RU2633393C1 - Device to control and protectthree-phase load with possibility of non-contact control of phase skew - Google Patents
Device to control and protectthree-phase load with possibility of non-contact control of phase skew Download PDFInfo
- Publication number
- RU2633393C1 RU2633393C1 RU2016137662A RU2016137662A RU2633393C1 RU 2633393 C1 RU2633393 C1 RU 2633393C1 RU 2016137662 A RU2016137662 A RU 2016137662A RU 2016137662 A RU2016137662 A RU 2016137662A RU 2633393 C1 RU2633393 C1 RU 2633393C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- control
- winding
- load
- possibility
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
- H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
- H02H3/34—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors of a three-phase system
- H02H3/353—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors of a three-phase system involving comparison of phase voltages
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления и защиты трехфазной нагрузки с возможностью бесконтактного контроля перекоса фаз питающей трехфазной сети.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to control and protect a three-phase load with the possibility of contactless control of phase imbalance of a three-phase supply network.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство защиты трехфазных потребителей от несимметричных режимов работы (RU 2269191). Данное устройство сети рассчитано на четырехпроводную трехфазную сеть и предполагает наличие нулевого рабочего провода, что является недостатком. Кроме того, устройство не позволяет контролировать величину перекоса фаз.A device is known for protecting three-phase consumers from asymmetric operating modes (RU 2269191). This network device is designed for a four-wire three-phase network and assumes the presence of a zero working wire, which is a drawback. In addition, the device does not allow to control the amount of phase imbalance.
Известно устройство для управления трехфазной нагрузкой с защитой от перекоса фаз и сигнализацией (RU 2285320). Устройство также предполагает наличие нулевого провода и, следовательно, обладает тем же недостатком. Устройство обеспечивает контроль каждой фазы в отдельности с помощью двухцветных светодиодных индикаторов, сигнализирующих об отсутствии или о наличии перекоса конкретной фазы. Недостаток устройства заключается в том, что сигнализация является двухуровневой, что позволяет фиксировать только наличие перекоса, но не его величину.A device for controlling a three-phase load with protection against phase imbalance and alarm (RU 2285320). The device also assumes the presence of a neutral wire and, therefore, has the same drawback. The device provides control of each phase individually with the help of two-color LED indicators signaling the absence or presence of a skew of a specific phase. The disadvantage of this device is that the alarm is two-level, which allows you to record only the presence of bias, but not its value.
Аналогичными возможностями и теми же недостатками обладает устройство для управления трехфазной нагрузкой с защитой от перекоса фаз и сигнализацией (RU 2291539).Similar capabilities and the same disadvantages have a device for controlling a three-phase load with protection from phase imbalance and an alarm (RU 2291539).
За прототип изобретения принято устройство, приведенное в литературе [Бастанов В.Г. 300 практических советов. М.: Московский рабочий, 352 с. (С. 17-19)] или в интернете по электронному адресу: http://cxema.in/radio-shema120.html. Предлагаемое изобретение строится на базе схемы устройства-прототипа, доработка которого расширяет функциональные возможности и позволяет ликвидировать недостатки, характерные прототипу. Эти недостатки следующие.For the prototype of the invention adopted the device described in the literature [Bastanov V.G. 300 practical tips. M .: Moscow Worker, 352 p. (S. 17-19)] or on the Internet at the email address: http://cxema.in/radio-shema120.html. The present invention is based on the scheme of the prototype device, the refinement of which expands the functionality and allows you to eliminate the disadvantages characteristic of the prototype. These disadvantages are as follows.
Во-первых, для работы устройства-прототипа необходим нулевой провод, которого может не быть в случае использования для питания нагрузки трехпроводной трехфазной сети. И, во-вторых, отсутствует контроль величины перекоса фаз.Firstly, for the prototype device to work, a neutral wire is needed, which may not exist if a three-wire three-phase network is used to power a load. And, secondly, there is no control of the phase imbalance.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задача изобретения заключается в устранении вышеуказанных недостатков.The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения работы устройства как с четырехпроводной, так и с трехпроводной трехфазной сетью, а также повышение надежности устройства за счет обеспечения бесконтактного контроля величины перекоса фаз, который в режиме реального времени позволяет следить за изменением величины перекоса.The technical result of the invention is to expand the functionality by ensuring the operation of the device with both a four-wire and a three-wire three-phase network, as well as increasing the reliability of the device by providing non-contact control of the phase imbalance, which in real time allows you to monitor the change in the magnitude of the bias.
