UA74696C2 - Motor protection device - Google Patents
Motor protection device Download PDFInfo
- Publication number
- UA74696C2 UA74696C2 UA2004031814A UA2004031814A UA74696C2 UA 74696 C2 UA74696 C2 UA 74696C2 UA 2004031814 A UA2004031814 A UA 2004031814A UA 2004031814 A UA2004031814 A UA 2004031814A UA 74696 C2 UA74696 C2 UA 74696C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- current
- electric motor
- motor
- overload
- insulation
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Protection Of Generators And Motors (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до електротехніки і може бути використаний для захисту електродвигуна від 2 неприпустимого струмового і теплового перевантаження, а також від погіршення стану ізоляції обмотки відносно корпуса електродвигуна внаслідок неприпустимого зниження Її опору.The invention relates to electrical engineering and can be used to protect the electric motor from 2 unacceptable current and thermal overload, as well as from the deterioration of the insulation of the winding relative to the motor body due to an unacceptable decrease in its resistance.
Відомий пристрій для захисту електродвигуна від перегріву і перевантаження, який містить датчик струму електродвигуна, що захищається, до виходу якого підключені вхід виконавчого елемента і шунтуючий тиристор, послідовно з'єднані ключ та елемент затримки, послідовно з'єднані перший потенціометр і стабілітрон. 70 Паралельно стабілітрону підключені послідовно з'єднані датчик температури двигуна, другий потенціометр, датчик температури навколишнього середовища. Вихід другого потенціометра з'єднаний з одним із входів ключа, до другого входу якого через логічний оператор АБО приєднані вихід елемента затримки і елемент відсічки по струму (11).A known device for protecting an electric motor from overheating and overload, which contains a current sensor of the protected electric motor, to the output of which the input of the executive element and the shunt thyristor are connected, the key and the delay element are connected in series, the first potentiometer and the zener are connected in series. 70 An engine temperature sensor, a second potentiometer, and an ambient temperature sensor are connected in parallel with the zener diode. The output of the second potentiometer is connected to one of the inputs of the key, to the second input of which the output of the delay element and the current cut-off element (11) are connected through the OR logic operator.
Недоліком цього пристрою є невисока надійність захисту внаслідок невідповідності часо-струмових 72 Характеристик пристрою тепловим характеристикам двигуна.The disadvantage of this device is the low reliability of the protection due to the mismatch of the time-current 72 Characteristics of the device with the thermal characteristics of the engine.
Відомий пристрій для захисту електродвигуна з приводом насосу, який містить датчик температури, джерело напруги, фільтр нижніх частот, перший акумулятор, блок регулювання і генератор імпульсів (2). Вхід фільтра нижніх частот призначений для підключення до нульової точки вторинної обмотки силового трансформатора.A known device for protecting an electric motor with a pump drive, which contains a temperature sensor, a voltage source, a low-pass filter, a first battery, a control unit and a pulse generator (2). The input of the low-pass filter is intended for connection to the zero point of the secondary winding of the power transformer.
Датчик температури, встановлений поблизу статорних обмоток погружного електродвигуна, приєднаний послідовно з діодом між нульовою точкою обмотки електродвигуна і його заземленим корпусом. Блок регулювання виконаний у вигляді двох блоків зрівняння, виходи яких підключені до виконавчих механізмів.The temperature sensor, installed near the stator windings of the submersible electric motor, is connected in series with a diode between the zero point of the electric motor winding and its grounded body. The control unit is made in the form of two equalization units, the outputs of which are connected to the actuators.
Цей пристрій дозволяє виключити вплив опору ізоляції на вимір температури нагріву статорних обмоток електродвигуна.This device allows you to exclude the influence of insulation resistance on the measurement of the heating temperature of the stator windings of the electric motor.
Недоліком цього пристрою є відсутність у ньому елементів захисту погружного електродвигуна від зриву с 29 подачі електронасоса, контролюємого по тиску у свердловині, що може призвести до виникнення в насосі "сухого Го) тертя", підвищення газового фактора рідини, що відкачується, і отже, до погіршення охолодження двигуна і силового кабелю.The disadvantage of this device is the lack of elements to protect the submersible electric motor against failure of the supply of the electric pump controlled by the pressure in the well, which can lead to the occurrence of "dry friction" in the pump, an increase in the gas factor of the pumped liquid, and therefore to deterioration of engine and power cable cooling.
