RU2805480C1 - Protection device against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor to a fault point in the power cable - Google Patents
Protection device against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor to a fault point in the power cable Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805480C1 RU2805480C1 RU2023109446A RU2023109446A RU2805480C1 RU 2805480 C1 RU2805480 C1 RU 2805480C1 RU 2023109446 A RU2023109446 A RU 2023109446A RU 2023109446 A RU2023109446 A RU 2023109446A RU 2805480 C1 RU2805480 C1 RU 2805480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- asynchronous motor
- diode
- stator
- power
- phase
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения безопасности эксплуатации промышленных электротехнических комплексов, в частности, систем электроснабжения шахтных технологических участков в случае возникновения цепи повышенной проводимости между фазой и землей в кабеле электропитания асинхронного двигателя.The invention relates to electrical engineering and is intended to improve the operational safety of industrial electrical systems, in particular, power supply systems for mine technological areas in the event of a high conductivity circuit between phase and ground in the power supply cable of an asynchronous motor.
Для защиты электротехнических комплексов технологических установок горных предприятий от коротких замыканий известны устройства, действие которых основано на формировании вторичного тока, пропорционального по величине току контролируемого силового электрического присоединения и формировании команды на отключение электросети от источника питания в случае, если величина вторичного тока превышает предварительно установленное допустимое значение (Справочник энергетика угольной шахты: В 2 т./B.C. Дзюбан и др.; Под общ. ред. канд. техн. наук Б.Н. Ванеева. - Изд. 2-е доп. и перераб. - Донецк: ООО «Юго-Восток, Лтд», 2001. - Т.2: С.405-412). Отработка команды на защитное отключение выполняется, как правило, автоматическим выключателем технологического участка, либо контактором пускателя соответствующего силового электрического присоединения к асинхронному двигателю технологической установки.To protect electrical complexes of technological installations of mining enterprises from short circuits, devices are known whose operation is based on the formation of a secondary current, proportional in magnitude to the current of the controlled power electrical connection and the generation of a command to disconnect the electrical network from the power source if the value of the secondary current exceeds a predetermined permissible value (Handbook of coal mine power engineers: In 2 vols./B.C. Dzyuban et al.; Under the general editorship of Candidate of Technical Sciences B.N. Vaneev. - Edition 2nd additional and revised. - Donetsk: LLC " South-East, Ltd", 2001. - T.2: P.405-412). The processing of the command for protective shutdown is carried out, as a rule, by the automatic switch of the technological section, or by the contactor of the starter of the corresponding power electrical connection to the asynchronous motor of the technological installation.
Также известно устройство защиты от утечек тока на землю, использование которого в шахтных участковых электроустановках является обязательным. Известное устройство выполняет функцию формирования команды защитного отключения электрической сети участка шахты от источника электропитания при повреждении изоляции фазы, либо при касании человеком фазы, находящейся под напряжением сети (Аппараты защиты от токов утечки рудничные для сетей напряжением до 1200 В. Общие технические условия (ГОСТ 22929-78). - (действ, с 26.03.1978 г.). - М.: Гос. ком. стандартов СССР. 1978. - 16 с.). Поскольку междуфазное короткое замыкание при повреждении шахтного гибкого экранированного кабеля начинается с повреждения и замыкания на землю (через центрально расположенную заземляющую жилу гибкого кабеля) одной, либо двух фаз, устройство защиты от утечек тока на землю способно выявить и этот аварийный процесс, в том числе, на стадии, предшествующей появлению междуфазного электрического контакта, и сформировать команду на защитное отключение шахтной участковой электрической сети.A device for protecting against current leakage to ground is also known, the use of which is mandatory in mine site electrical installations. The known device performs the function of generating a command for protective shutdown of the electrical network of a mine section from the power source in the event of damage to the insulation of a phase, or when a person touches a phase under network voltage (Mining leakage current protection devices for networks with voltages up to 1200 V. General technical conditions (GOST 22929 -78) - (valid, from 03/26/1978). - M.: State Committee of Standards of the USSR. 1978. - 16 p.). Since a phase-to-phase short circuit in the event of damage to a mine flexible shielded cable begins with damage and a short circuit to ground (through the centrally located grounding conductor of the flexible cable) of one or two phases, the earth leakage protection device is capable of identifying this emergency process, including at the stage preceding the appearance of phase-to-phase electrical contact, and generate a command for protective shutdown of the mine local electrical network.
