SU1347113A1 - Способ защиты трехфазного электродвигател от аварийных режимов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  защиты трехфазных электродвигателей от аварийных режимов, а также контрол  их технического состо ни  в услови х эксплуатации в электрических сет х с глухозаземленной нейтралью . Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности. Цель достигаетс  тем, что после вы влени , наличи  возникновени  аварийных режимов автоматически производ т искусственное замыкание на землю нейтральной точки обмотки статора,фиксируют по вившийс  при этом ток нулевой последовательности утроенной частоты , по наличию которого производ т отключение трехфазного электродвигател  от питающей сети. 7 ил. сл со 4;:

Description

113

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  защиты трехфазных электродвига-, талей от аварийных режимов, а также контрол  их технического состо ни  в услови х эксплуатации в электрических сет х с глухозаземленной нейтралью .

Дл  срабатывани  защиты от замы- кани  на землю необходимо, чтобы напр жение rfa выходе фильтра (напр жение на вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности - ТТНП) было достаточным дл  нормальной работы исполнительного реле . Напр жение на вторичной обмотке ТТНП равно,

и 4, Ф 4,44w,jf,

.(1

R M

где v, w - соответственно число

витков первичной и вторичной обмоток;

f - частота тока;

Ф - магнитный поток, возбуждаемый в магнитопро- воде магнитодвижущей силой (МДС) 1„м,) I-, - ток нулевой после- довательности, возникающий в момент замыкани  одной жилы силового кабел  через резистор на зем- лю;

Б - магнитное сопротивление магнитопрово- да ТТНП.

Из формулы (1) видно, что при посто н ных w , Wj , R м и f напр жение U пропорционально величине тока замыкани  на землю I. Другими словами, дл  надежного срабатывани  защиты необходимо увеличить величину тока IPJ, что приводит к росту мощности, массы и габаритов ограничивающего резистора и коммутационного устройства .

Целью изобретени   вл етс  повы- шение чувствительности защиты,

На фиг, 1-6 приведены осциллограммы напр жений и токов при нормальном и аварийном режимах электродвигател  на фиг, 7 - принципиальна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ защиты.

Способ защиты осуществл етс  сле- дуюшлм образом.

5

0

5

0 35

0 5

g

g

132

Современные трехфазные асинхронные электродвигатели характеризуютс  высокой степенью использовани  ак:тив- ных материалов, в том числе электротехнической стали. Это обсто тельство приводит к тому, что практически синусоидальна  волна магнитодвижущей силы в нелинейной ферромагнитной среде возбуждает несинусоидальную волну магнитной индукции, спектр которой содержит нечетные пространственные гармоники. При неизменной форме вращающейс  волны магнитодви- жущейс  силы не измен етс  форма пространственной кривой магнитной индукции и все гармоники вращаютс  синхронно, В фазах обмотки статора индуктируютс  ЭДС, содержащие нечетные гармоники 5 в том числе и кратные трем. Гармоники ЭДС кратные трем, направлены в одну и-ту же сторону во всех фазах обмотки статора двигател  и имеют соответствующую кратную частоту , .Поэтому при изолированной нейтральной точке обмотки статора двигател , соединенной в звезду, между землей и нейтральной точкой присутствует напр жение в основном третьей и дев той гармоник.

На фиг, 1 и 2 приведены осцилло-.--. граммы тока двигател  Ig и напр жени  и„, между изолированной нейтральной точкой обмотки статора электродвигател  и землей при симметричном режиме и отсутствии аварии. Потребл емый двигателем ток  вл етс  практически синусоидальным, напр жение Ugj имеет частоту 150 Гц.(на практике на кривую UQ накладываетс  дев та  гармоника с частотой 450 Гц, которой пренебрегают), В аварийном ре симе, замыкают на землю нулевую точку обмотки статора. По вл ютс  гармоники тока, кратные трем, которые протекают по контуру силовой кабель - фазы обмотки статора - земл  - заземленна  нейтраль силового трансформатора - силовой кабель. Осциллограмма тока 1. одной из фаз обмотки двигател  (фиг,4) и тока I между нулевой точкой двигател  и землей (фиг, 5) подтверждают это,

Из силового тока фильтруют и фиксируют гармоники, кратные трем. По вление на выходе-фильтра гармоник напр жени , кратных трем, служит критерием наступлени  аварийного ре- жиМа, В дальнейшем выделенный сигнал

3 13

напр жени  используют дп  отключени  двигател  от сети или дл  сигнализации о техническом состо нии контролируемого двигател .