Відомий пристрій для захисту електродвигуна від анормальних режимів роботи, який містить датчик струму у вигляді трансформатора струму, виконаний з можливістю кріплення на електродвигуні із забезпеченням о 30 теплового контакту з електродвигуном у точці контролю температури, при цьому осердя трансформатора струму Ф виконане з феромагнітного матеріалу із заданою точкою Кюрі, що дозволяє розширити функціональні можливості пристрою шляхом забезпечення температурного захисту електродвигуна |З). При цьому точка Кюрі ее, дорівнює максимально припустимій температурі електродвигуна у місці розміщення трансформатора струму. «ІA known device for protecting an electric motor from abnormal operating modes, which contains a current sensor in the form of a current transformer, made with the possibility of mounting on an electric motor with the provision of 30 o thermal contact with the electric motor at the temperature control point, while the core of the current transformer Ф is made of a ferromagnetic material with a given by the Curie point, which allows to expand the functionality of the device by providing thermal protection of the electric motor |Ж). At the same time, the Curie point ee is equal to the maximum permissible temperature of the electric motor at the location of the current transformer. "AND
В цьому пристрої при досягненні максимально припустимої температури електродвигуном осердя 3о трансформатора струму втрачає магнітні властивості при досягненні точки Кюрі. Це призводить до відключення в магнітного пускача і електродвигуна від мережі. В режимі перевантаження електродвигуна по струму при перевищенні припустимого значення, або при обриві фази відбувається також відключення електродвигуна від мережі. «In this device, when the maximum permissible temperature is reached by the electric motor, the 3o core of the current transformer loses its magnetic properties upon reaching the Curie point. This leads to the disconnection of the magnetic starter and the electric motor from the network. In the mode of overloading the electric motor in terms of current, if the permissible value is exceeded, or in the event of a phase break, the electric motor is also disconnected from the network. "
Однак при роботі електродвигуна величина припустимого перевищення струму понад номінальне у багатьом З 740 залежить від часу дії цього струму. Так, чим менший час дії, тим більшу величину струму можна пропустити в с обмотках електродвигуна без аварійних наслідків, у той час як при більших часах дії величина струму має бути з» зменшена. Крім того, при використанні даного пристрою можливий запуск електродвигуна у хід при зниженому опорі ізоляціїї обмотки відносно корпуса, що виникає при попаданні вологи або інших агресивних речовин, в яких функціонує обладнання і електродвигун. Цей пристрій не зможе захистити електродвигун від виникаючої 45 при цьому аварійної ситуації. і Найбільш близьким по технічній суті до пропонуємого винаходу є пристрій захисту електродвигуна і «їз» обладнання, що приводиться, який містить канали захисту від струмового і теплового перевантаження, канали включають датчик струму, виконаний у вигляді трансформатора струму та встановлений на фазному проводі, б магнітний пускач, силові контакти якого призначені для включення в лінію живлення фаз електродвигуна,However, during operation of the electric motor, the value of the permissible current exceeding the nominal value in many Z 740 depends on the duration of this current. So, the shorter the action time, the greater the amount of current can be passed through the windings of the electric motor without dangerous consequences, while with longer action times, the amount of current must be reduced. In addition, when using this device, it is possible to start the electric motor in motion with a reduced resistance of the insulation of the winding relative to the housing, which occurs when moisture or other aggressive substances in which the equipment and the electric motor are operating. This device will not be able to protect the electric motor from the resulting emergency situation. and The closest in terms of technical substance to the proposed invention is a device for protecting the electric motor and the "drive" of the driven equipment, which contains channels for protection against current and thermal overload, the channels include a current sensor made in the form of a current transformer and installed on a phase wire, b magnetic the starter, the power contacts of which are intended for inclusion in the power line of the phases of the electric motor,
Те) 20 елементи управління магнітного пускача, і виконавче реле з вихідним контактом, причому вхід виконавчого реле підключений до виходу датчика струму, а його вихідний контакт включений в коло управління магнітного пускача, с і закріплений на електродвигуні контактний елемент, реагуючий на теплове перевантаження електродвигуна, канал захисту від струмового перевантаження, який містить електронний блок формування часо-струмової характеристики, канал захисту від теплового перевантаження, канал захисту від аварійного скидання навантаження обладнання, що приводиться, і канал захисту від пуску електродвигуна при недостатньому опоріTe) 20 control elements of the magnetic starter, and an executive relay with an output contact, and the input of the executive relay is connected to the output of the current sensor, and its output contact is included in the control circuit of the magnetic starter, with a contact element fixed on the electric motor, responding to thermal overload of the electric motor, a current overload protection channel, which contains an electronic unit for forming the time-current characteristic, a thermal overload protection channel, a protection channel against emergency load shedding of the driven equipment, and a protection channel against starting the electric motor with insufficient resistance
ГФ) ізоляції обмотки відносно корпусу електродвигуна з'єднані між собою паралельно і підключені через логічний юю оператор АБО до виконавчого реле, вихід якого з'єднаний з контактами кола управління магнітного пускача |4).HF) insulation of the winding relative to the motor body are connected in parallel and connected through the logical operator OR to the executive relay, the output of which is connected to the contacts of the control circuit of the magnetic starter |4).
В цьому пристрої канал захисту від струмового перевантаження містить інтегратор, до входу якого через підсилювач і випрямляч паралельно підключені встановлені на двох фазних проводах датчики струму, а 60 електронний блок формування часо-струмової характеристики включає блок, перетворюючий величину кратності перевантаження по струму в частоту слідування імпульсів, наприклад у квадратичній залежності, який приєднаний до лічильника імпульсів. Канал захисту від струмового перевантаження містить попереджувальний індикатор "СТРУМОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ", який засвічується при включенні лічильника імпульсів, і аварійний індикатор "СТРУМОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ", який засвічується при заповненні лічильника імпульсів. бо Канал захисту електродвигуна від теплового перевантаження містить контактний елемент, виконаний у вигляді температурного датчика, і аварійний індикатор "")ЕПЛОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ", який засвічується при перевищенні температурою, яку вимірив датчик, значення уставки по температурі. Канал захисту від аварійного скидання навантаження обладнання, що приводиться, містить аварійний індикатор "СУХИЙ ХІД", який засвічується при зменшенні струму електродвигуна нижче значення уставки по мінімальному струму. Канал захисту електродвигуна від пуску при недостатньому опорі ізоляції обмотки відносно корпусу електродвигуна містить джерело постійної напруги і аварійний індикатор "ІЗОЛЯЦІЯ", який засвічується при зниженні опору ізоляції обмотки нижче значення уставки по опору.In this device, the current overload protection channel contains an integrator, to the input of which current sensors installed on two phase wires are connected in parallel through an amplifier and a rectifier, and the 60 electronic unit for forming the time-current characteristic includes a unit that converts the value of the current overload multiplicity into a pulse tracking frequency , for example, in quadratic dependence, which is connected to the pulse counter. The overcurrent protection channel includes a CURRENT OVERLOAD warning indicator that illuminates when the pulse counter is turned on, and an CURRENT OVERLOAD emergency indicator that illuminates when the pulse counter fills up. because the electric motor protection channel against thermal overload contains a contact element made in the form of a temperature sensor and an emergency indicator "")ELECTRICAL OVERLOAD", which lights up when the temperature measured by the sensor exceeds the temperature setpoint value. The protection channel against emergency reset of the equipment load, which is driven, contains the emergency indicator "DRY RUN", which lights up when the electric motor current decreases below the minimum current setting. The channel for protecting the electric motor from starting when the insulation resistance of the winding relative to the motor body is insufficient contains a source of constant voltage and the emergency indicator "ISOLATION", which lights up when the winding insulation resistance drops below the resistance setpoint.