Эти технические решения позволяют выявить короткое замыкание в силовом электрическом присоединении, утечку тока на землю, в том числе, обусловленную касанием человеком фазы сети, и отключить это присоединение, либо всю электрическую сеть от источника питания, однако не противодействуют последующему протеканию тока в электрической сети, включая точку возникновения аварийного (опасного) состояния в кабеле электропитания асинхронного двигателя, поскольку это присоединение некоторое время будет находиться под действием обратного энергетического потока, обусловленного действием ЭДС вращения асинхронного двигателя, ранее включенного в данном силовом присоединении и перешедшего в состояние выбега. Такое поддержание тока короткого замыкания после защитного отключения сети может вызвать воспламенение, что неприемлемо в условиях потенциальной опасности взрыва метано-воздушной смеси в атмосфере шахты. В случае же защитного отключения сети вследствие возникновения утечки тока на землю, подпитка сети от ЭДС вращения асинхронного двигателя представляет опасность электропоражения человека, прикоснувшегося к фазе сети на интервале времени после ее защитного отключения.These technical solutions make it possible to detect a short circuit in a power electrical connection, a current leak to the ground, including that caused by a person touching a phase of the network, and disconnect this connection or the entire electrical network from the power source, but do not counteract the subsequent flow of current in the electrical network, including the point of occurrence of an emergency (dangerous) condition in the power supply cable of an asynchronous motor, since this connection will be under the influence of a reverse energy flow for some time, caused by the action of the rotational emf of an asynchronous motor, previously turned on in this power connection and switched to a run-down state. Such maintenance of short circuit current after a protective shutdown of the network can cause ignition, which is unacceptable in conditions of the potential danger of an explosion of the methane-air mixture in the mine atmosphere. In the event of a protective shutdown of the network due to the occurrence of a current leak to the ground, feeding the network from the rotational emf of an asynchronous motor poses a risk of electrical shock to a person who touches the network phase in the time interval after its protective shutdown.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является устройство защиты от действия обратного энергетического потока асинхронного двигателя на точку повреждения в кабеле электропитания, подключаемое в силовую цепь фазных обмоток статора асинхронного двигателя, первые выводы которых предназначены для подключения к фазным проводникам кабеля электропитания, а вторые выводы соединены между собой, содержащее цепь последовательного соединения первого, второго конденсаторов и диода, присоединяемого катодом к заземленному металлическому корпусу асинхронного двигателя, а также присоединенные параллельно второму конденсатору резистор и реагирующий орган, соединенный своим выходом со входом коммутационного аппарата, содержащего трехполюсную группу размыкаемых силовых контактов, присоединенную между первыми выводами фазных обмоток статора асинхронного двигателя и соответствующими фазными проводниками кабеля электропитания, при этом устройство содержит три резистора, первые выводы которых соединены между собой и подключены к первому выводу первого конденсатора, а их вторые выводы предназначены для подключения к первым выводам соответствующих фазных обмоток статора асинхронного двигателя (UA, №103934 С2, МПК Н02Н 3/02, Н02Н 3/10 (2006.01), опубл. 12.08.2013 г.).The closest analogue of the proposed invention is a device for protection against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor at the point of damage in the power cable, connected to the power circuit of the phase windings of the stator of an asynchronous motor, the first terminals of which are intended for connection to the phase conductors of the power cable, and the second terminals are interconnected , containing a circuit of series connection of the first, second capacitors and a diode connected by the cathode to the grounded metal body of the asynchronous motor, as well as a resistor and a reacting element connected in parallel to the second capacitor, connected by its output to the input of a switching device containing a three-pole group of openable power contacts connected between the first the terminals of the phase windings of the stator of the asynchronous motor and the corresponding phase conductors of the power supply cable, wherein the device contains three resistors, the first terminals of which are interconnected and connected to the first terminal of the first capacitor, and their second terminals are intended for connection to the first terminals of the corresponding phase windings of the stator of the asynchronous motor (UA, No. 103934 C2, IPC
Действие данного устройства состоит в формировании импульса тока в цепи последовательного соединения первого, второго конденсаторов и диода в момент появления повышенной проводимости между фазой кабеля электропитания асинхронного двигателя и землей и в формировании, тем самым, команды на размыкание размыкаемых силовых контактов коммутационного аппарата на вводах фазных обмоток статора асинхронного двигателя и отделении ЭДС вращения, индуктируемой в статоре этого двигателя, от точки повреждения в кабеле электропитания.The action of this device is to generate a current pulse in the series connection circuit of the first, second capacitors and a diode at the moment of the appearance of increased conductivity between the phase of the power supply cable of the asynchronous motor and the ground and, thereby, to generate a command to open the openable power contacts of the switching device at the inputs of the phase windings stator of an asynchronous motor and separating the rotational emf induced in the stator of this motor from the point of damage in the power cable.
Данное техническое решение позволяет выявить факт повреждения в кабеле электропитания асинхронного двигателя при выполнении контроля состояния этого кабеля со стороны подключения фазных обмоток статора асинхронного двигателя и сформировать команду на выполнение отделения обратного энергетического потока асинхронного двигателя от данного кабеля электропитания.This technical solution makes it possible to identify the fact of damage in the power supply cable of an asynchronous motor when monitoring the condition of this cable from the connection side of the phase windings of the stator of an asynchronous motor and to generate a command to separate the reverse energy flow of the asynchronous motor from this power supply cable.
