Устройство защиты двигателя предназначено для вентиляторов EX 140 и EX 180. Устройство защиты отрегулировано на номинальный ток подсоединенного вентилятора. Устройство предназначено для крепления на рейке шириной 35 мм.
Устройство защиты двигателя может быть оснащено дополнительным замыкающим и размыкающим контактом (MSEX-H). Этот дополнительный контакт устанавливается с лицевой стороны устройства защиты двигателя. Корпус MSEX-K поставляется в качестве дополнительной принадлежности.
Поставляются корпуса с дополнительным контактом или без него. Корпус предназначен для открытого монтажа. В верхней и нижней части корпуса имеются отверстия для ввода кабелей. Устанавливать устройство MSEX во взрывоопасной зоне запрещается!
Устройство защиты электродвигателя предназначено для вентиляторов ЕХ 140 и ЕХ 180. Устройство отрегулировано на номинальный ток подсоединенного вентилятора. Степень защиты устройства без корпуса - IP 00. Устройство установлено на рейке шириной 356 мм.
MSEX-H - вспомогательный контакт для защиты электродвигателя. Поставляется разомкнутым или замкнутым. Вспомогательный контакт устанавливается перед устройством защиты электродвигателя.
По отдельному заказу поставляется корпус MSEX-K с или без вспомогательного контакта. Степень защиты - IP 55. Корпус предназначен для поверхностного монтажа. В верхней и нижней частях имеются отверстия для кабелей.
Устройство защиты электродвигателя предназначено для вентиляторов ЕХ 140 и ЕХ 180. Устройство отрегулировано на номинальный ток подсоединенного вентилятора. Устройство установлено на рейке шириной 356 мм.
MSEX-H - вспомогательный контакт для защиты электродвигателя. Поставляется разомкнутым или замкнутым. Вспомогательный контакт устанавливается перед устройством защиты электродвигателя. По отдельному заказу поставляется корпус MSEX-K с или без вспомогательного контакта.
Корпус предназначен для поверхностного монтажа. В верхней и нижней частях имеются отверстия для кабелей. Запрещается устанавливать MSEX во взрывоопасной зоне.
Устройство защиты электродвигателя предназначено для вентиляторов ЕХ 140 и ЕХ 180. Устройство отрегулировано на номинальный ток подсоединенного вентилятора. Устройство установлено на рейке шириной 356 мм.
MSEX-H - вспомогательный контакт для защиты электродвигателя. Поставляется разомкнутым или замкнутым. Вспомогательный контакт устанавливается перед устройством защиты электродвигателя. По отдельному заказу поставляется корпус MSEX-K с или без вспомогательного контакта.
Корпус предназначен для поверхностного монтажа. В верхней и нижней частях имеются отверстия для кабелей. Запрещается устанавливать MSEX во взрывоопасной зоне.
Устройство защиты электродвигателя предназначено для вентиляторов ЕХ 140 и ЕХ 180. Устройство отрегулировано на номинальный ток подсоединенного вентилятора. Степень защиты устройства без корпуса - IP 00. Устройство установлено на рейке шириной 356 мм.
MSEX-H - вспомогательный контакт для защиты электродвигателя. Поставляется разомкнутым или замкнутым. Вспомогательный контакт устанавливается перед устройством защиты электродвигателя.
По отдельному заказу поставляется корпус MSEX-K с или без вспомогательного контакта. Степень защиты - IP 55. Корпус предназначен для поверхностного монтажа. В верхней и нижней частях имеются отверстия для кабелей.
Запрещается устанавливать MSEX во взрывоопасной зоне!
Так же есть Термоконтактное реле stet-10B (S-ET10) (новое)SystemairЗащита и запуск трёхфазных (STDT 16) и однофазных (SET-10В) двигателей со встроенными термоконтактами. Тепловая и электромагнитная защита от короткого замыкания. Возможно подключение к одному реле нескольких вентиляторов, если общий ток всех двигателей не превышает номинальный ток защитного реле. Последовательное соединение термоконтактов при подключении нескольких двигателей.
Устройства STDT 16E (монтируется на рейке) и STDT 16 (для настенного монтажа) автоматически отключают подачу питания при размыкании тепловых контактов, встроенных в обмотки электродвигателя. Устройство тепловой защиты подключается к источнику питания (400 В) и термоконтактами электродвигателя.
При срабатывании защиты перезапуск электродвигателя осуществляется нажатием черной кнопки после остывания электродвигателя. Устройство тепловой защиты электродвигателя можно использовать совместно с трансформатором. Возможно ручное включение и отключение питания на вентилятор.
Контакт аварийной сигнализации (К) поставляется по отдельному заказу. Контакт аварийной сигнализации представляет собой встроенный контакт, подающий сигнал при размыкании термоконтактов.
Устройство S-ET 10 (для настенного монтажа) автоматически прекращают подачу питания при размыкании термоконтактов, встроенных в обмотки электродвигателя. Устройство тепловой защиты подключается к источнику питания (230 В/ 400 В) и термоконтактам электродвигателя. При срабатывании защиты перезапуск электродвигателя осуществляется нажатием черной кнопки после остывания электродвигателя.
Устройство тепловой защиты электродвигателя можно использовать совместно с трансформатором. Контакт аварийной сигнализации (К) поставляется по отдельному заказу. Контакт аварийной сигнализации представляет собой встроенный "сухой" контакт, с помощью которого подается сигнал при размыкании термоконтактов.
U-EK 230E - устройство защиты электродвигателя, которое пред назначено для использования совместно с контактором для защиты взрывозащищенных вентиляторов (исполнение Ех) серий DKEX, KTEX,RVK…EX, AW…EX и DVEX. Электронное устройство предназначено для быстрого монтажа на рейке шириной 35 мм. Электродвигатели вентиляторов оборудованы шестью последовательно подключен ными терморезисторами (по два на фазу).
Сопротивление терморезисторов определяется температурой электродвигателя. Когда температура электродвигателя превышает допустимый предел, сопротивление резко возрастает,и защита электродвигателя срабатывает.При этом загорается лампа аварийной сигнализации “Storung” (“Неисправность”). Возврат устройства в исходное состояние осуществляется вручную нажатием кнопки “Reset” или бесточиванием устройства (отключить А2) на 10 с. Если для регулирования взрывозащищенных вентиляторов ЕХ применяется 5-ступенчатый трансформатор,то устройство U-EK 230E следует подключить к трансформатору.
Устройство тепловой защиты электродвигателя предназначено для размещения на пульте управления. AWE-SK подключается к тепловым реле, встроенным в обмотки электродвигателя. При размыкании теплового реле электропитание прекращается, и вентилятор останавливается. При этом загорается индикатор аварии.
Электропитание не возобновится даже при замыкании контактов теплового реле в электродвигателе. Возврат устройства в исходное состояние осуществляется нажатием красной кнопки “Reset” на пульте управления или замыканием внешнего контакта, подключенного к клеммам “Reset”. AWE-SK не срабатывает при перебоях электропитания. Клеммы 14-11 используются для подключения сухого контакта аварийной сигнализации, предназначенного для подачи внешнего сигнала при размыкании реле.
enkomrus.ru
Дата публикации: 22 октября 2011.