У відомому пристрої-прототипі відбувається комплексний захист електродвигуна від: 70 - неприпустимого перевантаження по струму, викликаного обривом однієї з фаз статорної обмотки або лінії живлення, асиметрією фазних напруг, технологічним перевантаженням, заклинюванням ротора або міжвитковими замиканнями; - позаштатного зникнення навантаження, наприклад, внаслідок роботи насоса в режимі "сухого ходу"; - зниження опору ізоляції обмотки відносно корпусу електродвигуна нижче припустимого рівня; - неприпустимого теплового перевантаження двигуна, викликаного погіршенням умов його охолодження.In the well-known prototype device, there is comprehensive protection of the electric motor against: 70 - unacceptable current overload caused by a break in one of the phases of the stator winding or power line, asymmetry of phase voltages, technological overload, jamming of the rotor or inter-turn short-circuits; - accidental loss of load, for example, as a result of pump operation in "dry running" mode; - a decrease in the resistance of the winding insulation relative to the motor body below the permissible level; - unacceptable thermal overload of the engine caused by deterioration of its cooling conditions.
В пристрої-прототипі температурний датчик каналу захисту електродвигуна від теплового перевантаження з'єднаний провідниками із захисним пристроєм. Але в багатьох системах захисний пристрій і електродвигун з встановленим на ньому температурним датчиком розташовуються на значній відстані один від одного.In the prototype device, the temperature sensor of the electric motor protection channel against thermal overload is connected by conductors to the protective device. But in many systems, the protective device and the electric motor with the temperature sensor installed on it are located at a considerable distance from each other.
Наприклад, при роботі погружного двигуна у свердловині захисний пристрій знаходиться на поверхні грунту.For example, when a submersible motor is operating in a well, the protective device is located on the surface of the soil.
Необхідність використання довгих провідників для температурного датчика знижує надійність захисного пристрою внаслідок можливості їх обриву або пошкодження, ставить підвищені вимоги до обслуговування та ускладнює функціонування віддаленого електродвигуна.The need to use long conductors for the temperature sensor reduces the reliability of the protective device due to the possibility of their breakage or damage, imposes higher maintenance requirements and complicates the operation of the remote electric motor.
Крім того, для роботи каналу захисту електродвигуна від зниженого опору ізоляції обмотки відносно корпусу електродвигуна є необхідним джерело постійної напруги. Цей канал захисту попереджує тільки запуск с ов електродвигуна у хід при зниженій величині опору ізоляції, а під час роботи двигуна цей канал захисту не працює. Але саме у процесі тривалої роботи електродвигуна може відбутися погіршення стану ізоляції, і) наприклад внаслідок її старіння, роботи у вологому, забрудненому або агресивному середовищі та ін., що призведе до аварійної ситуації і пошкодження електродвигуна.In addition, for the operation of the motor protection channel against the reduced resistance of the winding insulation relative to the motor body, a source of constant voltage is necessary. This protection channel only warns against starting the electric motor when the insulation resistance is reduced, and this protection channel does not work during engine operation. But it is during the long-term operation of the electric motor that deterioration of the insulation may occur, i) for example due to its aging, operation in a wet, polluted or aggressive environment, etc., which will lead to an emergency situation and damage to the electric motor.
Задачею винаходу є підвищення надійності захисту, зменшення витрат на установку і обслуговування «о зо пристрою захисту електродвигуна.The task of the invention is to increase the reliability of the protection, reduce the costs of installation and maintenance of the electric motor protection device.
Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пристрої захисту електродвигуна, який містить канал б» захисту від струмового навантаження, який включає встановлений на фазному проводі лінії живлення датчик Ге струму, виконаний у вигляді трансформатора струму аварійний індикатор "СТРУМОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯЯ", канал захисту від теплового перевантаження, який включає аварійний індикатор "ТЕПЛОВЕ «The problem is solved by the fact that in the known electric motor protection device, which contains channel b" of protection against current load, which includes a He current sensor installed on the phase wire of the power supply line, made in the form of a current transformer, the "CURRENT OVERLOAD" emergency indicator, a channel of protection against thermal overload, which includes the "HEAT" emergency indicator
ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ", який засвічується при перевищенні виміряної датчиком температури порогового значення, ї- і канал захисту від зниженого опору ізоляції обмотки відносно корпуса електродвигуна, який включає аварійний індикатор "ІЗОЛЯЦІЯ", який засвічується при зниженні опору ізоляції обмотки нижче порогового значення, з'єднані між собою паралельно і підключені через логічний оператор АБО до виконавчого реле, вихід якого з'єднаний з контактами кола управління магнітного пускача, силові контакти якого призначені для включення у « лінію живлення фаз електродвигуна, згідно з винаходом, що пропонується , фазні проводи лінії живлення, на з с ділянці між трансформаторами струмів і електродвигуном, охоплені диференційним трансформатором струму, аварійний індикатор "ІЗОЛЯЦІЯ" засвічується при виникненні двопівперіодного струму витоку в заземляючому ;» проводі, приєднаному до корпуса електродвигуна, а канал захисту від теплового перевантаження з аварійним індикатором "ТЕПЛОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ", який засвічується при виникненні однопівперіодного струму витоку у заземляючому проводі, містить приєднану до кінців різних фаз обмотки статора електричне коло з -І послідовно включеними в нього двома обмежуючими резисторами і температурним датчиком, виконаним у вигляді позистора, опір якого збільшується при зростанні температури, причому паралельно позистору включені ве електрична вітка зі зворотним діодом і електрична вітка з діністором і світлодіодом оптопари, фототиристор, б який з'єднаний з вузлом електричного кола, розташованого між обмежуючими резисторами, і корпусом електродвигуна. ік Наявність диференційного трансформатора струму, охоплюючого фазні проводи лінії живлення, які виходятьOVERLOAD", which lights up when the temperature measured by the sensor exceeds the threshold value, and the protection channel against reduced winding insulation resistance relative to the motor body, which includes the "INSULATION" emergency indicator, which lights up when the winding insulation resistance drops below the threshold value, are connected between themselves in parallel and connected through the logical operator OR to the executive relay, the output of which is connected to the contacts of the control circuit of the magnetic starter, the power contacts of which are designed to be included in the power line of the phases of the electric motor, according to the proposed invention, the phase wires of the power line, on from the section between the current transformers and the electric motor, covered by the differential current transformer, the "INSULATION" emergency indicator lights up when a two-semi-periodic leakage current occurs in the grounding;" wire connected to the motor body, and the thermal overload protection channel with the "THERMAL OVERLOAD" emergency indicator, which lights up when a single-phase leakage current occurs in the grounding wire, contains an electric circuit connected to the ends of the different phases of the stator winding with -I connected in series to it limiting resistors and a temperature sensor made in the form of a posistor, the resistance of which increases as the temperature increases, and in parallel with the posistor, an electric circuit with a reverse diode and an electric circuit with a dinistor and an optocoupler LED, a photothyristor, which is connected to an electric circuit node located between the limiting resistors and the motor body.
Ф із електродвигуна, дозволяє автоматично регіструвати зниження опору ізоляції обмотки відносно корпуса електродвигуна нижче припустимого значення і перевищення температури двигуна вище припустимого значення. При наявності цих аварійних факторів виникає відхил від нуля суми струмів в лініях живлення фазФ from the electric motor, allows you to automatically register a decrease in the insulation resistance of the winding relative to the motor body below the permissible value and an increase in the temperature of the motor above the permissible value. In the presence of these emergency factors, there is a deviation from zero of the sum of the currents in the power supply lines of the phases
Б (миттєвих значень або векторів діючих значень) за рахунок появлення струму витоку в заземляючому проводі, приєднаному до корпуса електродвигуна. Ненульова сума струмів в лініях живлення фаз обумовлює появленняB (instantaneous values or vectors of actual values) due to the appearance of a leakage current in the ground wire connected to the motor housing. A non-zero sum of currents in the power supply lines of the phases determines the appearance
Ф) в цьому трансформаторі диференційного струму, а значить і електрорушійної сили в його вторинній обмотці, яка ка через виконавче реле відключає головні контакти магнітного пускача, відключаючи електродвигун від мережі.Ф) in this transformer of differential current, which means electromotive force in its secondary winding, which through the executive relay disconnects the main contacts of the magnetic starter, disconnecting the electric motor from the network.
При надійній ізоляції між обмоткою і корпусом електродвигуна і низькій температурі електродвигуна, яка не бо перевищує припустимого значення, струми витоку практично є відсутніми. При цьому в Ууказаному трансформаторі струму сума струмів в лініях живлення фаз буде мати нульове значення і диференційний струм буде відсутнім.With reliable insulation between the winding and the body of the electric motor and a low temperature of the electric motor, which does not exceed the permissible value, leakage currents are practically absent. At the same time, in the specified current transformer, the sum of the currents in the power supply lines of the phases will have a zero value and the differential current will be absent.
Канал захисту від теплового перевантаження, який містить приєднану до кінців різних фаз обмотки статора електричне коло з послідовно включеними в неї двома обмежуючими резисторами і температурним датчиком, 65 Виконаним у вигляді позистора, паралельно якому включені електрична вітка зі зворотним діодом і електрична вітка з діністором і светлодіодом оптопари, фототиристор якої з'єднаний з вузлом електричного кола,The thermal overload protection channel, which contains an electric circuit connected to the ends of the different phases of the stator winding with two limiting resistors and a temperature sensor connected in series, 65 Made in the form of a posistor, in parallel with which an electric line with a reverse diode and an electric line with a dinistor and a light-emitting diode are connected in parallel optocoupler, the photothyristor of which is connected to the node of the electric circuit,
розташований між обмежуючими резисторами, і корпусом електродвигуна, дозволяє при збільшенні опору позистора вище визначеного рівня викликати появу струму витоку в заземляючому проводі.located between the limiting resistors and the motor body, allows when the resistance of the resistor increases above a certain level to cause the appearance of a leakage current in the grounding wire.