Однако, средством технической реализации этой функции в соответствии со схемой данного устройства является коммутационный аппарат с громоздкой структурой трехполюсной группы размыкаемых силовых контактов, что не позволяет адаптировать его в структуру конструкции асинхронного двигателя. Схема такого коммутационного аппарата, по сути, соответствует структуре магнитного пускателя и размещается в отдельно расположенном от асинхронного двигателя корпусе.However, the means of technical implementation of this function in accordance with the diagram of this device is a switching device with a bulky structure of a three-pole group of open power contacts, which does not allow it to be adapted into the design structure of an asynchronous motor. The circuit of such a switching device essentially corresponds to the structure of a magnetic starter and is housed in a housing located separately from the asynchronous motor.
В этом случае возникает вероятность невыполнения защитной функции, вследствие возможного повреждения электрических цепей, связывающих коммутационный аппарат с реагирующим органом и его трехполюсную группу размыкаемых силовых контактов с входами фазных обмоток статора асинхронного двигателя и с фазными проводниками кабеля электропитания, а также вследствие возможных ошибочных действий эксплуатационного персонала при подключении коммутационного аппарата и его трехполюсной группы размыкаемых силовых контактов.In this case, there is a possibility of failure to perform the protective function due to possible damage to the electrical circuits connecting the switching device with the reacting element and its three-pole group of open power contacts with the inputs of the phase windings of the stator of the asynchronous motor and with the phase conductors of the power cable, as well as due to possible erroneous actions of the operating personnel when connecting a switching device and its three-pole group of openable power contacts.
Размещение коммутационного аппарата с трехполюсной группой размыкаемых силовых контактов в корпусе, отделенном от асинхронного двигателя, не позволяет использовать устройство защиты применительно к силовому присоединению асинхронного двигателя технологической установки, перемещаемой в процессе эксплуатации, например, шахтного очистного комбайна.Placing a switching device with a three-pole group of openable power contacts in a housing separated from the asynchronous motor does not allow the use of a protection device in relation to the power connection of an asynchronous motor of a technological installation that is moved during operation, for example, a mining shearer.
Кроме этого, при отделении обратного энергетического потока асинхронного двигателя от фазных проводников кабеля электропитания путем разъединения электрической цепи не создается эффект, препятствующий формированию ЭДС вращения на обмотках статора асинхронного двигателя, поскольку этот асинхронный двигатель в данном случае находится в состоянии свободного выбега, что не позволяет ускорить подавление обратного энергетического потока.In addition, when separating the reverse energy flow of an asynchronous motor from the phase conductors of the power supply cable by disconnecting the electrical circuit, an effect is not created that prevents the formation of a rotational emf on the stator windings of an asynchronous motor, since this asynchronous motor in this case is in a free run-out state, which does not allow acceleration suppression of reverse energy flow.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства защиты от действия обратного энергетического потока асинхронного двигателя на точку повреждения в кабеле электропитания, в котором за счет конструктивных особенностей, обеспечивается возможность компактного исполнения устройства защиты, позволяющая адаптировать его в структуру конструкции асинхронного двигателя, что приводит к повышению надежности функционирования защиты за счет исключения возможности повреждения электрических присоединений коммутационного аппарата и его силового и слаботочного контактов, расширить использование защиты на силовые присоединения к асинхронным двигателям технологических установок, перемещаемых в процессе эксплуатации, осуществить ускоренное подавление ЭДС вращения асинхронного двигателя вследствие его перевода в тормозной режим в момент выявления заявляемым устройством цепи повышенной электрической проводимости между фазным проводником кабеля электропитания и землей, в том числе, вызванной касанием человеком фазного проводника кабеля электропитания, находящегося под напряжением.The basis of the invention is the task of improving the protection device against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor at the point of damage in the power cable, in which, due to design features, it is possible to compactly design the protection device, allowing it to be adapted into the design structure of an asynchronous motor, which leads to increased reliability protection functioning by eliminating the possibility of damage to the electrical connections of the switching device and its power and low-current contacts, expand the use of protection to power connections to asynchronous motors of technological installations moved during operation, carry out accelerated suppression of the rotational emf of an asynchronous motor due to its transfer to the braking mode at the moment detection by the claimed device of a circuit of increased electrical conductivity between the phase conductor of the power supply cable and the ground, including that caused by a person touching the phase conductor of the power supply cable, which is energized.