Чаще всего трёхфазные двигатели выходят из строя из-за перекоса фаз питающего напряжения или перегрева при работе в тяжёлом режиме. Предлагаемое устройство защиты трёхфазного двигателя выключает двигатель при обрыве фазы, отклонении напряжения любой фазы (перекосе фаз) более чем на ±30 В или нагреве корпуса двигателя выше 60°С.
Устройство построено на микроконтроллере (МК) PIC16F676 и микроконтроллерном датчике температуры DS1820. Возникновение аварийной ситуации в каждой фазе и превышение температуры корпуса двигателя индицируется включением соответствующих сигнальных светодиодов. Для измерения и сравнения используется среднее выпрямленное напряжение фаз относительно нулевого провода.
Алгоритм работы программы МК показан на рисунке 1.
Рисунок 1
После включения МК выполняется инициализация его регистров и включается управляющий выход. Во время пуска двигателя (или группы двигателей) возможны провалы или скачки напряжений в фазах, поэтому устройство защиты по напряжению начинает работу спустя одну минуту после включения двигателя. Задержка реализована путем последовательного включения предделителя, таймера TMR0 и двух делителей, каждый из которых имеет коэффициент деления 30.
Далее последовательно выполняются измерения напряжения фаз А, В, С. После каждого измерения фаза проверяется на обрыв. Если измеренное напряжение равно нулю, то выход сразу выключается. Затем следует проверка значений измеренных напряжений на выход за пределы диапазона 190...250 В - в этом случае включается счётчик ошибок, который необходим для повышения помехоустойчивости устройства. При декрементировании восьмиразрядного счётчика от нуля до нуля его коэффициент деления получается равным 256. При периоде прохождения всей программы, равном 7 мс, время задержки выключения двигателя приблизительно равно 1,8 с. Для каждого сравнения имеется свой счётчик, поэтому если следующее измеренное напряжение войдёт в норму, то данный счётчик обнуляется. Таким образом, для выключения двигателя необходимо подряд 256 ошибок измерения.
После сравнения напряжений фаз А-В, В-С, С-А их разность проверяется на превышение значения 30 В. Если перекос фаз больше 30 В, то включается счётчик ошибок. Выключение выхода происходит аналогично описанному выше, через 1,8 с.
При выключении выхода из-за любой ошибки устанавливается флаг ошибки, который сбрасывается только после перезапуска МК. При отсутствии ошибки подтверждается включение выхода, и МК переходит к подпрограмме измерения температуры двигателя.
Измерение температуры начинается с инициализации термодатчика DS1820 и выдачи команды на разрешение преобразования. После приёма данных от датчика температуры проверяется флаг «двух секунд». Дело в том, что первые данные, которые приходят от датчика, недостоверны, поэтому для стабилизации данных необходимо некоторое время. Для этого введена задержка начала сравнения по температуре, равная 1,8 с. Поскольку за такое короткое время двигатель не успеет нагреться до температуры 60°С, подобная задержка не снижает качества защиты двигателя.
После отработки времени задержки устанавливается флаг «двух секунд», и каждое следующее измеренное значение температуры проверяется на превышение 60. Если температура превысит 60°С, выход выключается. Программа переходит к новому циклу измерения напряжения по фазам.
Схема устройства показана на рисунке 2.
Рисунок 2
Тактируется МК от внутреннего генератора частотой 4 МГц. Частоту тактового генератора, делённую на четыре (1 МГЦ), можно наблюдать на выходе RA4 (вывод 3 МК), контролируя, таким образом, работоспособность МК.
Выход RC3 МК через оптотиристор U1 и симистор VS1 включает пусковое реле К1. Его контакты К1.1...К1.3 включают/выключают подачу напряжения на двигатель. Светодиоды HL1...HL4 сигнализируют о возникновении аварийной ситуации. Гасящие резисторы R6...R9 подбирают в зависимости от выбранного типа светодиодов и необходимой яркости свечения (на схеме дано значение сопротивлений для светодиодов типа КИПД21-ПК). Кнопка SB1 «Сброс» необходима для перезапуска МК и включения двигателя после устранения аварийной ситуации.
Гасящий конденсатор C3 типа К73-17 с допустимым напряжением не менее 400 В. Стабилитрон VD4 типа 1N4733A можно заменить любым стабилитроном с напряжением стабилизации 5,1 В. Это напряжение является опорным для АЦП МК, поэтому если установить стабилитрон с меньшим напряжением стабилизации (например, 4,7 В), то потребуется пропорциональное изменение коэффициента деления входных делителей напряжения. Стабилитроны VD7...VD9 можно заменить стабилитронами типа КС147А. Датчик температуры DS1820 можно не устанавливать, но тогда не будет работать защита двигателя от перегрева (линия связи должна оставаться нагруженной резистором R13).
Налаживание устройства выполняют без МК. Сначала проверяют напряжение питания МК, которое должно быть равно 5,1 В. При испытаниях VD4 заменялся пятью экземплярами стабилитронов типа 1N473ЗА, и все они удовлетворяли этому условию. Перед установкой резисторов R10...R12 подбирают их номинал с точностью 1%. При этом не имеет значения отклонение от величины 2 кОм (можно использовать резисторы сопротивлением 1,9...2.1 кОм), главное - обеспечить равенство номиналов между собой.
Далее подбирают значения резисторов R1...R3 так, чтобы на входах 11...13 МК постоянное напряжение было равно входному напряжению, делённому на 100. При этом на все входы может быть подано напряжение одной фазы. Практически можно подобрать номинал одного резистора, а остальные резисторы устанавливают с номиналом, идентичным подобранному. Это будет справедливо при тщательном подборе резисторов R10...R12. После установки запрограммированного МК устройство готово к работе.
Работа с устройством сводится к анализу состояния светодиодов при возникновении аварийной ситуации. Если двигатель отключился и при этом ни один светодиод не горит, то произошёл обрыв фазы. Если горит один из светодиодов АВ, ВС, СА, то возможен выход напряжения фазы за пределы диапазона 190...250 В. При этом первая буква обозначения светодиода указывает аварийную фазу. При перекосе фаз надпись под горящим светодиодом соответствует тем фазам, разность напряжения которых больше 30 В. Как правило, одновременно включаются два светодиода, например, АВ и СА. В этом случае напряжение фазы А имеет отклонение от напряжения фаз В и С более чем на 30 В.
После устранения аварийной ситуации двигатель включают нажатием кнопки «Сброс».
Автор: Заец Н. (Белгородская обл.)
| Архив для статьи "Устройство защиты трёхфазных двигателей на PIC16F676" | |
| Описание: Файл прошивки микроконтроллера | |
| Размер файла: 869 B Количество загрузок: 1 699 | Скачать |
radioparty.ru
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электродвигателя от недопустимой токовой и тепловой перегрузки, а также ухудшения состояния изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя из-за недопустимого понижения ее сопротивления. Техническим результатом является повышение надежности защиты, уменьшение затрат на установку и обслуживание устройства защиты электродвигателя. Устройство защиты электродвигателя состоит из канала защиты от токовой перегрузки, канала защиты от тепловой перегрузки и канала защиты от пониженного сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя. Эти каналы соединены параллельно между собой и подключены посредством логического оператора ИЛИ к исполнительному реле, выход которого соединен с контактами цепи управления магнитного пускателя, главные контакты которого предназначены для включения в линию питания фаз электродвигателя. Логический оператор ИЛИ, исполнительное реле и магнитный пускатель формируют исполнительное устройство 16 защитного устройства электродвигателя. Фазные провода линии питания на участке между трансформаторами токов и электродвигателем охвачены дифференциальным трансформатором тока. 7 ил.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электродвигателя от недопустимой токовой и тепловой перегрузки, а также ухудшения состояния изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя из-за недопустимого понижения ее сопротивления.
