SU995193A1 - Устройство дл предпусковой защиты трехфазного электродвигател от обрыва цепи обмоток и пробо изол ции на корпус - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДПУСКОВОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ОБРЫВА ЦЕПИ ОБМОТОК И ПРОБОЯ ИЗОЛЯЦИИ НА КОРПУС

1

Изобретение относитс  к электротехнике и автоматике, в частности к устройствам защиты трехфазных электродвигателей от анормальных режимов, и может быть использовано в устройствах автоматического контрол  электродвигателей.

Известно устройство дл  контрол  изол ции обмоток электродвигател , осуществл ющее предварительный контроль изол ции , содержащее источник посто нного тока , магнитный пускатель с кнопочным постом , исполнительный орган, выполненный на реле, и пороговое устройство, выполненное на реле.

Источник посто нного тока содержит трансформатор, первична  обмотка которого подключена к двум фазам питающей сети , а вторична  - к диагонали диодного выпр мительного моста. Один из выводов диагонали моста соединен с корпусом, а другой ее вывод - через обмотку реле порогового устройства и одну из пар контактов реле исполнительного органа - с одной из обмоток электродвигател . Один из выводов обмотки реле исполнительного органа соединен с одним выводом вторичной обмотки трансформатора, а другой,вывод - через вторую пару контактов реле исполнительного органа и кнопку «Стоп магнитного пускател  с вторым выводом вторичной обмотки трансформатора. Параллельно второй паре контактов реле исполни5 тельного органа включена цепь из последовательно соединенных контактов реле порогового устройства и кнопки «Пуск магнитного пускател . Цепь из последовательно соединенных обмотки магнитного пускало тел  и третьей пары контактов реле исполнительного органа подключена к выводам первичной обмотки трансформатора 1.

Недостатками указанного устройства  вл ютс  сравнительно невысока  надежность защиты за счет того, что устройство поз15 вол ет осуществл ть лищь однократный контроль состо ни  изол ции, в результате че- го повышаетс  веро тность пробо  изол ции на корпус в промежуток времени между проверками, а также низка  точность 2Q срабатывани  в результате того, что пороговое устройство выполнено на реле - элементе с большим разбросом параметров и низкой чувствительностью, вследствие чего погрешность установки уставки защитного отключени  велика, что обусловливает низкую точность срабатывани  защитного устройства .

Кроме того, в указанном устройстве невозможен контроль целостности цепей обмоток .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство дл  предварительного контрол  изол ции обмоток трехфазного электродвигател , содержащее источник посто нного тока, выход которого соединен через резистор с одной из обмоток электродвигател , магнитный пускатель, главные контакты которого включены между трехфазной питающей сетью и обмотками электродвигател , исполнительный орган, пороговое устройство, два входа которого соединены с двум  другими обмотками электродвигател , а выход соединен с входом исполнительного органа. Пороговое устройство выполнено на тиратроне тлеющего разр да , анод и сетка которого через резисторы подключены к двум входам порогового устройства и через конденсаторы к корпусу , а катод через резистор подключен к корпусу . Исполнительный орган блока контрол  выполнен на тиристоре, анод которого соединен с обмоткой реле, контакты которого включены в цепь обмотки магнитного пускател . Управл ющий электрод тиристора через резистор соединен с катодом тиратрона , а катод тиристора соединен с корпусом 2 .

Недостатками известного устройства  вл ютс  сравнительно невысока  надежность защиты за, счет того, что устройство позвол ет осуществл ть лищь однократный контроль состо ни  сопротивлени  изол ции и цепей обмоток электродвигател , в результате чего повыщаетс  веро тность про влени  неисправностей контролируемых элементов в промежуток времени между проверками , а также низка  точность срабатывани  устройства, так как.пороговое устройство выполнено на тиратроне тлеющего разр да - элементе с больщим разбросом параметров, поэтому norpeuiHocTb установки уставки велика, что обусловливает низкую точность срабатывани  устройства.