Поставленная задача решается тем, что устройство защиты от действия обратного энергетического потока асинхронного двигателя на точку повреждения в кабеле электропитания, подключаемое в силовую цепь фазных обмоток статора асинхронного двигателя, первые выводы которых предназначены для подключения к фазным проводникам кабеля электропитания, содержащее цепь последовательного соединения первого, второго конденсаторов и диода, присоединяемого катодом к металлическому заземленному корпусу асинхронного двигателя, а также присоединенные параллельно второму конденсатору резистор и реагирующий орган, соединенный своим выходом со входом коммутационного аппарата, содержащего размыкаемый силовой контакт, согласно изобретению дополнительно снабжено вторым и третьим диодами, вторым резистором и замыкаемым слаботочным контактом коммутационного аппарата, соединенным своим первым выводом со вторым резистором в последовательную цепь, подключенную параллельно первому конденсатору, а подключаемый ко второму выводу первой фазной обмотки статора асинхронного двигателя второй вывод замыкаемого слаботочного контакта присоединен к катоду второго диода, анод которого соединен с катодом третьего диода и предназначен для подключения ко второму выводу второй фазной обмотки статора асинхронного двигателя, при этом, размыкаемый силовой контакт коммутационного аппарата первым выводом соединен с катодом второго диода, а вторым выводом - с анодом третьего диода, подключаемым ко второму выводу третьей фазной обмотки статора асинхронного двигателя.The problem is solved by the fact that the device for protection against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor at the point of damage in the power cable, connected to the power circuit of the phase windings of the stator of the asynchronous motor, the first terminals of which are intended for connection to the phase conductors of the power cable, containing a series connection circuit of the first, a second capacitor and a diode connected by the cathode to the metal grounded body of the asynchronous motor, as well as a resistor and a reactor connected in parallel to the second capacitor, connected by its output to the input of a switching device containing an openable power contact, according to the invention, additionally equipped with second and third diodes, a second resistor and a closed low-current contact of the switching device, connected by its first terminal to the second resistor in a series circuit connected in parallel to the first capacitor, and connected to the second terminal of the first phase winding of the stator of an asynchronous motor, the second terminal of the closed low-current contact is connected to the cathode of the second diode, the anode of which is connected to the cathode of the third diode and is intended for connection to the second terminal of the second phase winding of the stator of an asynchronous motor, while the openable power contact of the switching device is connected with the first terminal to the cathode of the second diode, and the second terminal is connected to the anode of the third diode, connected to the second terminal of the third phase winding of the stator of the asynchronous motor .
Исходное замкнутое состояние размыкаемого силового контакта коммутационного аппарата, присоединенного между вторыми выводами первой и третьей фазных обмоток статора асинхронного двигателя, а также подключение второго и третьего диодов между вторыми выводами, соответственно, первой и второй, второй и третьей фазных обмоток статора при соединении анода второго диода с катодом третьего диода создает эффект соединения фазных обмоток статора асинхронного двигателя в трехфазную схему «звезда», что позволяет функционировать асинхронному двигателю в штатном режиме. При этом, цепь, состоящая из последовательно соединенных первого, второго конденсатора и диода, присоединяемого катодом к заземленному металлическому корпусу асинхронного двигателя, оказывается подключенной между общей точкой соединения вторых выводов фазных обмоток статора асинхронного двигателя и землей, что позволяет сформировать импульс тока в данной цепи в момент возникновения повышенной электрической проводимости между фазой и землей на стороне присоединения первых выводов фазных обмоток статора асинхронного двигателя.The initial closed state of the opening power contact of the switching device connected between the second terminals of the first and third phase windings of the stator of an asynchronous motor, as well as the connection of the second and third diodes between the second terminals, respectively, of the first and second, second and third phase windings of the stator when connecting the anode of the second diode with the cathode of the third diode creates the effect of connecting the phase windings of the stator of an asynchronous motor into a three-phase “star” circuit, which allows the asynchronous motor to operate in normal mode. In this case, a circuit consisting of a series-connected first and second capacitor and a diode connected by the cathode to the grounded metal case of the asynchronous motor is connected between the common connection point of the second terminals of the phase windings of the stator of the asynchronous motor and the ground, which makes it possible to generate a current pulse in this circuit in the moment of occurrence of increased electrical conductivity between the phase and the ground on the connection side of the first terminals of the phase windings of the stator of an asynchronous motor.