Известно устройство для защиты электродвигателя от перегрева и перегрузки, содержащее датчик тока защищаемого электродвигателя, к выходу которого подключены вход исполнительного элемента и шунтирующий тиристор, последовательно соединенные ключ и элемент задержки, последовательно соединенные первый потенциометр и стабилитрон. Параллельно стабилитрону подключены последовательно соединенные датчик температуры двигателя, второй потенциометр, датчик температуры окружающей среды. Выход второго потенциометра соединен с одним из входов ключа, к другому входу которого через логический оператор ИЛИ присоединены выход элемента задержки и элемент отсечки по току [1].
Недостатком этого устройства является невысокая надежность защиты из-за несоответствия время-токовых характеристик устройства с тепловыми характеристиками двигателя.
Известно устройство для защиты электродвигателя с приводом насоса, содержащее датчик температуры, источник напряжения, фильтр нижних частот, первый аккумулятор, блок регулирования и генератор импульсов [2]. Вход фильтра нижних частот предназначен для подключения к нулевой точке вторичной обмотки силового трансформатора. Датчик температуры, установленный вблизи статорных обмоток погружного электродвигателя, подсоединен последовательно с диодом между нулевой точкой обмотки электродвигателя и его заземленным корпусом. Блок регулирования выполнен в виде двух блоков сравнения, выходы которых подключены к исполнительным механизмам.
Это устройство позволяет исключить влияние сопротивления изоляции на измерение температуры нагрева статорных обмоток электродвигателя.
Недостатком данного устройства является отсутствие в нем элементов защиты погружного электродвигателя от срыва подачи электронасоса, контролируемого по давлению в скважине, что может привести к возникновению в насосе "сухого трения", повышению газового фактора откачиваемой жидкости и, следовательно, к ухудшению охлаждения двигателя и силового кабеля.
Известно устройство для защиты электродвигателя от анормальных режимов работы, содержащее датчик тока в виде трансформатора тока, который выполнен с возможностью крепления на электродвигателе с обеспечением теплового контакта с электродвигателем в точке контроля температуры, при этом сердечник трансформатора тока выполнен из ферромагнитного материала с заданной точкой Кюри, что позволяет расширить функциональные возможности устройства путем обеспечения температурной защиты электродвигателя [3]. При этом точка Кюри равна максимально допустимой температуре электродвигателя в месте расположения трансформатора тока.
В этом устройстве при достижении максимально допустимой температуры электродвигателем сердечник трансформатора тока теряет магнитные свойства при достижении точки Кюри. Это приводит к отключению магнитного пускателя и электродвигателя от сети. В режиме перегрузки электродвигателя по току при превышении допустимого значения, либо при обрыве фазы происходит также отключение электродвигателя от сети.
Однако при работе электродвигателя величина допустимого превышения тока свыше номинального во многом зависит от времени действия этого тока. Так, чем меньше время действия, тем большую величину тока можно пропустить в обмотках электродвигателя без аварийных последствий, в то время как при больших временах воздействия величина тока должна быть уменьшена. Кроме того, при использовании данного устройства возможен запуск в ход электродвигателя при пониженном сопротивлении изоляции обмотки относительно корпуса, что возникает при попадании влаги или иных агрессивных сред, в которых функционирует оборудование и электродвигатель. Это устройство не сможет защитить электродвигатель от возникающей при этом аварийной ситуации.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство защиты электродвигателя и приводимого оборудования, содержащее каналы защиты от токовой и тепловой перегрузки, включающие датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока и установленный на фазном проводе, магнитный пускатель, силовые контакты которого предназначены для включения в линию питания фаз электродвигателя, элементы управления магнитного пускателя, и исполнительное реле с выходным контактом, причем вход исполнительного реле подключен к выходу датчика тока, а его выходной контакт включен в цепь управления магнитного пускателя, и закрепленный на электродвигателе контактный элемент, реагирующий на тепловую перегрузку электродвигателя, канал защиты от токовой перегрузки, содержащий электронный блок формирования время-токовой характеристики, канал защиты от тепловой перегрузки, канал защиты от аварийного сброса нагрузки приводимого оборудования и канал защиты от пуска электродвигателя при недостаточном сопротивлении изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя соединены между собой параллельно и подключены посредством логического оператора ИЛИ к исполнительному реле, выход которого соединен с контактами цепи управления магнитного пускателя [4].
В этом устройстве канал защиты от токовой перегрузки содержит интегратор, к входу которого посредством усилителя и выпрямителя параллельно подключены установленные на двух фазных проводах датчики тока, а электронный блок формирования время-токовой характеристики включает блок, преобразующий величину кратности перегрузки по току в частоту следования импульсов, например в квадратичной зависимости, который подсоединен к счетчику импульсов. Канал защиты от токовой перегрузки содержит предупредительный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при включении счетчика импульсов, и аварийный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при заполнении счетчика импульсов.
Канал защиты электродвигателя от тепловой перегрузки содержит контактный элемент, выполненный в виде температурного датчика, и аварийный индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при превышении температурой, измеренной датчиком, значения уставки по температуре. Канал защиты от аварийного сброса нагрузки приводимого оборудования содержит аварийный индикатор "СУХОЙ ХОД", засвечивающийся при уменьшении тока электродвигателя ниже значения уставки по минимальному току. Канал защиты электродвигателя от пуска при недостаточном сопротивлении изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя содержит источник постоянного напряжения и аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ", засвечивающийся при снижении сопротивления изоляции обмотки ниже значения уставки по сопротивлению.
В известном устройстве-прототипе осуществляется комплексная защита электродвигателя от:
- недопустимой перегрузки по току, вызванной обрывом одной из фаз статорной обмотки или линии питания, несимметрией фазных напряжений, технологической перегрузкой, заклиниванием ротора или междувитковыми замыканиями;
- нештатного исчезновения нагрузки, например, из-за работы насоса в режиме "сухого хода";
- понижения сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя ниже допустимого уровня;
- недопустимой тепловой перегрузки двигателя, вызванной ухудшением условий его охлаждения.
В устройстве-прототипе температурный датчик канала защиты электродвигателя от тепловой перегрузки соединен проводниками с защитным устройством. Но во многих системах защитное устройство и электродвигатель с установленным на нем температурным датчиком находятся на значительном расстоянии друг от друга. Например, при работе погружного двигателя в скважине защитное устройство находится на поверхности земли. Необходимость использования длинных проводников для температурного датчика снижает надежность защитного устройства из-за возможности их обрыва или повреждения, ставит повышенные требования к обслуживанию и усложняет функционирование удаленного электродвигателя.