Оскільки аварійний індикатор "ІЗОЛЯЦІЯ" засвічується при виникненні двопівперіодного струму витоку в заземляючому проводі а індикатор "ТЕПЛОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ" засвічується при виникненні однопівперіодного струму витоку, то таким чином легко встановлюється причина аварії і відключення електродвигуна від мережі.Since the "INSULATION" emergency indicator lights up when a two-semi-periodic leakage current occurs in the grounding wire, and the "HEAT OVERLOAD" indicator lights up when a single-semi-periodic leakage current occurs, the cause of the accident and disconnection of the electric motor from the network is easily established in this way.
Відсутність вимірювальних проводів від електродвигуна до пристрою захисту призводить до зменшення витрат на встановлення і обслуговування пристрою захисту. Особливо помітно це проявляється при значній 7/о Відстані між двигуном і захисним пристроєм або при роботі електродвигуна в недоступному місці, в агресивному середовищі та ін.The absence of measuring wires from the electric motor to the protection device leads to a reduction in costs for installation and maintenance of the protection device. This is especially noticeable when there is a significant 7/o distance between the motor and the protective device or when the electric motor is operating in an inaccessible place, in an aggressive environment, etc.
На фіг.1 представлена загальна структурна схема пристрою захисту електродвигуна; на фіг.2 - електрична схема пристрою захисту електродвигуна; на фіг. З - температурна характеристика опору позистора; на фіг.4 - характер струму / в заземляючому проводі при свіченні аварійного індикатора "ІЗОЛЯЦІЯ"; на фіг. 5 - характер струму ; в заземляючому проводі при свіченні аварійного індикатора "ТЕПЛОВЕFig. 1 shows the general structural diagram of the electric motor protection device; in Fig. 2 - electrical diagram of the electric motor protection device; in fig. C - temperature characteristic of the resistance of the positor; in Fig. 4 - the nature of the current / in the grounding wire when the "INSULATION" emergency indicator is lit; in fig. 5 - nature of the current; in the grounding wire when the "HEAT" emergency indicator lights up
ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ". на фіг.6 - характер електрорушійної сили є у вторинній обмотці диференційного трансформатора при свіченні аварійного індикатора "ІЗОЛЯЦІЯ"; на фіг. 7 - характер електрорушійної сили є у вторинній обмотці диференційного трансформатора при свіченні аварійного індикатора ""-ЕПЛОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ".OVERLOAD" in Fig. 6 - the nature of the electromotive force is in the secondary winding of the differential transformer when the emergency indicator "INSULATION" is lit; in Fig. 7 - the nature of the electromotive force is in the secondary winding of the differential transformer when the emergency indicator ""-ELECTRICAL OVERLOAD" is lit.
Пристрій захисту електродвигуна, складається з каналу 1 захисту від струмового перевантаження з аварійним індикатором "СТРУМОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ!" 2, каналу З захисту від теплового перевантаження з аварійним індикатором "ТЕПЛОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ" 4 і каналу 5 захисту від зниженого опору ізоляції сч обмотки відносно корпуса електродвигуна з аварійним індикатором "ІЗОЛЯЦІЯ" 6. Ці канали з'єднані паралельно між собою і підключені через логічний оператор АБО 7 до виконавчого реле 8, вихід якого з'єднаний з (8) контактами кола управління магнітного пускача 9, головні контакти 10 якого призначені для включення в лінію живлення фаз 11 електродвигуна 12. Пристрій містить блокування контактів пускача 13, кнопку ПУСК 14 і кнопкуThe electric motor protection device consists of channel 1 protection against current overload with an emergency indicator "CURRENT OVERLOAD!" 2, channel C of protection against thermal overload with emergency indicator "THERMAL OVERLOAD" 4 and channel 5 of protection against reduced insulation resistance of the winding relative to the motor body with emergency indicator "INSULATION" 6. These channels are connected in parallel with each other and connected through a logical operator OR 7 to the executive relay 8, the output of which is connected to (8) contacts of the control circuit of the magnetic starter 9, the main contacts 10 of which are intended to be included in the power line of the phases 11 of the electric motor 12. The device contains a lock of the contacts of the starter 13, a START button 14 and a button
СТОП 15 магнітного пускача 9. Логічний оператор АБО 7, виконавче реле 8 і магнітний пускач 9 формують Ге зо виконавчий пристрій 16 захисного пристрою електродвигуна. Для захисту електродвигуна 12 від струмів короткого замикання і відключення від джерела живлення 17, а також для подачі живлення на виконавче реле 8 Ме) призначений автоматичний вимикач 18. Канал 1 захисту від струмового перевантаження містить встановлені на Ге фазних проводах 11 датчики струму 19, які виконані у вигляді трансформаторів струму.STOP 15 of the magnetic starter 9. Logic operator OR 7, executive relay 8 and magnetic starter 9 form the Gezo executive device 16 of the protective device of the electric motor. An automatic switch 18 is designed to protect the electric motor 12 from short-circuit currents and disconnection from the power source 17, as well as to supply power to the executive relay 8 Me). Channel 1 of protection against current overload contains current sensors 19 installed on Ge phase wires 11, which are made in the form of current transformers.
Фазні проводи лінії живлення 11 на ділянці між трансформаторами струмів 19 і електродвигуном 12 охоплені « диференційним трансформатором струму 20. Електродвигун місить трифазну обмотку статора 21 і корпус 22, ї- з'єднаний з заземлюючим проводом 23.The phase wires of the power line 11 in the area between the current transformers 19 and the electric motor 12 are covered by the differential current transformer 20. The electric motor has a three-phase stator winding 21 and a housing 22, which is connected to the ground wire 23.