В результате, на первом резисторе, присоединенном параллельно второму конденсатору, формируется импульс напряжения, что приводит к срабатыванию реагирующего органа и коммутационного аппарата. Вследствие этого происходит разъединение размыкаемого силового контакта коммутационного аппарата и изменение конфигурации подключения вторых выводов фазных обмоток статора асинхронного двигателя со схемы «звезда» на схему присоединения между собой вторых выводов первой и второй, а также второй и третьей фазных обмоток статора асинхронного двигателя через, соответственно, второй и третий диоды, что создает эффект нарушения индуктирования на обмотках статора асинхронного двигателя ЭДС вращения, а также эффект противодействия вращательному движению ротора асинхронного двигателя, ускоряя подавление его ЭДС вращения и создавая, тем самым, эффект подавления обратного энергетического потока асинхронного двигателя, воздействующего на цепь присоединения кабеля электропитания. Это обусловлено тем, что при подключенном к сети статора асинхронного двигателя и присоединении между собой вторых выводов его первой и второй, а также второй и третьей фазных обмоток через, соответственно, второй и третий диоды, по первой и второй фазным обмоткам статора будут протекать импульсно полуволны однополярного тока длительностью 4π/3 (рад.) с промежутком 2π/3 (рад), что приводит к созданию тормозного эффекта на интервале защитного отключения асинхронного двигателя от питающей сети.As a result, a voltage pulse is formed across the first resistor connected in parallel with the second capacitor, which leads to the activation of the reactor and switching device. As a result, the disconnecting power contact of the switching device is disconnected and the connection configuration of the second terminals of the phase windings of the stator of the asynchronous motor is changed from the “star” circuit to the circuit for connecting the second terminals of the first and second, as well as the second and third phase windings of the stator of the asynchronous motor through, respectively, the second and third diodes, which creates the effect of disrupting the induction on the stator windings of the asynchronous motor of the rotational emf, as well as the effect of counteracting the rotational movement of the rotor of the asynchronous motor, accelerating the suppression of its rotational emf and thereby creating the effect of suppressing the reverse energy flow of the asynchronous motor acting on the circuit connecting the power cable. This is due to the fact that when the stator of an asynchronous motor is connected to the network and the second terminals of its first and second, as well as the second and third phase windings are connected to each other through, respectively, the second and third diodes, pulsed half-waves will flow through the first and second phase windings of the stator unipolar current with a duration of 4π/3 (rad.) with a gap of 2π/3 (rad), which leads to the creation of a braking effect during the protective shutdown interval of the asynchronous motor from the supply network.
Использование заявляемого устройства совместно со штатными устройствами защиты (максимальная токовая защита, защита от утечек тока на землю), применяемыми в электрической сети технологического участка со стороны питающей трансформаторной подстанции, обеспечивает при возникновении опасного состояния выполнение синхронного отделения в процессе защитного отключения от точки повреждения кабеля энергетических потоков, как со стороны питающей трансформаторной подстанции, так и со стороны асинхронного двигателя, повышая безопасность эксплуатации силового рудничного электрооборудования участка шахты. При этом, устройства выявления аварийного состояния электрического присоединения и защитного его отключения (обесточивания), установленные со стороны трансформаторной подстанции и со стороны асинхронного двигателя, действуют автономно, независимо друг от друга.The use of the inventive device in conjunction with standard protection devices (overcurrent protection, protection against current leakage to ground), used in the electrical network of the technological section from the side of the supply transformer substation, ensures, in the event of a dangerous condition, the implementation of synchronous separation in the process of protective disconnection from the point of damage to the power cable flows, both from the supply transformer substation and from the asynchronous motor, increasing the safety of operation of power mine electrical equipment of the mine site. At the same time, devices for detecting an emergency condition of an electrical connection and its protective shutdown (de-energization), installed on the side of the transformer substation and on the side of the asynchronous motor, operate autonomously, independently of each other.
Использование одного размыкаемого силового контакта и двух диодов в структуре схемы коммутации фазных обмоток статора асинхронного двигателя отличается компактностью исполнения, что позволяет адаптировать устройство защиты в структуре конструкции асинхронного двигателя, а использование маловентильной (два диода) полупроводниковой схемы в структуре силовой части заявляемого устройства согласуется с возможностью эксплуатации в электрооборудовании, в том числе, рудничного исполнения, с учетом опыта применения в рудничных силовых электроустановках компактных средств охлаждения полупроводниковых приборов.The use of one openable power contact and two diodes in the structure of the switching circuit of the phase windings of the stator of an asynchronous motor is compact in design, which makes it possible to adapt the protection device in the design structure of an asynchronous motor, and the use of a small-valve (two diodes) semiconductor circuit in the structure of the power part of the proposed device is consistent with the possibility operation in electrical equipment, including mining equipment, taking into account the experience of using compact means of cooling semiconductor devices in mine power electrical installations.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема подключения шахтного кабеля электропитания к силовым зажимам в отсеках кабельных вводов магнитного пускателя и асинхронного двигателя технологической установки; на фиг. 2 - электрическая схема устройства защиты от действия обратного энергетического потока асинхронного двигателя на точку повреждения в кабеле электропитания; на фиг. 3 - обобщенная схема подключения устройства в структуре шахтного участкового электротехнического комплекса; на фиг. 4 - диаграмма напряжения, формируемого на первом резисторе заявляемого устройства при возникновении в момент t1 цепи повышенной проводимости между землей и фазным проводником в кабеле электропитания асинхронного двигателя.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. Figure 1 shows a diagram of connecting the shaft power cable to the power terminals in the cable input compartments of the magnetic starter and the asynchronous motor of the technological installation; in fig. 2 - electrical diagram of a protection device against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor at the point of damage in the power cable; in fig. 3 - generalized diagram of connecting a device in the structure of a mine district electrical complex; in fig. 4 is a diagram of the voltage generated across the first resistor of the inventive device when a high conductivity circuit occurs at time t 1 between the ground and the phase conductor in the power supply cable of the asynchronous motor.