Цель изобретени  - повыщение надежности защиты и точности срабатывани  устройства .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  предпусковой защиты трехфазньгх электродвигателей от обрыва цепи обмоток и пробо  изол ции На корпус, со держащее источник посто нного тока, выход которого через резистор соединен с одной из обмоток электродвигател , магнитный пускатель, главные контакты которого включены между трехфазной питающей сетью и обмотками электродвигател , исполнительный орган, в состав которого входит тиристор, первый выход исполнительного органа включен в цепь обмотки магнитного пускател , пороговый блок, в

состав которого вход т резисторы и конденсатор , одна обкладка которого подключена к корпусу, два входа порогового блока соответственно соединены с двум  другими обмотками электродвигател , снабжено формирователем сигнала управлени  и элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом порогового блока, второй вход- с выходом формировател  сигнала управлени , а выход - с входом исполнительного

0 органа, причем втора  обкладка конденсатора порогового блока подключена к выходу порогового блока и к первым объединенным выводам трех резисторов порогового блока, при этом вторые выводы двух резисторов соответственно подключены к двум

входам порогового блока, а второй вывод третьего резистора подключен к третьему входу порогового бж)ка, соединенному с вторым выходом исполнительного органа, причем к одной из фаз питающей сети под0 ключены второй вывод обмотки магнитного пускател , вход источника посто нного тока и вход формировател  сигнала управлени , который выполнен на резисторе, один вывод которого через выключатель соединен с входом формировател  сигнала уп5 равлени , другой вывод резистора подключен к точке соединени  двух согласно включенных диодов, катод первого диода сое динен с корпусом, анод второго диода подключен к выходу формировател  сигнала

JJ управлени , а параллельно этим диодам подключен конденсатор, при этом исполнительный орган выполнен в виде диодного моста, входна  диагональ которого включена между первым выходом исполнительного органа и корпусом, а в выходную диагональ

5 включен тиристор, управл ющий электрод которого соединен с точкой соединени  транзистора и первого резистора, подключенных параллельно тиристору, база которого через второй резистор и диод соединена с входом исполнительного органа, катод тиристора

соединен с вторым выходом исполнительного органа.

Наличие в предлагаемом устройстве фО.мировател  сигнала управлени , элемента ИЛИ, порогового блока, состо щего из трех

5 резисторов и конденсатора, соединенных между собой и с ранее известными элементами , как указано выще, позвол ет осуществл ть контроль состо ни  изол ции и цепей обмоток в течение нерабочего периода непрерывно, мгновенно реагировать на вы0 ход параметров из нормы, что повыщает Надежность защиты.

Такое выполнение устройства позвол ет устранить вли ние колебаний тока источника посто нного тока на уровень сраба- тывани  порогового устройства, благодар  заданию уставки порогового блока и токов, протекающих по обмоткам от общего источника . Поэтому при изменении тока источника одновременно измен ютс  величийы уставки и токи в обмотках, и срабатывание порогового блока происходит при носто нйом значении контролируемых параметров , что повышает точность срабатывани  устройства. Кроме того, выполнение порогового устройства на резисторах и конденсаторе , т. е. на элементах с малым разбросом параметров по сравнению с электровакуумными приборами, позвол ет уменьшить погрешность установки порога срабатывани , что также повышает точность срабатывани , устройства.

На чертеже представлена принципиальна  электрическа , схема устройства дл  предпусковой защиты трехфазного электродвигател  от обрыва цепи обмоток и пробо  изол ции на корпус.

Предлагаемое устройство дл  предпусковой зашиты трехфазных электродвигателей от обрыва це;-пи обмоток и пробо  изол ции на корпус содержит источник 1 посто нного тока, пороговый блок 2, исполнительный- орган 3, магнитный пускатель, состо шйй из обмотки 4 и контактов 5-7, формирователь 8 сигнала .управлени , элемент ИЛИ 9.

Источник 1 посто нного тока выполнен в виде диода, анод которого подключен к фазе А питающей сети; а катод через резистор 10 подключен к обмотке 11 защищаемого электродвигател . .

Пороговый блок 2 состоит из трех резисторов 12-14   конденсатора 15. Одна обкладка конденсатора 15 подключена к корпусу, :а втора  - к одним из выводов резисторов 12-14, причем эта точка соединени   вл етс  выходом порогового блока 2. Выход порогового блока 2 соединен с первым входом элемента Или 9, выполненного с возможностью пропускани  Сигнала отрицательной пол рности. Выход элемента ИЛИ 9 соединен с входом исполнительного органа 3.

Вторые выводы резисторов 12 и 13  вл ютс  соответст зенно двум  входами порогового блока 2 и соединены соответственно с обмотками 16 и 17 электродвигател . Второй вывод резистора 14  вл етс  третьим входом порогоэого блока 2 и соединен с вторым выходом исполнительного органа 3.