Канал З захисту від теплового перевантаження містить приєднану до кінців різних фаз обмотки статора 21 електричне коло з послідовно включеними в неї обмежуючими резисторами 24 і 25 і температурним датчиком 26, виконаним у вигляді позистора, опір К; якого збільшується при зростанні температури (фіг.3). Паралельно « позистору 26 включені електрична вітка зі зворотним діодом 27, захищаючим від зворотної напруги діністор28і п с світлодіод 29 оптопари 30. Фототиристор 31 оптопари З0 з'єднаний з вузлом 32 електричного кола, . розташованого між обмежуючими резисторами 24 і 25, і корпусом 22 електродвигуна 12. Канал З захисту від а теплового перевантаження розташований у блоці 33.The thermal overload protection channel contains an electric circuit connected to the ends of the different phases of the stator winding 21 with limiting resistors 24 and 25 connected in series to it and a temperature sensor 26 made in the form of a posistor, resistance K; which increases with increasing temperature (Fig. 3). In parallel with the posistor 26, an electric circuit with a reverse diode 27, protecting the dinistor 28 from reverse voltage, and the LED 29 of the optocoupler 30, is connected. The photothyristor 31 of the optocoupler Z0 is connected to the node 32 of the electric circuit. located between the limiting resistors 24 and 25, and the body 22 of the electric motor 12. Channel C of protection against a thermal overload is located in block 33.
На фіг.2 показано еквівалентний опір 34 ізоляції обмотки 21 відносно корпуса 22 електродвигуна 12.Fig. 2 shows the equivalent resistance 34 of the insulation of the winding 21 relative to the housing 22 of the electric motor 12.
Пристрій захисту електродвигуна працює таким чином. -І При виникненні одного з аварійних факторів: 1. перевищення струмом в обмотці електродвигуна порогового значення; о 2. перевищення температури, порогового значення;The motor protection device works as follows. -I When one of the emergency factors occurs: 1. exceeding the threshold value by the current in the winding of the electric motor; o 2. temperature exceeding the threshold value;
Ге» 3. зниження опору ізоляції обмотки відносно корпуса електродвигуна нижче порогового значення, логічний оператор АБО 7 видає сигнал на виконавче реле 8, яке, в свою Чергу, видає сигнал в коло ік управління магнітного пускача 9, головні контакти 10 якого відключають лінію живлення фаз електродвигуна 12.Ge» 3. the reduction of the insulation resistance of the winding relative to the electric motor body below the threshold value, the logical operator OR 7 issues a signal to the executive relay 8, which, in turn, issues a signal to the control ring of the magnetic starter 9, the main contacts 10 of which disconnect the power supply line of the phases electric motor 12.
Ф Канал 1 захисту від струмового перевантаження працює таким чином. Якщо струм, виміряний хоча б одним з струмових датчиків 19 не перевищує порогового значення, то не відбувається свічення аварійного індикатора "СТРУМОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ!" 2 і не відбувається подача сигналу на логічний оператор АБО 7. При цьомуФ Channel 1 of protection against current overload works as follows. If the current measured by at least one of the current sensors 19 does not exceed the threshold value, the emergency indicator "CURRENT OVERLOAD!" does not light up. 2 and the signal is not applied to the logical operator OR 7. At the same time
Забезпечується нормальна робота електродвигуна 12. Якщо струм, виміряний хоча б одним зі струмових датчиків 19 на лінії живлення фаз 11, перевищує порогове значення, то засвічуєтся аварійний індикаторNormal operation of the electric motor 12 is ensured. If the current measured by at least one of the current sensors 19 on the supply line of the phases 11 exceeds the threshold value, the emergency indicator lights up
Ф) "СТРУМОВЕ ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ! 2 і відбувається подача сигналу на логічний оператор АБО 7 з наступним ка відключенням лінії живлення фаз 11 електродвигуна 12.Ф) "CURRENT OVERLOAD! 2 and a signal is sent to the logical operator OR 7 with subsequent disconnection of the supply line of phases 11 of the electric motor 12.
При надійній ізоляції між трифазною обмоткою статора 21 і корпусом 22 електродвигуна 12 еквівалентний бо опір 34 цієї ізоляції є великим і струм витоку через заземляючий провід 23 на землю практично є відсутнім.With reliable insulation between the three-phase winding of the stator 21 and the housing 22 of the electric motor 12, the equivalent resistance 34 of this insulation is large and the leakage current through the grounding wire 23 to the ground is practically absent.
При низькій температурі електродвигуна 12, виміряній температурним датчиком 26 і яка не перебільшує припустимого значення, струм витоку також є відсутнім. Це пояснюється тим, що при такій температурі опір датчика - позистора л 26 низький (фіг.3). В електричному колі, приєднаному до кінців різних фаз обмотки статора 21, струм протікає через обмежуючі резистори 24 і 25 і температурний датчик 26, не впливаючи на суму 65 струмів в фазних проводах лінії живлення 11, охоплених диференційним трансформатором 20. Оскільки опір позистора К; 26 є малим, то малим є і падіння напруги на ньому. При цьому діністор 28 знаходиться у закритому стані, тобто його опір є великим і струм через нього і через оптопару 30 не протікає.At a low temperature of the electric motor 12, measured by the temperature sensor 26 and which does not exceed the permissible value, the leakage current is also absent. This is explained by the fact that at such a temperature the resistance of the sensor - the resistor l 26 is low (Fig. 3). In the electric circuit connected to the ends of the different phases of the stator winding 21, the current flows through the limiting resistors 24 and 25 and the temperature sensor 26, without affecting the sum of 65 currents in the phase wires of the power line 11 covered by the differential transformer 20. Since the resistance of the posistor is K; 26 is small, then the voltage drop across it is also small. At the same time, the dinistor 28 is in the closed state, that is, its resistance is large and the current does not flow through it and through the optocoupler 30.