Кроме того, для работы канала защиты электродвигателя от пониженного сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя необходим источник постоянного напряжения. Этот канал защиты предотвращает только запуск в ход электродвигателя при пониженной величине сопротивления изоляции, а во время работы двигателя этот канал защиты не работает. Но именно в процессе продолжительной работы электродвигателя может произойти ухудшение состояния изоляции, например из-за ее старения, работы во влажной, загрязненной или агрессивной среде и др., что приведет к аварийной ситуации и повреждению электродвигателя.
Задачей изобретения является повышение надежности защиты, уменьшение затрат на установку и обслуживание устройства защиты электродвигателя.
Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве защиты электродвигателя, содержащем канал защиты от токовой перегрузки, включающий установленный на фазном проводе линии питания датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, и аварийный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", канал защиты от тепловой перегрузки, включающий аварийный индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при превышении измеренной датчиком температуры порогового значения, и канал защиты от пониженного сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя, включающий аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ", засвечивающийся при снижении сопротивления изоляции обмотки ниже порогового значения, соединенные между собой параллельно и подключенные посредством логического оператора ИЛИ к исполнительному реле, выход которого соединен с контактами цепи управления магнитного пускателя, силовые контакты которого предназначены для включения в линию питания фаз электродвигателя, согласно предлагаемому изобретению фазные провода линии питания на участке между трансформаторами токов и электродвигателем охвачены дифференциальным трансформатором тока, аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ" засвечивается при возникновении двухполупериодного тока утечки в заземляющем проводе, присоединенном к корпусу электродвигателя, а канал защиты от тепловой перегрузки с аварийным индикатором "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающимся при возникновении однополупериодного тока утечки в заземляющем проводе, содержит присоединенную к концам различных фаз обмотки статора электрическую цепь с последовательно включенными в нее двумя ограничивающими резисторами и температурным датчиком, выполненным в виде позистора, сопротивление которого увеличивается при возрастании температуры, причем параллельно позистору включены электрическая ветвь с обратным диодом и электрическая ветвь с динистором и светодиодом оптопары, фототиристор которой соединен с узлом электрической цепи, расположенной между ограничивающими резисторами, и корпусом электродвигателя.
Наличие дифференциального трансформатора тока, охватывающего фазные провода линии питания, выходящие из электродвигателя, позволяет автоматически регистрировать снижение сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя ниже допустимого значения и превышение температуры двигателя выше допустимого значения. При наличии этих аварийных факторов возникает отклонение от нуля суммы токов в линиях питания фаз (мгновенных значений или векторов действующих значений) за счет появления тока утечки в заземляющем проводе, присоединенном к корпусу электродвигателя. Ненулевая сумма токов в линиях питания фаз обуславливает появления в этом трансформаторе дифференциального тока, а значит и электродвижущей силы в его вторичной обмотке, которая посредством исполнительного реле отключает главные контакты магнитного пускателя, отключая электродвигатель от сети.
При надежной изоляции между обмоткой и корпусом электродвигателя и низкой температуре электродвигателя, не превышающей допустимого значения, токи утечки практически отсутствуют. При этом в указанном трансформаторе тока сумма токов в линиях питания фаз будет иметь нулевое значение и дифференциальный ток будет отсутствовать.
Канал защиты от тепловой перегрузки, содержащий присоединенную к концам различных фаз обмотки статора электрическую цепь с последовательно включенными в нее двумя ограничивающими резисторами и температурным датчиком, выполненным в виде позистора, параллельно которому включены электрическая ветвь с обратным диодом и электрическая ветвь с динистором и светодиодом оптопары, фототиристор которой соединен с узлом электрической цепи, расположенной между ограничивающими резисторами, и корпусом электродвигателя, позволяет при повышении сопротивления позистора выше определенного уровня вызвать появление тока утечки в заземляющем проводе.
Поскольку аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ" засвечивается при возникновении двухполупериодного тока утечки в заземляющем проводе, а индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" засвечивается при возникновении однополупериодного тока утечки, то таким образом легко устанавливаются причина аварии и отключения электродвигателя от сети.
Отсутствие измерительных проводов от электродвигателя до устройства защиты приводит к уменьшению затрат на установку и обслуживание устройства защиты. Особенно заметно это проявляется при значительном расстоянии между двигателем и защитным устройством или при работе электродвигателя в недоступном месте, в агрессивной среде и др.
На фиг.1 представлена общая структурная схема устройства защиты электродвигателя;
на фиг.2 - электрическая схема устройства защиты электродвигателя;
на фиг.3 - температурная характеристика сопротивления позистора;
на фиг.4 - характер тока i в заземляющем проводе при свечении аварийного индикатора "ИЗОЛЯЦИЯ";
на фиг.5 - характер тока i в заземляющем проводе при свечении аварийного индикатора " ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА".
на фиг.6 - характер электродвижущей силы е во вторичной обмотке дифференциального трансформатора при свечении аварийного индикатора "ИЗОЛЯЦИЯ";
на фиг.7 - характер электродвижущей силы е во вторичной обмотке дифференциального трансформатора при свечении аварийного индикатора " ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА".
Устройство защиты электродвигателя состоит из канала 1 защиты от токовой перегрузки с аварийным индикатором "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 2, канала 3 защиты от тепловой перегрузки с аварийным индикатором "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 4 и канала 5 защиты от пониженного сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя с аварийным индикатором "ИЗОЛЯЦИЯ" 6. Эти каналы соединены параллельно между собой и подключены посредством логического оператора ИЛИ 7 к исполнительному реле 8, выход которого соединен с контактами цепи управления магнитного пускателя 9, главные контакты 10 которого предназначены для включения в линию питания фаз 11 электродвигателя 12. Устройство содержит блокировку контактов пускателя 13, кнопку ПУСК 14 и кнопку СТОП 15 магнитного пускателя 9. Логический оператор ИЛИ 7, исполнительное реле 8 и магнитный пускатель 9 формируют исполнительное устройство 16 защитного устройства электродвигателя. Для защиты электродвигателя 12 от токов короткого замыкания и отключения от источника питания 17, а также для подачи питания на исполнительное реле 8 предназначен автоматический выключатель 18. Канал 1 защиты от токовой перегрузки содержит установленные на фазных проводах 11 датчики тока 19, выполненные в виде трансформаторов тока.
Фазные провода линии питания 11 на участке между трансформаторами токов 19 и электродвигателем 12 охвачены дифференциальным трансформатором тока 20. Электродвигатель содержит трехфазную обмотку статора 21 и корпус 22, соединенный с заземляющим проводом 23.
Канал 3 защиты от тепловой перегрузки содержит присоединенную к концам различных фаз обмотки статора 21 электрическую цепь с последовательно включенными в нее ограничивающими резисторами 24 и 25 и температурным датчиком 26, выполненным в виде позистора, сопротивление RТ которого увеличивается при возрастании температуры (фиг.3). Параллельно позистору 26 включены электрическая ветвь с обратным диодом 27, защищающим от обратного напряжения динистор 28 и светодиод 29 оптопары 30. Фототиристор 31 оптопары 30 соединен с узлом 32 электрической цепи, расположенной между ограничивающими резисторами 24 и 25, и корпусом 22 электродвигателя 12. Канал 3 защиты от тепловой перегрузки расположен в блоке 33.