Исполнительный орган 3 содержит выпр )ительный : диодный мост, состо щий из Диодов 18-21, в одну диагональ которого включен тиристор 22, управл ющий электрод которого подключен к эмиттеру транзистора 23 и через, резистор 24 - к аноду тиристора 22. Катод тиристора 22 подключен к коллектору транзистора 23 и к одному из выводов конденсатора 25 и  вл етс  вторым выходом исполнительного органа 3, Другой вывод конденсатора 25 подключен к аноду диода 26 и через резистор 27 к базе транзистора 23. Катод диода 26  вл етс  входом исполнительного органа 3.

Один из выводов второй диагонали выпр мительного моста подключен к корпусу, а второй ее вывод  вл етс  первым выходом исполнительного органа 3, с которым соединен один из выводов обмотки 4 магнитного пускател . Второй вывод обмотки 4 магнитного пускател  соединен с фазой А питающей сети.

Сопротивление резистора 24 вьгбрано большим, не менее 1 МОм.

o Главные контакты 5-7 магнитного пускател  включены соответственно между обмотками 11, 16 и 17 электродвигател  через рубильник 28 с фазами А, В, С питающей сети. .. Резистор 29 соответствует эквивалент5 ному сопротивлению изол ции линии св зи между пускателем и электродвигателем и обмоток 11, 16 и 17 электродвигател  по отношению, к корпусу. Второй вход элемента ИЛИ 9 соединен с выходом формирова0 тел  8 сигнала управлени , вход которого соединен с фазой А питающей сети. Формирователь 8 сигнала управлени  содержит выключатель 30, один вывод которого  вл етс  входом формировател  8 сигнала управлени , а второй вывод через резистор

5 31 соединен с катодом диода 32 и анодом диода 33. Катод диода 33 подключен к корпусу . Анод диода 32 соединен с одной из обкладок конденсатора 34 и  вл етс  выходом формировател  8 сигнала управлени . Втора  обкладка конденсатора 34 под0 ключена к корпусу.

Источник I посто нного тока служит дл  питани  устройства защиты током. Пороговый блок 2 предназначен дл  воспри ти  токов, протекающих по обмоткам 16 и

5 17 электродвигател , сравнени  их с. пороговым значением, устанавливаемым исполнительным органом 3 и резисторам 14, и формировани  сигнала об отсутствии или наличии повреждени  цепей обмоток или пробо  их изол ции на копус.

0 Магнитный пускатель предназначен дл  включени  электродвигател . Исполнительный орган 3 служит дл  создани  в цепи обмотки 4 магнитного пускател  тока, достаточного Дл  замыкани  главных контактов 5-7 магнитного пускател , при наличии

5 на входе исполнительного органа 3 .Напр жени , равного нулю, что соответствует целостности контролируемых элементов. Формирователь 8 сигнала управлени  предназначен дл  управлени  включением

0 устройства предпусковой защиты и электродвигател .

Элемент ИЛИ 9 служит дл  подачи сигналов от порогового блока 2 и формиро , вател  8 сигнала управлени  на исполнительный орган 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии выключатель 30 замкнут, д-лавные контакты 5-7 магниткого пускател  разомкнуты. При включении рубильника 28 под действием напр жени  фазы А через замкнутый выключатель 30 и резистор 31 протекает ток, отрицательна  полуволна которого выпр мл етс  диодом 32 и зар жает конденсатор 34 таким образом, что на его обкладке, соединенной с анодом диода 32, по вл етс  отрицательный потенциал. Положительна  полуволна тока протекает через диод 33, катод которого подключен к корпусу.

