive environment, etc.
На фиг.1 представлена общая структурная схема устройства защиты электродвигателя;Figure 1 presents the General structural diagram of a motor protection device;
на фиг.2 - электрическая схема устройства защиты электродвигателя;figure 2 is an electrical diagram of a motor protection device;
на фиг.3 - температурная характеристика сопротивления позистора;figure 3 - temperature characteristic of the resistance of the posistor;
на фиг.4 - характер тока i в заземляющем проводе при свечении аварийного индикатора "ИЗОЛЯЦИЯ";figure 4 - the nature of the current i in the grounding wire with the glow of the alarm indicator "INSULATION";
на фиг.5 - характер тока i в заземляющем проводе при свечении аварийного индикатора " ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА".figure 5 - the nature of the current i in the ground wire with the glow of the alarm indicator "HEAT OVERLOAD".
на фиг.6 - характер электродвижущей силы е во вторичной обмотке дифференциального трансформатора при свечении аварийного индикатора "ИЗОЛЯЦИЯ";figure 6 - the nature of the electromotive force e in the secondary winding of the differential transformer with the glow of the alarm indicator "ISOLATION";
на фиг.7 - характер электродвижущей силы е во вторичной обмотке дифференциального трансформатора при свечении аварийного индикатора " ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА".Fig.7 - the nature of the electromotive force e in the secondary winding of the differential transformer with the glow of the alarm indicator "HEAT OVERLOAD".
Устройство защиты электродвигателя состоит из канала 1 защиты от токовой перегрузки с аварийным индикатором "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 2, канала 3 защиты от тепловой перегрузки с аварийным индикатором "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 4 и канала 5 защиты от пониженного сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя с аварийным индикатором "ИЗОЛЯЦИЯ" 6. Эти каналы соединены параллельно между собой и подключены посредством логического оператора ИЛИ 7 к исполнительному реле 8, выход которого соединен с контактами цепи управления магнитного пускателя 9, главные контакты 10 которого предназначены для включения в линию питания фаз 11 электродвигателя 12. Устройство содержит блокировку контактов пускателя 13, кнопку ПУСК 14 и кнопку СТОП 15 магнитного пускателя 9. Логический оператор ИЛИ 7, исполнительное реле 8 и магнитный пускатель 9 формируют исполнительное устройство 16 защитного устройства электродвигателя. Для защиты электродвигателя 12 от токов короткого замыкания и отключения от источника питания 17, а также для подачи питания на исполнительное реле 8 предназначен автоматический выключатель 18. Канал 1 защиты от токовой перегрузки содержит установленные на фазных проводах 11 датчики тока 19, выполненные в виде трансформаторов тока.The motor protection device consists of a
Фазные провода линии питания 11 на участке между трансформаторами токов 19 и электродвигателем 12 охвачены дифференциальным трансформатором тока 20. Электродвигатель содержит трехфазную обмотку статора 21 и корпус 22, соединенный с заземляющим проводом 23.The phase wires of the
Канал 3 защиты от тепловой перегрузки содержит присоединенную к концам различных фаз обмотки статора 21 электрическую цепь с последовательно включенными в нее ограничивающими резисторами 24 и 25 и температурным датчиком 26, выполненным в виде позистора, сопротивление RТ которого увеличивается при возрастании температуры (фиг.3). Параллельно позистору 26 включены электрическая ветвь с обратным диодом 27, защищающим от обратного напряжения динистор 28 и светодиод 29 оптопары 30. Фототиристор 31 оптопары 30 соединен с узлом 32 электрической цепи, расположенной между ограничивающими резисторами 24 и 25, и корпусом 22 электродвигателя 12. Канал 3 защиты от тепловой перегрузки расположен в блоке 33.The thermal overload protection channel 3 contains an electrical circuit connected to the ends of the various phases of the stator winding 21 with limiting
На фиг.2 показано эквивалентное сопротивление 34 изоляции обмотки 21 относительно корпуса 22 электродвигателя 12.Figure 2 shows the
Устройство защиты электродвигателя работает следующим образом.The motor protection device operates as follows.