На фиг.2 показано эквивалентное сопротивление 34 изоляции обмотки 21 относительно корпуса 22 электродвигателя 12.
Устройство защиты электродвигателя работает следующим образом.
При возникновении одного из аварийных факторов:
1. превышение током в обмотке электродвигателя порогового значения;
2. превышение температуры порогового значения;
3. понижения сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя ниже порогового значения,
логический оператор ИЛИ 7 выдает сигнал на исполнительное реле 8, которое, в свою очередь, выдает сигнал в цепь управления магнитного пускателя 9, главные контакты 10 которого отключают линию питания фаз электродвигателя 12.
Канал 1 защиты от токовой перегрузки работает следующим образом. Если ток, измеренный хотя бы одним из токовых датчиков 19 не превышает порогового значения, то не происходит свечения аварийного индикатора "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 2 и не происходит подача сигнала на логический оператор ИЛИ 7. При этом обеспечивается нормальная работа электродвигателя 12. Если ток, измеренный хотя бы одним из токовых датчиков 19 на линии питания фаз 11, превышает пороговое значение, то засвечивается аварийный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 2 и происходит подача сигнала на логический оператор ИЛИ 7 с последующим отключением линии питания фаз 11 электродвигателя 12.
При надежной изоляции между трехфазной обмоткой статора 21 и корпусом 22 электродвигателя 12 эквивалентное сопротивление 34 этой изоляции велико и ток утечки через заземляющий провод 23 на землю практически отсутствует.
При низкой температуре электродвигателя 12, измеренной температурным датчиком 26 и не превышающей допустимого значения, ток утечки также отсутствуют. Это объясняется тем, что при такой температуре сопротивление датчика - позистора RT 26 низкое (фиг.3). В электрической цепи, присоединенной к концам различных фаз обмотки статора 21, ток протекает через ограничивающие резисторы 24 и 25 и температурный датчик 26, не влияя на сумму токов в фазных проводах линии питания 11, охваченных дифференциальным трансформатором 20. Поскольку сопротивление позистора RT 26 мало, то мало и падение напряжения на нем. При этом динистор 28 находится в закрытом состоянии, т.е. его сопротивление велико и ток через него и через оптопару 30 не протекает.
При отсутствии тока утечки через заземляющий провод 23 сумма токов в линиях питания фаз 11 (мгновенных значений или векторов действующих значений) равна нулю и в трансформаторе тока 20 дифференциальный ток равен нулю. При этом обеспечивается нормальная работа электродвигателя 12.
Если в электродвигателе 12 происходит ухудшение состояния изоляции между трехфазной обмоткой 21 и корпусом 22, т.е. ее эквивалентное сопротивление 34 становится меньше допустимого значения, то возникает ток утечки через заземляющий провод 23 на землю (фиг.4). Из-за тока утечки сумма токов в линиях питания фаз 11 не равна нулю и в трансформаторе тока 20 появится дифференциальный ток. Наличие дифференциального тока трансформатора 20 обуславливает появление электродвижущей силы в его вторичной обмотке (фиг.6). При этом засвечивается аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ" 6 и происходит подача сигнала на логический оператор ИЛИ 7 с последующим отключением линии питания фаз 11 электродвигателя 12. Поскольку в заземляющем проводе 23, присоединенном к корпусу 22 электродвигателя, протекает двухполупериодный (гармонический) ток утечки, то характер электродвижущей силы во вторичной обмотке трансформатора 20 имеет аналогичный характер с фазовым сдвигом.
При повышении температуры электродвигателя 12 выше допустимого значения сопротивление датчика тока - позистора RТ 26 резко возрастает (фиг.3). При этом возрастает и падение напряжения на этом элементе 26. Вследствие этого возрастает напряжение на динисторе 26 и происходит его открытие, т.е. его сопротивление становится малым и через него и светодиод 29 оптопары 30 начинает протекать ток. Протекание тока через светодиод 29 приводит к открыванию фототиристора 31 оптопары 30. Поскольку сопротивление фототиристора 31 становится малым, через него и ограничивающий резистор 24 протекает ток утечки через заземляющий провод 23 на землю (фиг.5). Из-за тока утечки сумма токов в линиях питания фаз 11 не равна нулю и в трансформаторе тока 20 появится дифференциальный ток. Наличие дифференциального тока трансформатора 20 обуславливает появление электродвижущей силы в его вторичной обмотке (фиг.7). При этом засвечивается аварийный индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА" 4 и происходит подача сигнала на логический оператор ИЛИ 7 с последующим отключением линии питания фаз 11 электродвигателя 12. Поскольку в заземляющем проводе 23, присоединенном к корпусу 22 электродвигателя, протекает однополупериодный ток утечки, то характер электродвижущей силы во вторичной обмотке трансформатора 20 имеет негармонический характер.
Различный характер токов утечки и соответствующих электродвижущих сил во вторичной обмотке дифференциального трансформатора позволяет легко выявить причину аварии и отключения электродвигателя от сети.
Предлагаемое устройство обеспечивает комплексную защиту электродвигателя 12 во время его работы от различных разнородных факторов (недопустимой токовой и тепловой перегрузки, понижения сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя ниже допустимого уровня), что гарантирует высокую надежность защиты. Защитное устройство работает без использования специальных проводов от измерительных датчиков, установленных на электродвигателе, к удаленному от него исполнительному устройству 16.
Устройство защиты было изготовлено, прошло экспериментальную проверку в различных условиях, показав высокую надежность.
Источники информации
1. А.с. СССР №600654, МКИ Н 02 Н 7/08, 1978 г.
2. А.с. СССР №1302369, МКИ Н 02 Н 7/08, 1985 г.
3. А.с. СССР №1764118, МКИ Н 02 Н 7/08, 1992 г.
4. Пат. Украины №61537 А, МКИ Н 02 Н 7/08, Н 02 Н 5/04, з. №2003021652 от 25.02.2003 г. (прототип).
Устройство защиты электродвигателя, содержащее канал защиты от токовой перегрузки, включающий установленный на фазном проводе линии питания датчик тока, выполненный в виде трансформатора тока, и аварийный индикатор "ТОКОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", канал защиты от тепловой перегрузки, включающий аварийный индикатор "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающийся при превышении измеренной датчиком температуры порогового значения, и канал защиты от пониженного сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса электродвигателя, включающий аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ", засвечивающийся при снижении сопротивления изоляции обмотки ниже порогового значения, соединенные между собой параллельно и подключенные посредством логического оператора ИЛИ к исполнительному реле, выход которого соединен с контактами цепи управления магнитного пускателя, силовые контакты которого предназначены для включения в линию питания фаз электродвигателя, отличающееся тем, что фазные провода линии питания на участке между трансформаторами токов и электродвигателем охвачены дифференциальным трансформатором тока, аварийный индикатор "ИЗОЛЯЦИЯ" засвечивается при возникновении двухполупериодного тока утечки в заземляющем проводе, присоединенном к корпусу электродвигателя, а канал защиты от тепловой перегрузки с аварийным индикатором "ТЕПЛОВАЯ ПЕРЕГРУЗКА", засвечивающимся при возникновении однополупериодного тока утечки в заземляющем проводе, содержит присоединенную к концам различных фаз обмотки статора электрическую цепь с последовательно включенными в нее двумя ограничивающими резисторами и температурным датчиком, выполненным в виде позистора, сопротивление которого увеличивается при возрастании температуры, причем параллельно позистору включены электрическая ветвь с обратным диодом и электрическая ветвь с динистором и светодиодом оптопары, фототиристор которой соединен с узлом электрической цепи, расположенной между ограничивающими резисторами, и корпусом электродвигателя.