Для достижения вышеуказанного технического результата предложено устройство управления и защиты трехфазной нагрузки с возможностью бесконтактного контроля перекоса фаз, включающая феррозонд, содержащий обмотку возбуждения, измерительную обмотку и компенсационную обмотку, генератор прямоугольных импульсов, соединительный конденсатор, блок регистрации с измерительным прибором и компенсатор, при этом оно содержит заземление и дополнительную катушку индуктивности, подключенную к выпрямленному напряжению между искусственной нейтралью и землей и выполненную с возможностью определения величины перекоса фаз в контролируемой трехфазной сети по величине напряженности собственного магнитного поля.To achieve the above technical result, a three-phase load control and protection device with non-contact control of phase imbalance is proposed, including a flux gate containing an excitation winding, a measuring winding and a compensation winding, a rectangular pulse generator, a connecting capacitor, a recording unit with a measuring device and a compensator, while it contains grounding and an additional inductor connected to the rectified voltage between the artificial neutral Strongly and ground and adapted to determine the magnitude of the skew in the phases of the three-phase network controlled by the magnitude of the magnetic field strength of its own.
Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.
1. С помощью создания дополнительного заземления, позволяющего устройству работать без нулевого провода.1. By creating additional grounding, allowing the device to work without a neutral wire.
2. С помощью введения в устройство специальной катушки индуктивности, подключаемой к выпрямленному напряжению между искусственной нейтралью и землей. При наличии перекоса фаз в трехфазной сети (четырехпроводной или трехпроводной) в катушке возникает постоянное магнитное поле, величина напряженности которого пропорциональна величине перекоса фаз. Напряженность можно контролировать бесконтактно с помощью измерительного устройства, построенного на базе феррозондового преобразователя. И, следовательно, можно контролировать величину перекоса фаз.2. By introducing into the device a special inductor connected to the rectified voltage between the artificial neutral and ground. In the presence of phase imbalance in a three-phase network (four-wire or three-wire), a constant magnetic field arises in the coil, the magnitude of which is proportional to the magnitude of the phase imbalance. The tension can be controlled contactlessly using a measuring device built on the basis of a flux-gate transducer. And, therefore, it is possible to control the amount of phase imbalance.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг. 1 представлена схема устройства управления и защиты трехфазной нагрузки.In FIG. 1 is a diagram of a three-phase load control and protection device.
На Фиг. 2 представлено измерительное устройство для контроля величины перекоса фаз.In FIG. 2 shows a measuring device for monitoring the magnitude of the phase imbalance.
На Фиг. 3 представлена схема генератора прямоугольных импульсов.In FIG. 3 shows a diagram of a rectangular pulse generator.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Устройство работает на принципе создания искусственной нейтрали с помощью трех конденсаторов C1, С2, С3 (см. Фиг. 1). В результате перегрузки одной из фаз и, тем более, ее обрыва возникает напряжение между искусственной нейтралью и землей. При этом в отличие от прототипа предлагается использовать дополнительное заземление, обеспечивающее работу устройства также и в трехпроводной трехфазной сети. Возникающее напряжение выпрямляется с помощью диодного моста (VD1-VD4). Выпрямленное напряжение подается на параллельно включенные реле K1, катушку L1 и емкость С4. При обрыве одной из фаз срабатывает реле К1, которое своими контактами разрывает цепь питания катушки магнитного пускателя КМ, и нагрузка, например электродвигатель М, отключается от сети. Предусмотрено также и отключение катушки магнитного пускателя с помощью теплового реле КК. Емкость конденсатора С4 подбирается таким образом, чтобы исключить срабатывание реле в пусковом режиме.The device operates on the principle of creating artificial neutral using three capacitors C1, C2, C3 (see Fig. 1). As a result of an overload of one of the phases and, moreover, its breakage, a voltage arises between the artificial neutral and the ground. Moreover, unlike the prototype, it is proposed to use additional grounding, which ensures the operation of the device also in a three-wire three-phase network. The resulting voltage is rectified using a diode bridge (VD1-VD4). The rectified voltage is applied to the parallel relays K1, coil L1 and capacitance C4. When one of the phases breaks, relay K1 is activated, which breaks the power supply circuit of the coil of the KM magnetic starter with its contacts, and the load, for example, motor M, is disconnected from the network. It is also envisaged to disconnect the coil of the magnetic starter using the thermal relay KK. The capacitance of the capacitor C4 is selected in such a way as to exclude the relay in the starting mode.