В структуру кабеля 1 электропитания в виде шахтного гибкого экранированного кабеля входят фазные проводники 2 в виде медных силовых жил, медная заземляющая жила 3, изоляция 4 в виде резиноой изоляционной оболочки каждой силовой жилы, поверх которых наложены резиновые проводящие экраны 5, охватывающие по всей длине кабеля медную заземляющую жилу 3.The structure of the
Схема подключения кабеля электропитания содержит силовые зажимы 6 в устройствах кабельных вводов 7 магнитного пускателя и кабельных вводов 8 асинхронного двигателя технологической установки, заземление 9, заземляющие болты 10 магнитного пускателя и заземляющие болты 11 асинхронного двигателя технологической установки.The power supply cable connection diagram contains
Все фазные проводники 2 кабеля 1 присоединены к соответствующим силовым зажимам 6 в устройствах кабельных вводов 7 магнитного пускателя и кабельных вводов 8 асинхронного двигателя технологической установки. Устройство кабельного ввода 7 магнитного пускателя (как часть его металлической оболочки) присоединено к заземлению 9. Заземляющая жила 3 в устройствах кабельных вводов 7 и 8 присоединена к заземляющим болтам, соответственно, 10 и 11, являющихся частями металлических корпусов, соответственно, магнитного пускателя и асинхронного двигателя. Этим обеспечивается заземление асинхронного двигателя технологической установки, в том числе, установки, перемещаемой в процессе эксплуатации (фиг. 1), в частности, шахтного очистного комбайна.All
Устройство защиты от действия обратного энергетического потока асинхронного двигателя на точку повреждения в кабеле электропитания (фиг. 2) подключено ко вторым выводам фазных обмоток 12, 13, 14 статора 15 асинхронного двигателя, первые выводы которых предназначены для подключения к фазным проводникам 2 кабеля 1 электропитания. Устройство содержит конденсаторы 16, 17, резисторы 18, 19, диоды 20, 21, 22, реагирующий орган 23, коммутационный аппарат 24 с размыкаемым силовым контактом 25 и слаботочным замыкаемым контактом 26.The protection device against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor at the point of damage in the power cable (Fig. 2) is connected to the second terminals of the
Электрическая сеть питания асинхронного двигателя содержит также устройство 27 защиты от утечек тока на землю, входящее в структуру питающей трансформаторной подстанции 28, содержащей силовой трансформатор 29 и автоматический выключатель 30 (фиг. 3). В устройстве конденсаторы 16, 17 соединены последовательно с диодом 20, катод которого присоединен к болту 11 заземления металлического корпуса асинхронного двигателя, параллельно конденсатору 17 присоединены резистор 19 и реагирующий орган 23, соединенный своим выходом со входом коммутационного аппарата 24, замыкаемый слаботочный контакт 26 которого, соединен с резистором 18 в последовательную цепь, присоединенную параллельно конденсатору 16. При этом точка соединения замыкаемого слаботочного контакта 26 и резистора 18 подключена непосредственно ко второму выводу первой фазной обмотки 12 статора 15 и к катоду диода 21, анод которого соединен с катодом диода 22 и со вторым выводом второй фазной обмотки 13 статора 15, а второй вывод третьей фазной обмотки 14 статора 15 присоединен к аноду диода 22 и через размыкаемый силовой контакт 25 коммутационного аппарата 24 - к катоду диода 21.The electrical power supply network of the asynchronous motor also contains a
Действие заявляемого устройства поясняется следующим. В штатном режиме эксплуатации фазные проводники 2 кабеля 1 электропитания присоединяются к зажимам 6 в устройствах кабельных вводов 7 магнитного пускателя и кабельных вводов 8 асинхронного двигателя технологической установки, а заземляющая жила 3 кабеля электропитания присоединена к заземляющему болту 11 асинхронного двигателя технологической установки и заземляющему болту 10 магнитного пускателя, осуществляющего передачу напряжения электропитания от трансформатора 29 трансформаторной подстанции 28 на статор 15 асинхронного двигателя технологической установки посредством кабеля 1 электропитания. При этом заземляющий болт 10 соединен с заземлением 9.The operation of the inventive device is explained as follows. In normal operation, the
Повреждение изоляции 4 фазного проводника 2 будет приводить к появлению электрической цепи 31 повышенной проводимости между фазным проводником 2 и землей посредством проводящего экрана 5 и заземляющей жилы 3, соединенной с заземлением 9. Таким образом, входящее в структуру трансформаторной подстанции 28 устройство 27 защиты от утечек тока на землю, будучи подключенным к фазным проводникам 2 и заземлению 9, будет реагировать на появление цепи 31 повышенной проводимости между фазным проводником 2 и землением 9, формируя команду на защитное отключение автоматического выключателя 30 трансформаторной подстанции 28, позволяющее отделить от сети энергетический поток трансформаторной подстанции 28.Damage to the