На фиг, 3 и 6 показана осцилло- . грамма сигнала после фильтра Uj соответственно в нормальном и аварийном режимах, В нормальном режиме на выходе фильтра напр жение равно нулю так как в токе двигател  не содержатс  гармоники, кратные трем а в аварийном режиме амплитуда напр жени  на выходе фильтра достигает дес тки вольт. Мощность сигнала дл  электродвигателей 1-15 кВт составл ет 10-50 Вт и может быть, использована непосредственно без предварительного усилени .

Устройство состоит (фиг, 7) из датчика 1 контрол  технического состо ни  (например, терморезистор, датчик влажности, датчик сухого хода сильфонное реле и др,), установленного в электродвигателе 2, коммутационного устройства 3 (например, симистор, геркон, контакт температурного реле и др,), трансформатора тока нулевой по следовательности (ТТНП) 4, выпр мител  5, промежуточного реле 6, контактора 7, лампы 8 и резистора 9, На фиг,7 показана только вторична  обмотка 10 трансформатора питани ,.

Защита электродвигател  от аварийных режимов по предложенному способу осуществл етс  следующим образом,

Датчик 1 контролирует техническое состо ние электродвигател  2, В нормальном режиме (без аварии) коммутационное устройство 3 разомкнуто и нейтральна  точка обмотки : статора изолирована от земли, В аварийном режиме датчик 1 подает команду на включение коммутационного устройства 3, Последнее замыкает нейтральную точку обмотки статора с заземленным корпусом, В силовом ка- беЛе по вл етс  ток нулевой последовательности , имеющей частоту 150 Гц, ТТНП 4 фиксирует по вление этого тока и на его. вторичной обмотке по вл етс  напр жение, йод действием которого срабатывает реле 6, Последнее своим размыкающим KOHTiak- том размыкает цепь катушки контактО ра 7, а замыкающим контактом замыкает цепь сигнальной лампы 8, Таким образом, электродвигатель отключает

с  от сети и сигнализирует о наступлении аварийного режима.

Согласно формуле (1) напр жение на выходе фильтра ТА равно

и; 4,44w,3f,

(2)

Сравнива  формулы (2) и (1) легко заметить, что при прочих равных услови х (идентичные трансформаторы 4 и одинаковые действующие значени  токов замыкани  на землю в схеме известного и предлагаемого способа) напр жение Uj в три раза больше, чем U2 , так как частота информацион - ного сигнала в три раза выше.

Кроме того, устройство, реализующее предлагаемый способ защиты, меньше по габаритам и массе, так как коммутируемое напр жение третьей гармоники между нейтральной точкой обмотки статора и землей приблизительно на пор док меньше, чем фазное напр - жение, которое коммутируетс  в известном устройстве. Следовательно, в предлагаемом способе защиты коммутационное устройство может быть выбрано на меньшее номинальное напр жение , отпадает необходимость в применении добавочного резистора.

5

0

5

0

5

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ защиты трехфазного электродвигател  от аварийных режимов, при котором вы вл ют наличие возникновени  аварийных режимов, после чего автоматически производ т искусственное замыкание на землю одной фазы трехфазного электродвигател , вы вл ют в питающем силовом кабеле трехфазного электродвигател  информационный сигнал в виде тока нулевой последовательности , по наличию которого производ т отключение трехфазного электродвигател  от питающей сети, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности, после вы влени  наличи  возникновени  аварийных режимов автоматически Производ т искусственное замыкание на землю нейтральной точки обмотки статора, фиксируют по вившийс  при этом ток нулевой последовательности утроенной частоты, по наличию которого производ т отключение трехфазного электродвигател  от питающей сети.

   Нормальный

   Абарийньш режим

   Составитель К.Шилан Редактор О,Головач Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

   Заказ 5123/48Тираж 617Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, 4/3

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4