SU1320859A1 - Устройство дл защиты трехфазного электродвигател от аварийных режимов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электротехники - релейной защите трехфазных электродвигателей от аварийных режимов. Цель изобретени  - упрощение конструкции и улучшение электрических и весогабаритных характеристик . Устройство содержит торс- вдальный магнитопровод 1, на котором расположены обмотки 2 и 3 двух фаз и обмотка 4, 5 двухсекционна  третьей фазы, которые с обмотками 2 и 3 включены в противовключении. Через магнитопровод продеты три фазы питающей цепи, сдвинутые одна относительно другой на- 120 . Выходы обмоток 2, 3, 4 и 5 присоединены к органу сравнени  9. При увеличении тока на-, грузки электродвигател  сверх допустимого исполнительный элемент отключает электродвигатель. 5 ил. СО Фи,1

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам защиты электродвигателей от аварийных режимов.

Цель изобретени  - упрощение конструкции и улучшение электрических и весогабаритных характеристик.

На фиг. 1 приведена структурна  схема защитного устройстваi на фиг.2- векторна  диаграмма образовани  ЭДС Ед, Eg, Е и Е ; на фиг. 3 - векторна  диаграмма образовани  ЭДС Е, и EJ , на фиг. 4 - выходна  фазова  характеристика диодной схемы сравнени  двух электрических величин по фазе , на фиг. 5 - векторные диаграммы изменени  ЭДС Е, и Е при нормальной работе электродвигател , при симметричной перегрузке и неполнофазном режиме.

На магнитопроводе тороидального фазовращающего трансформатора 1 тока расположены сдвинутые на 120 одна относительно другой две обмотки 2 и 3. Треть  обмотка также ориентирована к двум остальным на 120 , но, состоит из двух секций 4 и 5. Через магнитопровод фазовращающего трансформатора 1 тока продеты фазовые провода 6, 7 и 8, которые ориентированы к соответствующим обмоткам, установленные на магнитопроводе. Одни выводы обмоток 2 и 3 с соответствующими секци ми 4 и 5 третьей обмотки соединены в противовключении, а другие присоединены к органу 9 сравнени  и контрол  перегрузок, который Присоединен к исполнительному элементу -10. Орган 9 сравнени  и контрол  перегрузок выполнен в виде кольцевого фазочувствительного детектора на диодной схеме сравнени  двух электрических величин по фазе, котора  дополнена бесконтактным реле времени с выдержкой времени, завис щей от величины перегрузки. Допустима  величина перегрузки устанавливаетс  переменным резистором.

Известно, что стабильным параметром трехфазной сети  вл етс  угол сдвига между напр жени ми (токами). При нормальной работе электродвигател  фазы напр жени  (тока) сдвинуты на угол 120 , а при обрыве одного из фазных проводов фазовьй угол между напр жени ми (токами) в двух остальных измен етс  и становитс  равным О или 180 . Таким образом, если контролировать изменение угла сдвига фаз меладу токами нагрузки электродвигател , то его можно защитить от не- полнофазного режима.

Дл  контрол  изменени  угла фазового сдвига примен етс  диодна  схема сравн ени  двух синусоидальных электрических величин на фазе, например , ЭДС:

0

е, Е, sinot и е E,jsin((at-v)

Эта схема имеет косинусную характеристику выходного параметра, напри-, мер напр жени  Уо

и„ KRE cost, где К - коэффициент, учитывающий

конструктивные параметры, R - сопротивление контура схемыj Е - величина контролируемого ЭДС , cost|) - фазовый сдвиг между ЭДС.

Дл  этого необходимо из трехфазных токов питани  электродвигател  сформировать две ЭДС Е и Е, между которьми должен быть определенный угол сдвига фазу. Угот) может быть равен или близок 90° при наличии токов во всех фазах питани  электродвигател , а так как при обрыве любой из фаз угол измен етс  на О или о

180

то можно применить диодную схему сравнени  синусоидальньпс электрических величин по фазе дл  контрол  реполнофазных режимов.

Система трехфазных токов позвол ет получить вращающеес  магнитное поле , если эти токи пропускать через три неподвижные катушки (обмотки), оси или плоскости которых смещены в пространстве на 120 , т.е. на угол,

равный электрическому углу сдвига по фазе мезкду токами.

Вращающеес  магнитное поле навод т в обмотках катушек, установленных на магнитопроводе тороидального

фазовращател  трансформатора тока ЭДС, величины которых завис т от токов нагрузки электродвигател , количества витков катушек и материала  рма магнитопровода. На вьшодах обмотки W катушки фазы А образуетс  ЭДС Ед, на выводах обмотки Wg катушки, фазы В образуетс  ЭДС Ец,а так как обмотка катушки фазы С состоит из вух секций W и Wg , то на вывойх каждой секции образуетс  ЭДС Ej, и ЕС (фиг. 2).

Число витков в катушке фазы А равно числу витков в катушке фазы В, д М, соответственно ЭДС Ед Е.

3

Число витков в обоих секци х катушки фазы С одинаковое, w V/ , следоватп „11

тельно, Е Р.. , но число витков в этих секци х меньше по сравнению с катушками других двух фаз. Такой подбор числа витков в катушках позвол ет от системы ЭДС, приведенной на фиг, 2, образовать две ЭДС с определенным углом сдвига между ними Дл  этого соедин ют в противо ключении один конец обмотки Уд катушки фазы А с обмоткой одной секции обмотки W катушки фазы С, один конец обмотки Wg катушки фазы В - с обмоткой другой секции Wj катушки фазы С (фиг.1) В результате получают две ЭДС Е и EJ, векторна - диаграмма образовани  которых показана на фиг. 3.