При возникновении одного из аварийных факторов:If one of the emergency factors occurs:
1. превышение током в обмотке электродвигателя порогового значения;1. excess current in the motor winding of a threshold value;
2. превышение температуры порогового значения;2. excess temperature threshold value;
3. понижения сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя ниже порогового значения,3. lowering the insulation resistance of the winding relative to the motor housing below a threshold value,
логический оператор ИЛИ 7 выдает сигнал на исполнительное реле 8, которое, в свою очередь, выдает сигнал в цепь управления магнитного пускателя 9, главные контакты 10 которого отключают линию питания фаз электродвигателя 12.the logical operator OR 7 gives a signal to the executive relay 8, which, in turn, gives a signal to the control circuit of the
Канал 1 защиты от токовой перегрузки работает следующим образом. Если ток, измеренный хотя бы одним из токовых датчиков 19 не превышает порогового значения, то не происходит свечения аварийного индикатора "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 2 и не происходит подача сигнала на логический оператор ИЛИ 7. При этом обеспечивается нормальная работа электродвигателя 12. Если ток, измеренный хотя бы одним из токовых датчиков 19 на линии питания фаз 11, превышает пороговое значение, то засвечивается аварийный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 2 и происходит подача сигнала на логический оператор ИЛИ 7 с последующим отключением линии питания фаз 11 электродвигателя 12.
При надежной изоляции между трехфазной обмоткой статора 21 и корпусом 22 электродвигателя 12 эквивалентное сопротивление 34 этой изоляции велико и ток утечки через заземляющий провод 23 на землю практически отсутствует.With reliable insulation between the three-phase winding of the
При низкой температуре электродвигателя 12, измеренной температурным датчиком 26 и не превышающей допустимого значения, ток утечки также отсутствуют. Это объясняется тем, что при такой температуре сопротивление датчика - позистора RT 26 низкое (фиг.3). В электрической цепи, присоединенной к концам различных фаз обмотки статора 21, ток протекает через ограничивающие резисторы 24 и 25 и температурный датчик 26, не влияя на сумму токов в фазных проводах линии питания 11, охваченных дифференциальным трансформатором 20. Поскольку сопротивление позистора RT 26 мало, то мало и падение напряжения на нем. При этом динистор 28 находится в закрытом состоянии, т.е. его сопротивление велико и ток через него и через оптопару 30 не протекает.At a low temperature of the
При отсутствии тока утечки через заземляющий провод 23 сумма токов в линиях питания фаз 11 (мгновенных значений или векторов действующих значений) равна нулю и в трансформаторе тока 20 дифференциальный ток равен нулю. При этом обеспечивается нормальная работа электродвигателя 12.In the absence of leakage current through the
Если в электродвигателе 12 происходит ухудшение состояния изоляции между трехфазной обмоткой 21 и корпусом 22, т.е. ее эквивалентное сопротивление 34 становится меньше допустимого значения, то возникает ток утечки через заземляющий провод 23 на землю (фиг.4). Из-за тока утечки сумма токов в линиях питания фаз 11 не равна нулю и в трансформаторе тока 20 появится дифференциальный ток. Наличие дифференциального тока трансформатора 20 обуславливает появление электродвижущей силы в его вторичной обмотке (фиг.6). При этом засвечивается аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ" 6 и происходит подача сигнала на логический оператор ИЛИ 7 с последующим отключением линии питания фаз 11 электродвигателя 12. Поскольку в заземляющем проводе 23, присоединенном к корпусу 22 электродвигателя, протекает двухполупериодный (гармонический) ток утечки, то характер электродвижущей силы во вторичной обмотке трансформатора 20 имеет аналогичный характер с фазовым сдвигом.If the insulation condition between the three-phase winding 21 and the
При повышении температуры электродвигателя 12 выше допустимого значения сопротивление датчика тока - позистора RТ 26 резко возрастает (фиг.3). При этом возрастает и падение напряжения на этом элементе 26. Вследствие этого возрастает напряжение на динисторе 26 и происходит его открытие, т.е. его сопротивление становится малым и через него и светодиод 29 оптопары 30 начинает протекать ток. Протекание тока через светодиод 29 приводит к открыванию фототиристора 31 оптопары 30. Поскольку сопротивление фототиристора 31 становится малым, через него и ограничивающий резистор 24 протекает ток утечки через заземляющий провод 23 на землю (фиг.5). Из-за тока утечки сумма токов в линиях питания фаз 11 не равна нулю и в трансформаторе тока 20 появится дифференциальный ток. Наличие дифференциального тока трансформатора 20 обуславливает появление электродвижущей силы в его вторичной обмотке (фиг.7). При этом засвечивается аварийный индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 4 и происходит подача сигнала на логический оператор ИЛИ 7 с последующим отключением линии питания фаз 11 электродвигателя 12. Поскольку в заземляющем проводе 23, присоединенном к корпусу 22 электродвигателя, протекает однополупериодный ток утечки, то характер электродвижущей силы во вторичной обмотке трансформатора 20 имеет негармонический характер.With increasing temperature of the
Различный характер токов утечки и соответствующих электродвижущих сил во вторичной обмотке дифференциального трансформатора позволяет легко выявить причину аварии и отключения электродвигателя от сети.The different nature of the leakage currents and the corresponding electromotive forces in the secondary winding of the differential transformer makes it easy to identify the cause of the accident and disconnect the motor from the network.