На второй вход элемента ИЛИ 9, соеиненный с обкладкой конденсатора 34, оступает небольшой отрицательный поенциал , который подаетс  на вход, исполительного органа 3. Под действием этого отенциала по цепи: диод 26, резистор 27, аза транзистора 23 протекает ток, и транистор 23 открываетс . Сопротивление отрытого транзистора 23 намного меньше опротивлени  переходов тиристора 22 межу управл ющим электродом и катодом, поэтому через управл ющий электрод тиpncTfjpa 22 протекает очень маленький ток, ис. которого недостаточна дл  вклю;г- :1  гиристора 22. Тиристор 22 заперт, па eiu катоде отрицательный потенциал, который поступает на первый выход исполникмьпого органа 3. При положительной полуиолне напр жени  фазы А питающей сети TDK иротскает через обмотку 4 магнитного пускател , диод 18, резистор 24, открытый переход эмиттер - коллектор транзистора 23, днод 21. При отрицательной полуволне напр жени  фазы А ток протекает через обмотку 4 магнитного пускател , диод 19, переход эмиттер - коллектор транзистора 23, резистор 24, диод 20. Вследствие больщой величины сопротивлени  резистора 24, ток, протекающий через цепь обмотки 4 магнитного пускател , мал, и падение Напр жени  на обмотке 4 магнитного пускател  недостаточно дл  замыкани  его главных контактов 5-7. Контакты 5-7 разомкнуты , и напр жение питани  не подаетс  на обмотки 11, 16 и 17 электродвигател .

Под действием отрицательного по отношению к корпусу напр жени  на втором выходе исполнительного органа 3 по резистору 14 протекает ток, который зар жает конденсатор 15 таким образом, что на его обкладке, соединенной с резистором 14, по вл етс  отрицательный потенциал.

Одновременно при включении рубильника 28 переменный ток с фазы А питающей сети поступает на вход -источника 1 тока, где он выпр мл етс  диодом.

Выпр мленный ток протекает по резистору 10, обмотке И и сопротивлению изол ции 29. Под действием этого тока на сопротивлении изол ции 29 создаетс  падение Напр жени  тем больще, чем больше сопротивление изол ции. Это падение напр жени  прикладываетс  к резисторам 12

и 13,под действием него по этим резистора .м протекают токи, кЪторые суммируютс  и зар жают конденсатор 15 таким образом, что на его обкладке, соединенной с резистором 14, по вл етс  положительный потенциал .

Токи, протекающие через резисторы 12 и 13, направлены противоположно току, протекающему через резистор 14.

Уставка выбрана так, что, если целостйость цепей обмоток не нарушена, и сопротивление изол ции 2) не меньще допустимого НдоП.

(1)

R,,R

, 5

15 то величина суммы средних токов Ii2, 1, протекающих по резисторам 12 и 13 соответственно , не меньше величины среднего тока уставки 1у , протекающему по резистору 14,

/I

i-. / 1х

(2)

2

Конденсатор 15 зар жаетс  таким образом, что на его обкладке, соединенной с резистором 14, по вл етс  положительный потенциал , и напр жение на первом входе элемента ИЛИ 9, соединенном с выходом порогового устройства, положительно. Напр жение на втором входе элемента ИЛИ 9, соединенном с выходом формировател  8 сигнала управлени , как указывалось ранее, отрицательно, на выходе элемента ИЛИ 9,

и соединенном с ним входе исполнительного

органа 3 напр жение отрицательно, главные контакты 5-7 магнитного пускател  разомкнуты, питание не поступает на электродвигатель .

При размыкании выключател  30 на втором входе элемента ИЛИ 9 напр жение равно нулю, а на первом входе элемента ИЛИ 9 положительно, как указывалось ранее . На выходе элемента ИЛИ 9 и на соединенном с ним входе исполнительного органа 3 напр жение равно нулю, ток по цепи базы транзистора 23 не течет, транзистор 23 запираетс .

Ток от фазы А при положительной полуволне протекает через обмотку 4 магнитного пускател , диод 18, резистор 24. Так как

сопротивление запертого транзистора 23 намного больше сопротивлени  переходов между управл ющим электродом и катодом тиристора 22, ток протекает через управл ющий электрод тиристора 22 и включает

его. Так как соп-ротивление включенного тиристора 22 очень мало, ток протекает через тиристор 22 и далее через диод 21 к корпусу . При отрицательной полуволне напр жени  фазы А ток протекает через управл ющий электрод тиристора 22 и включает его.