www.findpatent.ru
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах тепловой защиты двигателей. Техническим результатом является повышение точности, надежности, уменьшение габаритов, веса и стоимости, упрощение настройки и регулировки устройства в целом. Устройство тепловой защиты двигателя снабжено блоком выделения наибольшего напряжения, блоком индикации фазы с наибольшим током, компараторами, таймерами, элементами запрета, элементом ИЛИ и блоком индикации величины тока перегрузки двигателя, что обеспечило контроль теплового состояния двигателя по наибольшему фазному току. Количество каналов контроля по величине тока перегрузки и длительности его протекания необходимо и достаточно для его полного соответствия время токовой характеристике двигателя. Устройство обладает повышенной информативностью, позволяющей оценивать состояние двигателя как в процессе работы, так и после его отключения. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Предложение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах тепловой защиты электродвигателей для предотвращения недопустимого повышения температуры их обмоток.
Известно устройство для защиты от тепловой перегрузки (патент WO 2005109592, МПК H02H 7/085, 31.03.2005), содержащее датчики фазных токов, квадраторы, разностные усилители, интеграторы, элементы памяти, блоки выделения максимального и минимального напряжений, компаратор и выключатель. Недостаток устройства состоит в большом числе нелинейных преобразователей, снижающих его точность и надежность, а также в отсутствии элементов индикации, позволяющих диагностировать место и характер возникшей неисправности.
Известно устройство для тепловой защиты двигателя (патент RU 2227354, МПК H02H 5/04, H02H 7/06, 20.04.2004), содержащее контактор с контактами в цепи обмоток двигателя и обмоткой, подключенной к цепи питания, датчики тока в цепях питания двигателя, блок управления с органами управления и контроллером с энергонезависимой памятью и программным модулем, узел измерения сопротивления и два промежуточных реле.
Недостатком устройства является весьма сложный алгоритм вычисления температуры обмотки, требующий знание параметров тепловой схемы замещения двигателя и периодического определения омического сопротивления его обмотки. Кроме того, известное устройство не обеспечивает обслуживающий персонал информацией о месте и характере тепловой перегрузки двигателя.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство релейной защиты асинхронного двигателя (патент RU 2179360, МПК H02H 7/085, H02H 7/09, 10.02.2002), содержащее три датчика тока, коммутатор, блок преобразования тока в напряжение, микроконтроллер, блок выбора режимов работы и управления, блок управления электродвигателем, блок индикации, трансформатор напряжения, блок преобразования синусоидального сигнала в прямоугольный, активный полосовой частотный фильтр и счетчик.
Устройство обеспечивает определение допустимого времени работы от момента появления перегрузки до остановки электродвигателя в зависимости от кратности отношения фазного и номинального токов.
Недостаток устройства заключается в наличии большого числа преобразователей, необходимости поочередной обработки фазных токов двигателя, отсутствии индикации фазы с наибольшим током и величины тока перегрузки двигателя.
Предлагаемое устройство основано на использовании стандартной время - токовой характеристики двигателя в зоне токов перегрузки, обычно прикладываемой к документации на двигатель заводом изготовителем. Оно позволяет существенно упростить конструкцию, повысить надежность и быстродействие устройства защиты, сократить объем и стоимость оборудования, облегчить его настройку и эксплуатацию. Кроме того, устройство индицирует как в процессе работы, так и после остановки двигателя величину текущего тока, тока перегрузки и фазу с наибольшим током, что упрощает определение места, причины и степени тепловой перегрузки двигателя.
На фиг.1 представлена функциональная схема устройства тепловой защиты двигателя. На фиг.2 показана типичная время - токовая характеристика двигателя, задающая временную зону (t) срабатывания тепловой защиты в функции от величины тока перегрузки двигателя (I/Iном).
Устройство содержит блок 1 контактора с контактами 2 в цепи питания обмоток 3 двигателя, индикатор 4 тока и датчики 5 тока в фазах питающей двигатель сети. Устройство снабжено блоком 6 выделения наибольшего напряжения, блоком 7 индикации фазы с наибольшим током, компараторами 8, таймерами 9, элементами 10 запрета, элементом 11 ИЛИ и блоком 12 индикации величины тока перегрузки двигателя. Датчики 5 подключены к входам блока 6, с одним выходом 13 которого связаны входы компараторов 8 и индикатора 4 тока, а с другими выходами 14 - входы блока 7 индикации фазы с наибольшим током. Выходы компараторов 8, кроме последнего, соединены непосредственно и через таймеры 9 с первыми и вторыми входами соответствующих элементов 10 запрета, к выходам которых подключены входы блока 12 и входы элемента 11 ИЛИ. Выход элемента 11 связан с входом блока 1 контактора и с управляющим входом блока 7. Выход последнего компаратора 8 соединен с последними входами блока 12 и элемента 11.
Блок 6 выполнен на операционных выпрямителях 15, входы которых подключены к входам блока 6, выходы 16 выпрямленного напряжения объединены и соединены с одним выходом 13 блока 6, а выходы 17 невыпрямленного напряжения подключены к другим выходам 14 блока 6.
Блок 7 выполнен на транзисторных ключах 18, входы которых подключены к входам блока 7, а выходы через инверторы 19, связаны с входами S синхронных RS триггеров 20, к входам С которых подключен управляющий вход блока 7. К коллекторам ключей 18 и к выходам RS триггеров 20 подсоединены светодиоды 21 и 22.
Элементы 10 запрета выполнены в виде элементов 2И с прямым (первым) и инверсным (вторым) входами.
Блок 12 выполнен в виде RS триггеров 23, к входам S которых подключены входы блока 12, а к выходам - светодиоды 24.
Блок 1 содержит транзисторный ключ 25, вход которого соединен с входом блока 1, а в коллекторную цепь ключа 25 включена обмотка 26 контактора, причем транзистор 25 запараллелен последовательно соединенными вспомогательным замыкающим контактом 27 контактора и нормально-замкнутой кнопкой 28 отключения контактора.
Устройство тепловой защиты двигателя работает следующим образом.
При подаче питания на двигатель в обмотках 3 протекают фазные токи, воздействующие на датчики 5. На выходах датчиков 5 появляются постоянные напряжения, пропорциональные действующим значениям фазных токов. В блоке 6 на объединенных выходах 16 выпрямителей 15 выделяется наибольшее входное напряжение, например от датчика 5, расположенного на фазе A. Это напряжение поступает на выход 13 блока 6. Одновременно с этим на выходе 17 верхнего по схеме выпрямителя 15 появляется положительное, а на выходах 17 других выпрямителей 15 - отрицательные напряжения, под действием которых в блоке 7 открывается верхний ключ 18 и закрываются нижние ключи 18. При этом загорается верхний светодиод 21, сигнализирующий о том, что наибольший ток протекает в фазе A. Кроме того, выходные сигналы ключей 18 через инверторы 19 поступают на входы S триггеров 20, подготавливая их к запоминанию фазы с наибольшим током в момент, предшествующий срабатыванию тепловой защиты.