Предлагаемое устройство обеспечивает комплексную защиту электродвигателя 12 во время его работы от различных разнородных факторов (недопустимой токовой и тепловой перегрузки, понижения сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя ниже допустимого уровня), что гарантирует высокую надежность защиты. Защитное устройство работает без использования специальных проводов от измерительных датчиков, установленных на электродвигателе, к удаленному от него исполнительному устройству 16.The proposed device provides comprehensive protection of the
Устройство защиты было изготовлено, прошло экспериментальную проверку в различных условиях, показав высокую надежность.The protection device was manufactured, passed an experimental test in various conditions, showing high reliability.
Источники информацииInformation sources
1. А.с. СССР №600654, МКИ Н 02 Н 7/08, 1978 г.1. A.S. USSR No. 600654, MKI N 02 N 7/08, 1978
2. А.с. СССР №1302369, МКИ Н 02 Н 7/08, 1985 г.2. A.S. USSR No. 1302369, MKI N 02 N 7/08, 1985
3. А.с. СССР №1764118, МКИ Н 02 Н 7/08, 1992 г.3. A.S. USSR No. 1764118, MKI N 02 N 7/08, 1992
4. Пат. Украины №61537 А, МКИ Н 02 Н 7/08, Н 02 Н 5/04, з. №2003021652 от 25.02.2003 г. (прототип).4. Pat. Ukraine №61537 A, MKI N 02 Н 7/08, Н 02 Н 5/04, з. No.2002211652 of February 25, 2003 (prototype).
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA2004031814A UA74696C2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Motor protection device |
UA2004031814 | 2004-03-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004118186A RU2004118186A (en) | 2006-01-10 |
RU2291538C2 true RU2291538C2 (en) | 2007-01-10 |
Family
ID=35871502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004118186/09A RU2291538C2 (en) | 2004-03-12 | 2004-06-15 | Electric motor protective gear |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2291538C2 (en) |
UA (1) | UA74696C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582593C1 (en) * | 2015-04-06 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | System for protection of magnetoelectric generator from short circuit and method of controlling system |
RU2699758C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for current protection of electric motors with interlocking of one unit of current relays |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2749914C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-06-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Method for combined protection of alternating current machines against inter-winding faults in stator winding |
-
2004
- 2004-03-12 UA UA2004031814A patent/UA74696C2/en unknown
- 2004-06-15 RU RU2004118186/09A patent/RU2291538C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582593C1 (en) * | 2015-04-06 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | System for protection of magnetoelectric generator from short circuit and method of controlling system |
RU2699758C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for current protection of electric motors with interlocking of one unit of current relays |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA74696C2 (en) | 2006-01-16 |
RU2004118186A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6639502B2 (en) | Overload protector with control element | |
CA2085202C (en) | Positive temperature coefficient start winding protection | |
US7423854B2 (en) | Interruption circuit with improved shield | |
CA2744397C (en) | Overload protection of a voltage reduction device | |
AU2018417096A1 (en) | Air conditioner | |
RU2291538C2 (en) | Electric motor protective gear | |
US7420343B2 (en) | Current limiting DC motor starter circuit | |
RU2263383C1 (en) | Electric motor and driven equipment protective device | |
RU2582593C1 (en) | System for protection of magnetoelectric generator from short circuit and method of controlling system | |
RU2810266C1 (en) | Device for protecting three-phase electric motor from emergency operating modes | |
KR100427052B1 (en) | Circuit breaker using positive temperature coefficent thermister | |
KR200276698Y1 (en) | Circuit breaker using positive temperature coefficent thermister | |
SU1718293A1 (en) | Method of testing and tuning of electrical thermal relay of protection of three-phase asynchronous motors | |
SU1092644A1 (en) | Electric motor thermal protection device | |
RU166203U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS | |
SU792405A1 (en) | Device for protective disconnection of electric apparatus | |
RU2530742C1 (en) | Method and device for in-service inspection of direct-current motor heating and protection | |
SU1487119A2 (en) | Device for thermal protection of three-phase induction motor | |
JPS6033709Y2 (en) | Single phase synchronous generator protection device | |
SU1062822A1 (en) | Device for fault protection of network with motor | |
SU655346A3 (en) | Device for protective disconnection in ac circuit | |
SU1330694A2 (en) | Device for protection of asynchronous electric motor against an abnormal mode of operation | |
Neleman | Motor controls for Ex motors in hazardous areas; an application guide! | |
US2481956A (en) | Electric motor protective circuit control | |
SU1529344A1 (en) | Overheating protection device for induction motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100616 |