Как видно из векторной диаграммы (фиг. 3)угол сдвига Ц между суммарными ЭДС Е, и Е зависит от того, насколько вектор Е ( ) короче векторов Ед и Ец. Величина ЭДС пропорциональна числу витков, следовательно , угол сдвига (р зависит от соот ношени  числа витков и Wg/W, Изменением числа витков катушек мен ют чувствительность устройства, оставл   без изменени  е-го фазовую характеристику. Поэтому дл  надежной работы устройства используетс  определенный диапазон соотношени  числа витков, в .котором угол сд вига Cj меж ду ЭДС Е, н Е равен или близок углу 90°.

На фиг. 4 показана фазова  коси нусна  характеристика изменени  выходной величины диодной схемы сравнени  двух электрических величин по фазе, котора   вл етс  основой элемента 9 сравнени  и контрол  перегрузок . Крива  1 определ ет закон из- мерени  выходного сигнала элемента сравнени  и контрол  перегрузок при нормальной работе электродвигател , а крива  2 - при пуске электродвигател . Реагирующий элемент 10 имеет определенную чувствительность, определенный порог срабатывани , и устройство будет надежно в работе, если выходна  величина, например напр жение и элемента 9 сравнени  и контрол  перегрузок, будет меньше порога срабатывани  /uj/, реагирующего элемента 10 U как при нормальной работе электродвигател , так и при пусковом режиме. Это условие выполн етс  в определенном диапазоне

.

25

320859 4

сдвига фазового узла (j} при углах, близких или равных 90 . На фиГ. 4 этот диапазон находитс  между точками 1 и 2 .

5 Предлагаемое устройство защиты работает следующим образом.

Переменным резистором, который находитс  в элементе 9 сравненют и контрол  перегрузок, устанавливаетс 

О необходимый порог срабатывани  защитного устройства Е|.

При нормальной работе электродвигател  величины ЭДС E и Е равны, но сдвинуты по фазе на угол, близкий

или равный .90°. Величина одного ЭДС, например Е, , контролируетс  элементом 9 сравнени  и контрол  перегрузок . В этом режиме величина ЭДС Е ниже устновленного в устройстве поро20 га Е срабатывани . На выходе элемента 9 сравнени  и контрол  перегрузок имеетс  небольшой сигнал, недостаточный дл  срабатывани  реагирующего элемента 10. Этот режим изображен в векторной диаграмме на фиг. 5а. I

С увелтгченнем нагрузки электродвигател  растут токи в фазовых проводах 6-8, соответственно растет магJQ нитный поток в торродиальном фазовра- щающем трансформаторе 1 тока, увеличиваетс  ЭДС на вьгоонцах обмоток катушек . Когда величина ЭДС Е, становитс  выше порога срабатывани  Е (фиг.56), при помощи порогового элемента бесконтактного реле времени разбаланси- руетс  равновесие диодной схемы сравнени  двух электрических величин элемента 9 сравнени  и контрол  перегрузок . На выходе этого элемента по вл 35

40

етс  сигнал, который поступает на реагирующий элемент 10. Реагирующий элемент 10 отключает электродвигатель .

.f. Известно, что ппи неполнофазном режиме нарушаетс  симметри  токов нагрузки трехфазной сети, питающей электродвигатель, место фазового сдвига между токами, равного 120 ,

-« угол сдвига в исправных фазах становитс  равным 180 или 0°, следовательно , измен етс  угол сдвига ( ме зду ЭДС Е, и Ej (фиг. 5в). Этот угол контролируетс  диодной схемой сравнени  двух электрических величин по фазе элемента 9 сравнени  и контрол  . перегрузок. Согласно косинусной характеристике изменени  выходного сигнала этой схемы при углах О и 180

55

на выходе схемы по вл етс  сигнал максимальной величины (фиг. 4, точ ( - .

Claims (1)

1. ка Up на кривой 1). Одновременно при неполнофазном режиме уменьшаетс  магнитный поток в  рме магнитопровода и, соответственно, величины ЭДС Е, и EJ. Сигнал от элемента 9 сравнени  и контрол  перегрузок поступает на реагирующий элемент 10, который отключает электродвигатель. Формула изобретени 

   Устройство дл  защиты трехфазного электродвигател  от аварийных режимов , содержащее трехфа;зный многооб- моточный измерительньй орган, установленный в фазах пи гающей цепи двигател  , выход которого присоединен к органам сравнени  в виде кольцевог фаэочувствительного детектора с ис-

   А fW/.)

   полнительным элементом на выходе, контакты которого служат дл  управлени  трехфазным электродвигателем, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  конструкции и улучшени  электрических и весогабаритных характеристик, трехфазный многообмоточный измерительный орган выполнен в виде тороидального магнитопровода, через который продеты сдвинутые на 120 относительно друг друга фазные провода питающей сети, на магнитопро- воде установлены обмотки, которые ориентированы к соответствующей фазе питани , сдвинуты относительно друг друга также на 120 , при этом две обмотки имеют равное число витков, а треть  обмотка состоит из двух равных секций, которые с обмотками других фаз соединены встречно.

   (i)

   фцг. 2

   Фиг.З

   -и.

   V

   Фие.

   п 1

   о о

   /7

   (рг/е.5

   Редактор Л.ПовканЙхреГГкJ °

   ..Техред В.Кадар .Корректор Г.Решетник

   Заказ 2664/54J л7 

   ВНИИШ roc™« ™.Sro к„м„,„а СССР

   ПО делам изобретений и открытий :„l ° l Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   .одс™ен„о-„„1;,, Т /7

   ч

   2 Еп

   п

   k()

   f2(

   бо :, )