Напряжение с выхода 13 блока 6 поступает на индикатор 4 текущего максимального фазного тока и на входы компараторов 8. Верхний компаратор 8 настроен на начальное значение тока перегрузки. Согласно конкретной характеристике на фиг.2 оно составляет I/Iном=1,25. Последующие компараторы 8 настроены соответственно на I/Iном=3,3; 5,6; 10. Каждому из указанных значений токов перегрузки соответствуют допустимые значения времени протекания указанных токов. Согласно характеристике на фиг.2 они составляют t=400 с; 40 с; 6,3 с; 2,1 с и 0 с. Указанные времена в устройстве задаются таймерами 9.
При этом характеристика, реализуемая предлагаемым устройством, будет иметь вид ступенчатый ломаной линии, каждая точка которой расположена внутри заданной зоны срабатывания тепловой защиты.
При срабатывании верхнего компаратора 8 запускается таймер 9, формирующий импульс длительностью 400 с и блокирующий на это время прохождение высокого потенциала от компаратора 8 через элемент 10 на блок 12 и элемент 11. По окончании импульса таймера 9 блокировка (запрет) с элемента 10 снимается и высокий потенциал от компаратора 8 через элемент 11 открывает ключ 25 в блоке 1, запитывающий обмотку 26 контактора. Основные контакты 2 контактора отключают двигатель от сети, а вспомогательный контакт 27 самоблокирует контактор. Одновременно с этим под действием высокого потенциала с выхода верхнего элемента 10 в блоке 12 срабатывает верхний триггер 23, зажигая верхний светодиод 24, сигнализирующий о том, что ток перегрузки, вызвавший срабатывание тепловой защиты двигателя лежит в пределах 1,25≤I/Iном<2.
Под действием высокого потенциала на выходе элемента 11, поступающего на управляющий вход блока 7, срабатывает один из триггеров 20, соответствующий фазе с наибольшим током, вызывая загорание одного из светодиодов 22, дублируя погасший после отключения двигателя светодиод 21.
Аналогично работает устройство при достижении током перегрузки следующего порогового уровня. При этом срабатывает следующий компаратор 8 и запускается следующий таймер 9, по окончании импульса которого срабатывает блок 11, а в блоке 12 зажигается соответствующий светодиод 24.
При достижении током перегрузки значения, приравненного к току короткого замыкания (для рассматриваемого конкретного случая I/Iном>10), срабатывает последний (нижний) компаратор 8, выходной потенциал которого без задержки поступает на блок 1, вызывая максимально быстрое отключение двигателя.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает контроль теплового состояния двигателя по максимальному фазному току, обладает высокой информативностью, отображая состояние двигателя как в рабочем состоянии, так и в момент, предшествующий его аварийному отключению, и сохраняя эти данные после отключения. Количество содержащихся в устройстве однотипных каналов контроля, включающих в себя компараторы, таймеры и элементы запрета, относительно невелико и их настройка и регулировка под конкретные характеристики двигателя достаточно просты. С увеличением числа каналов контроля повышается точность аппроксимации время - токовой характеристики двигателя, но несколько усложняется устройство.
Содержащаяся в устройстве кнопка 28 позволяет после устранения неисправности и остывания двигателя вернуть устройство в исходное состояние.
1. Устройство тепловой защиты двигателя, содержащее блок контактора с контактами в цепи питания обмоток двигателя, индикатор тока и датчики тока в фазах питающей двигатель сети, отличающееся тем, что оно снабжено блоком выделения наибольшего напряжения, блоком индикации фазы с наибольшим током, компараторами, таймерами, элементами запрета, элементом ИЛИ и блоком индикации величины тока перегрузки двигателя, причем датчики тока подключены к входам блока выделения наибольшего напряжения, с одним выходом которого связаны входы компараторов и индикатора тока, а с другими выходами - входы блока индикации фазы с наибольшим током, выходы компараторов, кроме последнего, соединены непосредственно и через таймеры с первыми и вторыми входами соответствующих элементов запрета, к выходам которых подключены входы блока индикации величины тока перегрузки и входы элемента ИЛИ, выход которого связан с входом блока контактора и управляющим входом блока индикации фазы с наибольшим током, а выход последнего компаратора соединен с последними входами блока индикации величины тока перегрузки двигателя и элемента ИЛИ.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок выделения наибольшего напряжения выполнен на трех операционных выпрямителях, входы которых подключены к входам блока, выходы выпрямленного напряжения объединены и связаны с одним выходом блока, а выходы невыпрямленного напряжения подключены к другим выходам блока.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок индикации фаз с наибольшим током выполнен на транзисторных ключах, входы которых подключены к входам блока, а выходы через инверторы связаны с входами S синхронных RS-триггеров, к входам C которых подключен управляющий вход блока, причем к коллекторам ключей и к выходам RS-триггеров подсоединены светодиоды.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок индикации величины тока перегрузки выполнен в виде RS-триггеров, к входам S которых подключены входы блока, а к выходам - светодиоды.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что элемент запрета выполнен в виде элемента 2И с прямым и инверсным входами.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контактора содержит транзисторный ключ, вход которого соединен с входом блока, а в коллекторную цепь ключа включена обмотка контактора, причем транзистор запараллелен последовательно соединенными вспомогательным контактом контактора на замыкание и нормально-замкнутой кнопкой отключения контактора.
www.findpatent.ru
Использование: изобретение относится к релейной защите. Используется с целью повышения чувствительности работы и уменьшения времени срабатывания защиты при витковых замыканиях и неполнофазных режимов работы электродвигателя. Сущность изобретения: технический результат достигается за счет введения в устройство фильтра напряжения обратной последовательности, выпрямительного моста и исполнительного чувствительного реле, реагирующего на равновесие напряжений. 1 ил.
Изобретение относится к релейной защите и предназначено для защиты трехфазных электродвигателей.