В этом случае при возникновении цепи 31 повышенной проводимости между фазным проводником 2 и землей происходит значительное повышение разности потенциалов между заземляющей жилой 3 и точкой соединения (в схему «звезда») вторых выводов фазных обмоток 12, 13, 14 статора 15 асинхронного двигателя. При этом возникает условие протекания тока в цепи: фазы электрической сети - конденсаторы 16, 17 - диод 20 -заземление 9 - цепь 31 повышенной проводимости между фазным проводником 2 и землей. Наличие последовательно соединенных конденсаторов 16 и 17 и диода 20 обусловливает ограничение продолжительности проводящего состояния этой цепи (постоянной времени заряда конденсатора 16), обеспечивая ограничение величины дополнительного количества электричества в цепи 31 и одновременно формируя информационный сигнал - импульс напряжения (фиг. 4) на резисторе 19, достаточный по величине для приведения в действие реагирующего органа 23 и, посредством него, - коммутационного аппарата 24, который размыкает свой силовой контакт 25 в цепи подключения вторых выводов фазных обмоток 12 и 14 статора 15 асинхронного двигателя, разорвав структуру схемы «звезда» соединения указанных обмоток и обусловив протекание однополярных полуволн токов в этих обмотках через диоды, соответственно, 21 и 22. Процесс сопровождается защитным отключением автоматического выключателя 30 трансформаторной подстанции 28, и после такого отключения ток в обмотках статора 15 обусловливается величиной ЭДС вращения асинхронного двигателя, индуктируемой на этих обмотках. Разрыв структуры схемы «звезда» соединения этих обмоток и подача в статор однополярных полуволн тока приводят к ускорению подавления ЭДС вращения асинхронного двигателя вследствие перевода его в тормозной режим.In this case, when a
Таким образом, возникновение цепи 31 повышенной проводимости между фазным проводником 2 кабеля 1 электропитания и заземлением 9 сопровождается одновременным отключением автоматического выключателя 30 трансформаторной подстанции 28 и разъединением силового контакта 25 с последующим (по истечении времени перемещения контактов) замыканием слаботочного контакта 26, обеспечивая присоединение резистора 18 параллельно конденсатору 16 и, тем самым, разряд конденсатора, подготовив устройство к дальнейшему использованию.Thus, the occurrence of a
Использование заявляемого устройства согласуется с функционированием устройства 27 защиты от утечек тока на землю (фиг. 3), которое создает в трехфазной электрической сети и цепи заземления постоянный оперативный ток и воздействует на отключение автоматического выключателя 30 трансформаторной подстанции 28 в случае превышения оперативным током установленной допустимой величины. Схема соединения конденсаторов 16, 17 и диода 20 в последовательную цепь (фиг. 2, фиг. 3) при подключении диода 20 катодом к заземляющему болту 11 заземленного посредством заземляющей жилы 3 кабеля 1 металлического корпуса асинхронного двигателя исключает воздействие заявляемого устройства на работу устройства 27 защиты от утечек тока на землю. Прохождению постоянного оперативного тока устройства 27 защиты от утечек тока на землю в цепь заявляемого устройства препятствуют диод 20 и конденсатор 16. Кроме этого, наличие конденсатора 16 и диода 20 является средством отделения силовых цепей электропитания асинхронного двигателя в штатном режиме эксплуатации от его заземленного корпуса, что соответствует режиму изолированной нейтрали шахтной участковой электрической сети.The use of the inventive device is consistent with the operation of the
Предлагаемое устройство защиты от действия обратного энергетического потока асинхронного двигателя на точку повреждения в кабеле электропитания характеризуется простотой и компактностью электрической схемы, в нем исключается использование коммутационных аппаратов с громоздкой трехполюсной силовой контактной группой, что позволяет его адаптировать в структуру конструкции асинхронного двигателя, разместив элементы заявляемого устройства в дополнительном отсеке корпуса двигателя, сопоставимым по размерам с отсеком его кабельных вводов.The proposed device for protecting against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor at the point of damage in the power cable is characterized by a simple and compact electrical circuit; it eliminates the use of switching devices with a bulky three-pole power contact group, which allows it to be adapted into the design structure of an asynchronous motor by placing the elements of the proposed device in an additional compartment of the motor housing, comparable in size to the compartment of its cable entries.