Основной отличительной особенностью схемы, кроме дополнительного заземления, является наличие катушки индуктивности L1, создающей постоянное магнитное поле, напряженность которого пропорциональна величине выпрямленного напряжения между искусственной нейтралью и землей. Эта напряженность, характеризующая перекос фаз, может быть измерена бесконтактно устройством на базе феррозондового преобразователя.The main distinguishing feature of the circuit, in addition to additional grounding, is the presence of an inductor L1, which creates a constant magnetic field, the intensity of which is proportional to the value of the rectified voltage between the artificial neutral and ground. This tension, which characterizes phase imbalance, can be measured non-contact by a device based on a flux-gate transducer.
Вопросы использования феррозондов для измерения постоянного магнитного поля подробно описаны в литературе: Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы. Л.: Энергоатомиздат. 1986. 188 с., Миловзоров В.П. Электромагнитные устройства автоматики. Учебник для студентов специальности «Автоматика и телемеханика» вузов. М.: Высш. школа, 1974. 416 с. Эти устройства хорошо зарекомендовали себя в различных схемах автоматизации и контроля. Устройства компактны, отличаются простотой и малым потреблением энергии.The use of fluxgates for measuring a constant magnetic field is described in detail in the literature: Afanasyev Yu.V. Fluxgate devices. L .: Energoatomizdat. 1986. 188 p., Milovzorov V.P. Electromagnetic automation devices. A textbook for students of the specialty "Automation and Telemechanics" of universities. M .: Higher. School, 1974. 416 p. These devices have proven themselves in various automation and control circuits. The devices are compact, simple and low power consumption.
Использование измерителей напряженности магнитного поля позволяет дистанционно, без вмешательства в электрические цепи контролировать в реальном времени величину перекоса фаз трехфазной сети. Шкала измерительного прибора градуируется в уровнях опасности перекоса фаз для трехфазных потребителей. Таким образом, при высоких уровнях опасности нагрузка может быть отключена также и оператором нажатием кнопки Стоп в цепи питания катушки магнитного пускателя.The use of magnetic field strength meters allows you to remotely, without interference with electrical circuits, to control in real time the amount of phase imbalance of a three-phase network. The scale of the measuring device is graduated in danger levels of phase imbalance for three-phase consumers. Thus, at high levels of danger, the load can also be disconnected by the operator by pressing the Stop button in the power circuit of the coil of the magnetic starter.
В устройстве использовано реле постоянного тока типа РП21 (с рабочим напряжением 24 В) и сопротивлением обмотки 200 Ом. Конденсаторы С1-С3 бумажные емкостью 4-10 мкФ на напряжение не менее удвоенного фазного. Катушка индуктивности L1 содержит 4500 витков провода ПЭВ-2, диаметр 0,2 мм. Сопротивление катушки 330 Ом. Сердечник катушки разомкнут.The device uses a DC relay of type RP21 (with an operating voltage of 24 V) and a winding resistance of 200 Ohms. Capacitors C1-C3 paper with a capacity of 4-10 microfarads for a voltage of at least twice the phase voltage. Inductor L1 contains 4500 turns of wire PEV-2, diameter 0.2 mm. Coil resistance 330 ohms. The core of the coil is open.