При відсутності струму витоку через заземляючий провід 23 сума струмів в лініях живлення фаз 11 (миттєвих значень або векторів діючих значень) дорівнює нулю і в трансформаторі струму 20 диференційний струм дорівнює нулю. При цьому забезпечується нормальна робота електродвигуна 12.In the absence of a leakage current through the grounding wire 23, the sum of the currents in the supply lines of the phases 11 (instantaneous values or vectors of effective values) is zero and the differential current in the current transformer 20 is zero. At the same time, the normal operation of the electric motor 12 is ensured.
Якщо в електродвигуні 12 відбувається погіршення стану ізоляції між трифазною обмоткою 21 і корпусом 22, тобто її еквівалентний опір 34 стає меншим допустимого значення, то виникає струм витоку через заземляючий провід 23 на землю (фіг.4). Внаслідок струму витоку сума струмів в лініях живлення фаз 11 не дорівнює нулю і в трансформаторі струму 20 з'явиться диференційний струм. Наявність диференційного струму трансформатора 7/0 20 обумовлює появу електрорушійної сили в його вторинній обмотці (фіг.б). При цьому засвічується аварійний індикатор "ІЗОЛЯЦІЯ" 6 і відбувається подача сигналу на логічний оператор АБО 7 з наступним відключенням лінії живлення фаз 11 електродвигуна 12. Оскільки в заземляючому проводі 23, приєднаному до корпусу 22 електродвигуна, протікає двопівперіодний (гармонічний) струм витоку, то характер електрорушійної сили у вторинній обмотці трансформатора 20 має аналогічний характер з фазовим зсувом.If the insulation condition between the three-phase winding 21 and the housing 22 deteriorates in the electric motor 12, that is, its equivalent resistance 34 becomes less than the permissible value, then a leakage current occurs through the grounding wire 23 to the ground (Fig. 4). Due to the leakage current, the sum of the currents in the supply lines of phases 11 is not equal to zero and a differential current will appear in the current transformer 20. The presence of the differential current of the transformer 7/0 20 determines the appearance of electromotive force in its secondary winding (fig. b). At the same time, the "INSULATION" emergency indicator 6 lights up and a signal is sent to the logical operator OR 7, with the subsequent disconnection of the power supply line of phases 11 of the electric motor 12. Since a two-semi-periodic (harmonic) leakage current flows in the grounding wire 23, connected to the body 22 of the electric motor, the character electromotive force in the secondary winding of the transformer 20 has a similar character with a phase shift.
При підвищенні температури електродвигуна 12 вище допустимого значення опір датчика струму - позистораWhen the temperature of the electric motor 12 rises above the permissible value, the resistance of the current sensor is a posistor
Кі 26 різко зростає (фіг.3). При цьому зростає і падіння напруги на цьому елементі 26. Внаслідок цього зростає напруга на діністорі 26 і відбувається його відкриття, тобто його опір стає малим і через нього і світлодіод 29 оптопари ЗО починає протікати струм. Протікання струму через світлодіод 29 призводить до відкривання фототиристора 31 оптопари ЗО. Оскільки опір фототиристора 31 стає малим, через нього і обмежуючий резистор 24 протікає струм витоку через заземляючий провід 23 на землю (фиг.5). Через струм витоку сума струмів в лініях живлення фаз 11 не дорівнює нулю і в трансформаторі струму 20 з'явиться диференційний струм. Наявність диференційного струму трансформатора 20 обумовлює появу електрорушійної сили в його вторинній обмотці (фіг 7). При цьому засвічується аварійний індикатор "ТЕПЛОВЕKi 26 increases sharply (Fig. 3). At the same time, the voltage drop on this element 26 also increases. As a result, the voltage on the dinistor 26 increases and its opening occurs, that is, its resistance becomes small and the current begins to flow through it and the LED 29 of the ZO optocoupler. The flow of current through the LED 29 leads to the opening of the photothyristor 31 of the ZO optocoupler. Since the resistance of the photothyristor 31 becomes small, the leakage current flows through it and the limiting resistor 24 through the grounding wire 23 to the ground (Fig.5). Due to the leakage current, the sum of the currents in the supply lines of phases 11 is not equal to zero and a differential current will appear in the current transformer 20. The presence of the differential current of the transformer 20 causes the appearance of an electromotive force in its secondary winding (Fig. 7). At the same time, the emergency indicator "HEAT
ПЕРЕВАНТАЖЕННЯ" 4 і відбувається подача сигналу на логічний оператор АБО 7 з наступним відключенням сч ов Лінії живлення фаз 11 електродвигуна 12. Оскільки в заземляю чому проводі 23, приєднаному до корпусу 22 електродвигуна, протікає однопівперіодний струм витоку, то характер електрорушійної сили у вторинній обмотці і) трансформатора 20 має негармонійний характер.OVERLOAD" 4 and a signal is sent to the logical operator OR 7 with the subsequent disconnection of the power supply line of the phases 11 of the electric motor 12. Since a single half-cycle leakage current flows in the ground wire 23 connected to the body 22 of the electric motor, the nature of the electromotive force in the secondary winding and ) of transformer 20 has an inharmonic character.