Таким образом, использование заявляемого устройства обеспечивает усовершенствование защиты от действия обратного энергетического потока асинхронного двигателя на точку повреждения в кабеле электропитания, в соответствии с чем, за счет конструктивных особенностей, обеспечивается компактность исполнения устройства защиты, что позволяет адаптировать его в структуру конструкции асинхронного двигателя и, тем самым, повысить надежность функционирования защиты, расширить область применения защиты на силовые присоединения к асинхронным двигателям технологических установок, перемещаемых в процессе эксплуатации, осуществить ускоренное подавление ЭДС вращения асинхронного двигателя вследствие его перевода в тормозной режим в момент выявления заявляемым устройством цепи повышенной электрической проводимости между фазным проводником кабеля электропитания и землей, в том числе, вызванной касанием человеком фазного проводника кабеля электропитания, находящегося под напряжением.Thus, the use of the inventive device provides improved protection against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor at the point of damage in the power cable, according to which, due to the design features, the compact design of the protection device is ensured, which makes it possible to adapt it to the design structure of an asynchronous motor and, thereby, increase the reliability of the protection, expand the scope of application of the protection to power connections to asynchronous motors of technological installations moved during operation, carry out accelerated suppression of the rotational emf of an asynchronous motor due to its transfer to the braking mode at the moment the claimed device detects a circuit of increased electrical conductivity between the phase conductor of the power supply cable and the ground, including those caused by a person touching the phase conductor of the power supply cable, which is energized.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805480C1 true RU2805480C1 (en) | 2023-10-17 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4644255A (en) * | 1984-12-04 | 1987-02-17 | Airborne Electronics, Inc. | Free wheeling diode control circuit for motor speed control with reverse voltage protection |
| RU48443U1 (en) * | 2005-05-11 | 2005-10-10 | Филиппов Борис Андреевич | DEVICE FOR DYNAMIC BRAKING OF A THREE-PHASE ASYNCHRONOUS SHORT-CLOSED ELECTRIC MOTOR |
| RU2361356C1 (en) * | 2008-07-31 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | Method and device for control of asynchronous motor |
| UA103934C2 (en) * | 2012-02-09 | 2013-12-10 | Государственное Высшее Учебное Заведение “Донецкий Национальный Технический Университет” | Protection device against effect of reverse energy flow of asynchronous motor to damage point of supply cable |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4644255A (en) * | 1984-12-04 | 1987-02-17 | Airborne Electronics, Inc. | Free wheeling diode control circuit for motor speed control with reverse voltage protection |
| RU48443U1 (en) * | 2005-05-11 | 2005-10-10 | Филиппов Борис Андреевич | DEVICE FOR DYNAMIC BRAKING OF A THREE-PHASE ASYNCHRONOUS SHORT-CLOSED ELECTRIC MOTOR |
| RU2361356C1 (en) * | 2008-07-31 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") | Method and device for control of asynchronous motor |
| UA103934C2 (en) * | 2012-02-09 | 2013-12-10 | Государственное Высшее Учебное Заведение “Донецкий Национальный Технический Университет” | Protection device against effect of reverse energy flow of asynchronous motor to damage point of supply cable |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4992904A (en) | Hybrid contactor for DC airframe power supply | |
| EP0988676A1 (en) | Overvoltage protection circuit for a generating system | |
| KR20150057989A (en) | Power generation system and method with fault ride through capability | |
| RU2311699C2 (en) | Method and device for protecting power distribution networks against arcing short circuits | |
| CN108631264B (en) | Variable-speed water pumping power generation system and variable-speed water pumping power generation method | |
| RU2805480C1 (en) | Protection device against the action of the reverse energy flow of an asynchronous motor to a fault point in the power cable | |
| EP2744062B1 (en) | A subsea system with ride-through protection | |
| Morton | Circuit breaker and protection requirements for DC switchgear used in rapid transit systems | |
| MX2013010095A (en) | Protecting an operation control unit connected to an electric machine via a long cable. | |
| US1906817A (en) | Protective arrangement | |
| RU2513032C1 (en) | Method for protection of integrated switchgear cubicles from arcing fault | |
| US20120243129A1 (en) | Shorting protection for systems having electric machines | |
| Amaral et al. | On the application of a power electronics-based arc-flash suppressor | |
| CN107534405B (en) | Excitation system | |
| CN110050399B (en) | Power electronics with isolation fuses | |
| CN113383494A (en) | Electrical switch | |
| Theron et al. | Case study: Transformer Differential Incorrect Operation due to System Grounding | |
| Sudhakar et al. | Simulation of generator protection using Matlab | |
| SU754548A1 (en) | Method and apparatus for current leak in the line with electric motor | |
| CN107230967A (en) | voltage transformer secondary neutral point potential drift monitoring method | |
| EP3547476B1 (en) | Overvoltage protection device of variable speed power generation system | |
| Ahn et al. | Development of Arc Eliminator for 7.2/12 kV switchgear | |
| Theron et al. | Incorrect Transformer Differential Operation Due to System Grounding | |
| SU1091270A1 (en) | Device for protective de-energizing of electric load | |
| Pordanjani et al. | Assessment of out-of-phase reclosing onto DER-connected feeders |