Схема измерительного устройства (см. Фиг. 2), построенная на базе феррозондового преобразователя, содержит следующие компоненты:The measuring device diagram (see Fig. 2), built on the basis of a flux-gate transducer, contains the following components:
- феррозонд с тремя обмотками - обмоткой возбуждения L1, состоящей из двух встречно намотанных одинаковых половин L1' и L1'', измерительной обмоткой L2 и компенсационной обмоткой L3;- a flux gate with three windings - an excitation winding L1, consisting of two counter-wound identical halves L1 'and L1' ', a measuring winding L2 and a compensation winding L3;
- генератор прямоугольных импульсов, выполненный, к примеру, на элементах НЕ, с возможностью регулирования частоты в пределах 2-200 кГц (Фиг. 3);- a rectangular pulse generator, made, for example, on elements NOT, with the ability to control the frequency within 2-200 kHz (Fig. 3);
- соединительный конденсатор С1, передающий сигнал с выхода генератора на обмотку возбуждения феррозонда, позволяющий исключить постоянную составляющую сигнала с генератора и, как следствие, уменьшить потребляемую генератором мощность;- a connecting capacitor C1, transmitting a signal from the output of the generator to the excitation coil of the flux gate, which eliminates the constant component of the signal from the generator and, as a result, reduces the power consumed by the generator;
- блок регистрации, подключаемое к выходу измерительной обмотки, с любым измерительным прибором - вольтметром или амперметром - и с соответствующей схемой включения. Показания измерительного прибора соответствуют величине перекоса фаз;- a registration unit, connected to the output of the measuring winding, with any measuring device - a voltmeter or ammeter - and with the corresponding switching circuit. The readings of the measuring device correspond to the phase imbalance;
- компенсатор для установки нулевого значения регистрирующего прибора с помощью переменного резистора R2 при отсутствии измеряемой напряженности магнитного поля, что исключает влияние посторонних источников магнитного поля на результаты измерений.- a compensator to set the recording instrument to zero using a variable resistor R2 in the absence of a measured magnetic field strength, which eliminates the influence of extraneous magnetic field sources on the measurement results.
Генератор прямоугольных импульсов приведен на Фиг. 3 и содержит четыре элемента НЕ (микросхема К561 ЛН2), питающихся от источника 9 вольт. При этом напряжении микросхемы серии К561 на частотах свыше 2 кГц работают устойчиво. Собственно генератор - первые три элемента НЕ. Четвертый элемент НЕ (DD1.4) полезен для исключения влияния обмотки возбуждения феррозонда на работу генератора. Резистор R1 и емкость С1 - частотозадающие элементы. Резистор R1 обеспечивает регулировку частоты генератора. Частота подбирается для получения наибольшей чувствительности феррозонда. Схема генератора простая, отличается малым потреблением мощности и позволяет обеспечить компактную и экономную реализацию всего измерительного устройства в целом.The square wave generator is shown in FIG. 3 and contains four elements NOT (chip K561 LN2), powered by a 9 volt source. At this voltage, the K561 series microcircuits operate stably at frequencies above 2 kHz. The generator itself is the first three elements NOT. The fourth element is NOT (DD1.4) useful for eliminating the influence of the excitation winding of the flux gate on the operation of the generator. Resistor R1 and capacitance C1 are frequency-setting elements. Resistor R1 provides frequency control of the generator. The frequency is selected to obtain the greatest sensitivity of the flux gate. The generator circuit is simple, characterized by low power consumption and allows for a compact and economical implementation of the entire measuring device as a whole.
Измерительное устройство с феррозондом устанавливается в непосредственной близости от обмотки L1 устройства управления и защиты трехфазной нагрузки. Место расположения измерительного устройства определяется чувствительностью феррозонда и удобством его размещения. Выбранное место установки должно сохраняться постоянным в процессе контроля.A measuring device with a flux gate is installed in the immediate vicinity of the winding L1 of the three-phase load control and protection device. The location of the measuring device is determined by the sensitivity of the flux gate and the convenience of its placement. The selected installation location should be kept constant during the monitoring process.