Різний характер струмів витоку і відповідних електрорушійних сил у вторинній обмотці диференційного трансформатора дозволяє легко виявити причину аварії і відключення електродвигуна від мережі. Ге зо Пристрій, що пропонується, забезпечує комплексну захист електродвигуна 12 під час його роботи від різних різнорідних факторів (недопустимої струмового і теплового перевантаження, зниження опору ізоляції Ме обмотки відносно корпуса електродвигуна нижче допустимого рівня), що гарантує високу надійність захисту. «оThe different nature of the leakage currents and the corresponding electromotive forces in the secondary winding of the differential transformer makes it easy to identify the cause of the accident and disconnection of the electric motor from the network. Gezo The proposed device provides comprehensive protection of the electric motor 12 during its operation from various disparate factors (inadmissible current and thermal overload, reduction of the Me winding insulation resistance relative to the electric motor body below the permissible level), which guarantees high reliability of protection. "at
Захисний пристрій працює без використання спеціальних проводів від вимірювальних датчиків, встановлених на електродвигуні, до віддаленого від нього виконавчого пристрою 16. «The protective device works without the use of special wires from the measuring sensors installed on the electric motor to the executive device 16 remote from it.
Пристрій захисту був виготовлений, пройшов експериментальну перевірку в різних умовах, показав високу (р надійність.The protection device was manufactured, passed experimental testing in various conditions, and showed high reliability.
Джерела інформації: 1. А.с. СРСР Мо 600654, МКП НО2Н 7/08, 1978 р. 2. А.с. СРСР Мо 1302369, МКП НО2Н 7/08, 1985 р. « 3. Ас. СРСР Мо 1764118, МКП НО2Н 7/08, 1992 р. з с 4. Пат. України Мо 61537А, МКП НО2Н 7/08, НО2Н 5/04, з. Мо 2003021652 від 25.02.2003 р. (прототип).Sources of information: 1. A.s. USSR Mo 600654, MKP NO2N 7/08, 1978 2. A.s. USSR Mo 1302369, MKP NO2N 7/08, 1985 " 3. Ass. USSR Mo 1764118, MKP НО2Н 7/08, 1992 with p. 4. Pat. of Ukraine Mo 61537А, MKP НО2Н 7/08, НО2Н 5/04, z. Mo. 2003021652 dated February 25, 2003 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2004031814A UA74696C2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Motor protection device |
| RU2004118186/09A RU2291538C2 (en) | 2004-03-12 | 2004-06-15 | Electric motor protective gear |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2004031814A UA74696C2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Motor protection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA74696C2 true UA74696C2 (en) | 2006-01-16 |
Family
ID=35871502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2004031814A UA74696C2 (en) | 2004-03-12 | 2004-03-12 | Motor protection device |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2291538C2 (en) |
| UA (1) | UA74696C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749914C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-06-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Method for combined protection of alternating current machines against inter-winding faults in stator winding |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2582593C1 (en) * | 2015-04-06 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | System for protection of magnetoelectric generator from short circuit and method of controlling system |
| RU2699758C1 (en) * | 2019-01-09 | 2019-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Device for current protection of electric motors with interlocking of one unit of current relays |
-
2004
- 2004-03-12 UA UA2004031814A patent/UA74696C2/en unknown
- 2004-06-15 RU RU2004118186/09A patent/RU2291538C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2749914C1 (en) * | 2020-07-30 | 2021-06-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования «Новосибирский Государственный Технический Университет» | Method for combined protection of alternating current machines against inter-winding faults in stator winding |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004118186A (en) | 2006-01-10 |
| RU2291538C2 (en) | 2007-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3996499A (en) | Zener diode effect on long acceleration module | |
| US20220173585A1 (en) | Method and apparatus for controlling a power supply to a protected electrical load | |
| US20080007878A1 (en) | Interruption circuit with improved shield | |
| US9479091B2 (en) | Circuit for thermal protection and power regulation of electric motors | |
| US20100033887A1 (en) | Overvoltage and/or undervoltage protection device | |
| CA2744397C (en) | Overload protection of a voltage reduction device | |
| KR20010021629A (en) | Solid state overload relay | |
| AU2018417096A1 (en) | Air conditioner | |
| KR100628487B1 (en) | A system and a method for protecting an electric motor and its control circuit, and an electric motor | |
| UA74696C2 (en) | Motor protection device | |
| RU2263383C1 (en) | Electric motor and driven equipment protective device | |
| RU2582593C1 (en) | System for protection of magnetoelectric generator from short circuit and method of controlling system | |
| RU2810266C1 (en) | Device for protecting three-phase electric motor from emergency operating modes | |
| KR101027136B1 (en) | Apparatus for cutting the over current using leakage current generator and eearth leakage circuit breaker and its method | |
| KR101021259B1 (en) | Onen phase relay circuit and open phase warning circuit for three phase motor | |
| GB2580206A (en) | Protective switching device for a low-voltage circuit for identifying series arcing faults | |
| KR100427052B1 (en) | Circuit breaker using positive temperature coefficent thermister | |
| SU1092644A1 (en) | Electric motor thermal protection device | |
| RU2120151C1 (en) | Circuit breaker with overtemperature protective gear for electric motors | |
| RU2300836C1 (en) | Three-phase motor unbalance protection device | |
| KR200276698Y1 (en) | Circuit breaker using positive temperature coefficent thermister | |
| US2481956A (en) | Electric motor protective circuit control | |
| SU1427473A1 (en) | Arrangement for protecting submerged motor against abnormal operation | |
| SU792405A1 (en) | Device for protective disconnection of electric apparatus | |
| US1224400A (en) | Electrical protective device. |