Claims (1)

1. Так как сопротивление включенного тиристора 22 очень мало, ток протекает через тиристор 22 и далее через диод 21 к корпусу . При отрицательной полуволне напр жени  фазы А ток протекает через обмотку 4 магйитйого пускател , диод 19, тиристор 22,, диод 20 к корпусу. В обоих случа х, вследствие малой величины сопротивлени  тиристора 22, ток велик, и падейие Напр жени  на обмотке 4 магнитного пускател  достаточно дл  замыкани  его главных контактов 5--7. Главные контакты 5-7 магнитного пускател  замыкаютс , и напр жение с трехфазной питающей сети поступает йа обмотки II, 16 и 17 электродвигател . Напр жение йа катоде тиристора 22 равно нулю, и ток через резистор 14 не течет. При работе электродвигател  по резисторам 12 и 13 протекает переменный ток, среднее , значение которого равно нулю. В результате этого конденсатор 15 не может зар дитьс , напр жение на первом входе элемента ИЛИ 9 равно нулю, на выходе элемента ИЛИ 9 и на входе исполнительного органа 3 тоже равно нулю, и контакты 5-г7 магнитного пускател  остаютс  замкнутыми. Таким образом, отключение электродвигател  во врем  работы возможно лишь- при замыкании выключател  30. В случае, если при замкнутом выключателе 30 изол ци  пробита на корпус или повреждена так, что сопротивление изол ции Rj, меньше допустимого Кдот, в о tv ) ,1 то падение напр жени  на сопротивлении изол ции 29 мало, и величина суммы средних токов, протекающих через резисторы 12 и 13 соответственно, меньше величины среднего тока, протекающего через резистор 14 /1. Конденсатор 15 зар жаетс  таким образом , что на его обкладке, соединенной с резистором 14, по вл етс  отрицательный потенциал, напр жение на первом входе элемента ИЛИ 9, соединенном с конденсатором 15, на выходе элемента ИЛИ 9 и на входе исполнительного органа 3 имеет отрицательную пол рйость. При этом, как указывалось ранее, контакты 5-7 магнитного пускател . разомкнуты, и напр жение питани  не подаетс  на обмотки И, 16   17 электродвигател . Если оборвана цепь обмотки 11 электродвигател , то по резисторам 29, 12 и 13ток не течет, и конденсатор 15 зарЯ; жаетс  током, протекающем через резистор 14при замкнутом выключателе 30 таким образом, что на его обкладке, соединенной с резистором 14, по вл етс  отрицательный потенциал. Напр жение на первом входе элемента ИЛИ 9, на выходе элемента ИЛИ 9 и на входе исполйительного органа 3 имеет отрицательную пол рность и электродвигатель отключен от цепи питани . Если оборвана цепь одной из обмоток, например 16, электродвигател , а друга  17 цела, то через резистор 12 ток не течет. а величина среднего тока I,j, протекающего через резистор 14 /1у/ Конденсатор 15 зар жаетс  таким .образом , что на его обкладке, соединенной с резистором 14, по вл етс  отрицательный потенциал. Напр жение на первом входе элемента ИЛИ 9, на выходе элемента ИЛИ 9 и на входе исполнительного органа 3 имеет отрицательную пол рность и электродвигатель отключен от цепи питани . Таким образом, при наличии хот  бы одной неисправности: обрыва .хот  бы одной из цепей обмоток электродвигател  или пробое изол ции на корпус, устройство предотвращает включение в сеть защищаемого электродвигател . Предлагаемое устройство дл  предпусковой защиты трехфазных электродвигателей от обрыва цепи обМоток и пробо  изол ции на корпус позвол ет повысить надежность защиты и точность срабатьщани  устройства по сравнению с известными устройствами . Формула изобретени  Устройство дл  предпусковой защиты трехфазных электродвигателей от обрыва цепи обмоток и пробо  изол ции на корпус, содержащее источник посто нного тока, выход которого через резистор соединен с одной из обмоток электродвигател , магнитный пускатель, главные контакты которого включены между трехфазной питающей сетью и обмотками электродвигател , исполнительный орган, в состав которого входит тиристор, первый выход исполнительного органа включен в цепь обмотки магнитного пускател , пороговый блок, в состав которого вход т резисторы и конденсатор , одна обкладка которого подключена к корпусу, два входа порогового блока соответственно соединены с двум  другими обмотками электродвигател , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности защиты и точности срабатывани  устройства , оно снабжено формирователем сигг нала управлени  и элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом порогового блока, второй вход - с выходом фор-мировател  сигнала управлени , а выход - с входом испо 1}ительного органа, причем втора  обкладка конденсатора порогового блока подключена к выходу порогового блока и к первым объединенным выводам трех резисторов порогового блока, при этом втврые выводы двух резисторов соответственло подключены к двум входам порогового блока , а второй вывод третьего резистора подключен к третьему входу порогового блока, соединенному с вторым выходом исполни