Таким образом, предлагаемое устройство управления и защиты трехфазной нагрузки обладает возможностью бесконтактного и непрерывного контроля уровня опасности перекоса фаз. Предварительные испытания устройства показали надежную защиту асинхронных двигателей от перекоса фаз, а также удобство и необходимость бесконтактного контроля в реальном времени трехфазной сети с целью анализа ее неисправности. Такой анализ полезен для понимания причин срабатывания защиты.Thus, the proposed control device and protect the three-phase load has the ability to contactless and continuous control of the level of danger of phase imbalance. Preliminary tests of the device showed reliable protection of induction motors from phase imbalance, as well as the convenience and necessity of real-time contactless monitoring of a three-phase network in order to analyze its malfunction. Such an analysis is useful for understanding the reasons for the protection to operate.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137662A RU2633393C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Device to control and protectthree-phase load with possibility of non-contact control of phase skew |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137662A RU2633393C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Device to control and protectthree-phase load with possibility of non-contact control of phase skew |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2633393C1 true RU2633393C1 (en) | 2017-10-12 |
Family
ID=60129441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137662A RU2633393C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Device to control and protectthree-phase load with possibility of non-contact control of phase skew |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2633393C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1319151A1 (en) * | 1985-04-25 | 1987-06-23 | Саратовский политехнический институт | Device for protection of electric installation against loss of one or more phases |
US4783713A (en) * | 1986-08-29 | 1988-11-08 | Cezhan Chen | Full automatic electric shock protector apparatus |
RU2291539C2 (en) * | 2005-03-03 | 2007-01-10 | Екатерина Александровна Никольская | Three-phase load control apparatus incorporating phase-failure protective gear and warning device |
RU106997U1 (en) * | 2011-01-12 | 2011-07-27 | Андрей Геннадьевич Каранкевич | DEVICE FOR CONTROL, PROTECTION AND MONITORING OF ELECTRICAL INSTALLATION |
US20150380923A1 (en) * | 2013-03-08 | 2015-12-31 | Abb Research Ltd. | Overcurrent Protection Device And Method |
-
2016
- 2016-09-21 RU RU2016137662A patent/RU2633393C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1319151A1 (en) * | 1985-04-25 | 1987-06-23 | Саратовский политехнический институт | Device for protection of electric installation against loss of one or more phases |
US4783713A (en) * | 1986-08-29 | 1988-11-08 | Cezhan Chen | Full automatic electric shock protector apparatus |
RU2291539C2 (en) * | 2005-03-03 | 2007-01-10 | Екатерина Александровна Никольская | Three-phase load control apparatus incorporating phase-failure protective gear and warning device |
RU106997U1 (en) * | 2011-01-12 | 2011-07-27 | Андрей Геннадьевич Каранкевич | DEVICE FOR CONTROL, PROTECTION AND MONITORING OF ELECTRICAL INSTALLATION |
US20150380923A1 (en) * | 2013-03-08 | 2015-12-31 | Abb Research Ltd. | Overcurrent Protection Device And Method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102812369B (en) | Insulation deterioration diagnosis device | |
AU2022209344A1 (en) | Smart sensor network for power grid health monitoring | |
KR20100104139A (en) | On-line insulation resistance measurement system and apparatus | |
CN102901878A (en) | Monitoring device for earth line with impedance measurement | |
CN103649687A (en) | Electromagnetic actuators and monitoring thereof | |
CN103412009A (en) | Fluid conductivity sensor, and device and method for measuring fluid conductivity | |
IT201600123334A1 (en) | Intelligent socket and monitoring and control system using this socket | |
US5287062A (en) | Reference voltage measuring bridge for a device for monitoring and measuring the insulation of a DC voltage electrical mains system | |
RU2633393C1 (en) | Device to control and protectthree-phase load with possibility of non-contact control of phase skew | |
CN105469966A (en) | Rotary transformer | |
KR20170014671A (en) | Power loss measuring system for measuring power loss at harmonic filter included in high voltage direct current(hvdc) ststem and method for measuring power loss thereof | |
JP2022123748A (en) | Current detection device | |
CN110412401A (en) | A kind of ground connection of AC charging equipment and misphase detection circuit | |
RU2282860C2 (en) | Device for inspecting resistance of isolation of non-grounding split power networks under working voltage | |
RU2556332C1 (en) | Leakage current monitor in load of single-phase rectifier | |
RU72797U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS | |
RU2180124C2 (en) | Process of search for element with reduced resistance of insulation in branched electric network of direct operation current and device for its realization | |
RU2549221C1 (en) | Device for automatic contact-free inspection of technical state of diode rectifier | |
SU842597A1 (en) | Auto-compensating dc transducer | |
RU2642148C1 (en) | Displacement controller | |
SU1229561A1 (en) | Device for testing displacements | |
CN205982483U (en) | Secondary circuit wiring checking system | |
PL144719B1 (en) | Method of and system for assesment of technical condition of electrical machines and inductive elements | |
RU2582496C1 (en) | Device for measuring conductive liquids | |
SU132731A1 (en) | Position indicator of the electromagnetic switch of the downhole tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190922 |