Известны устройства, состоящие из токовых реле для защиты электродвигателей, реагирующие на превышение пускового тока двигателей (Ю.Г. Барыбин, Л.Е.Федоров и др.Справочник по проектированию электроснабжения.- М.: Энергоатомиздат,1980,с. 486-487). Однако такие защиты имеют низкую чувствительность к повреждениям внутри двигателя и позволяют защищать двигатель только при замыкании 65-70% витков его обмотки. Известны устройства для защиты электродвигателей, основанные на пофазном сравнении комплексных значений (или их фаз) токов со стороны питания двигателя и со стороны его нулевых выводов (В.И.Корогодский и др.Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ.- М.: Энергоатомиздат, 1987,с.142-147). Однако для осуществления таких защит необходимо, чтобы каждая фаза обмотки статора имела по два вывода - начало и конец, причем концы обмоток фаз были бы выведены каждый на свой, а не на один общий зажим в коробке выводов, что усложняет конструкцию двигателя, требует дополнительной установки трансформаторов тока, и, следовательно, приводит к увеличению его стоимости. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип, является устройство для защиты трехфазного электродвигателя от внешних, внутренних коротких замыканий и анормальных режимов, содержащее промежуточные трансформаторы тока, подключенные к фильтрам тока прямой и обратной последовательности, один из которых подключен к одному выпрямительному мосту, а другой через разделительный трансформатор - к другому выпрямительному мосту, выходы обоих мостов подключены к трем, параллельно включенным исполнительным реле, одноименные концы которых разделены двумя диодами (а.с. N 729729,кл. H 02 H 7/08). Известное устройство позволяет осуществлять защиту двигателя от коротких замыканий (исполнительное реле отсечки), симметричных перегрузок (исполнительное реле перегрузки) и повреждений, сопровождаемых малыми токами обратной последовательности - обрывами фаз, витковых замыканий (исполнительное реле обратной последовательности). Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является низкая чувствительность к витковым замыканиям (В.И.Корогодский и др. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. - М.: Энергоатомиздат,1987, с. 191), а также отстройка срабатывания исполнительного реле обратной последовательности по времени от внешних коротких замыканий, что приводит к увеличению размеров повреждения двигателя при витковых замыканиях. Указанные недостатки обусловлены тем, что исполнительное реле обратной последовательности подключено на выход своего выпрямительного моста и реагирует на абсолютную величину тока обратной последовательности. Целью изобретения является повышение чувствительности защиты и уменьшение времени ее срабатывания, а следовательно,и уменьшение размеров повреждения двигателя при витковых замыканиях. Цель обеспечивается тем, что в устройстве, содержащем фильтр тока обратной последовательности, исполнительные реле токовой отсечки и перегрузки, выход фильтра тока обратной последовательности подключен к одному выпрямительному мосту, согласно изобретению, фильтр напряжения обратной последовательности, выход которого подключен к другому выпрямительному мосту, одни однополюсные выходы обоих мостов соединены между собой, а между другими однополюсными выходами установлено исполнительное реле, чувствительное к равновесию напряжения. Наличие в схеме вместо фильтра тока обратной последовательности фильтра напряжения обратной последовательности, выход которого подключен к другому выпрямительному мосту, а одни однополюсные выходы обоих мостов соединены между собой, а между другими однополюсными выходами включено исполнительное реле, чувствительное к равновесию напряжений, позволяет повысить чувствительность защиты к витковым замыканиям и уменьшить время ее срабатывания при таких повреждениях, а следовательно,и уменьшить размер повреждения двигателя, в сравнении с прототипом. Это доказывается следующим: - на выходе выпрямительного моста, подключенного к выходу фильтра напряжения обратной последовательности, выделяется напряжение, пропорциональное напряжению обратной последовательности:
; - на выходе выпрямительного моста, подключенного к выходу фильтра тока обратной последовательности, выделяется напряжение, пропорциональное току обратной последовательности: 
. Если пренебречь чувствительностью исполнительного реле, чувствительного к равновесию напряжения, то уравнение его срабатывания запишется: 
поделив обе части уравнения на U2
KI, получим: 
, где 
- заданная уставка срабатывания защиты при витковых замыканиях. Следовательно, уставку срабатывания исполнительного реле, реагирующего на витковые замыкания, не нужно отстраивать от внешней несимметрии напряжения, как в прототипе, так как при появлении внешней несимметрии происходит увеличение тока обратной последовательности I2, но соответственно происходит и увеличение напряжения обратной последовательности и их отношение останется меньше уставки срабатывания. Данную уставку не нужно согласовывать по времени с временем срабатывания защит, действующих при внешних двухфазных КЗ (В. И. Корогодский и др.Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. - М.: Энергоатомиздат.1987,с.188-191). Соответствие технического решения критерию "существенные отличия" доказывается следующим. Известно техническое решение (а.с. N 898549 МКл.3 H 02 H 7/08) с тремя блоками выделения наибольшего и наименьшего из сигналов датчиков напряжения, нелинейным элементом и измерительным органом, к трем выходам которого подключены выходы блоков выделения наибольшего и наименьшего из сигналов датчиков тока; выходы блоков выделения наибольшего и наименьшего из сигналов датчиков напряжения; выход блока выделения наибольшего из сигналов датчиков тока, подключенного через нелинейный элемент. Таким образом, уставка срабатывания измерительного органа автоматически загрубляется при пуске двигателя в условиях несимметрии питающего напряжения до номинального тока двигателя, что существенно снижает чувствительность работы данного устройства. Кроме того, оно сложно в выполнении, что снижает надежность его работы. В заявляемом решении вместо блока выделения наибольшего и наименьшего из сигналов датчиков напряжения вводится фильтр напряжения обратной последовательности, выпрямительный мост и исполнительное реле, чувствительное к равновесию напряжения, которое реагирует на отношение тока обратной последовательности к напряжению обратной последовательности, т. е. по существу происходит замер величины обратной сопротивлению обратной последовательности двигателя, т. е. 
и, следовательно, уставка его срабатывания не зависит от величин тока (пускового) и сохраняет свою чувствительность в различных режимах работы. Кроме того, заявляемое устройство проще в исполнении и, следовательно, надежнее в работе. Таким образом, введение в устройство фильтра напряжения обратной последовательности, выпрямительного моста и исполнительного реле, чувствительного к равновесию напряжения, позволяет избавиться от загрубления уставки срабатывания при пуске двигателя, т.е. у заявляемого технического решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами решения по а.с. N 898549,М. Кл.3 H 02 H 7/08, а одна и та же цель достигается разными техническими неэквивалентными средствами. На чертеже изображена принципиальная схема устройства. Устройство содержит исполнительное реле токовой отсечки 1, исполнительное реле перегрузки 2, фильтр тока обратной последовательности 3, к выходу которого подключен выпрямительный мост 4, фильтр напряжения обратной последовательности 5, к выходу которого подключен выпрямительный мост 6. Одни одноименные выходы выпрямительных мостов 4 и 6 соединены между собой, а между другими одноименными выходами выпрямительных мостов 4 и 6 включено исполнительное реле 7, чувствительное к равновесию напряжения. Реле 1,2 и 7 имеют следующие назначения: исполнительное реле 1 срабатывает при трехфазных (симметричных) коротких замыканиях (КЗ) в защищаемом двигателе без выдержки времени; исполнительное реле 2 срабатывает при перегрузке двигателя с независимой выдержкой времени; исполнительное реле 2 срабатывает при витковых замыканиях в обмотке статора двигателя, несимметричных (двухфазных) КЗ, а также при обрыве одной из фаз практически без выдержки времени (задается небольшое, по времени срабатывания, замедление защиты для затухания переходных процессов в элементах схемы защиты). Напряжение, выделяющееся на выходе выпрямительного моста 4, пропорционально току обратной последовательности, т.е. 
, где KI - комплексный коэффициент пропорциональности фильтра тока обратной последовательности; I2 - ток обратной последовательности. Напряжение, выделяющееся на выходе выпрямительного моста 6, пропорционально напряжению обратной последовательности, т.е. 
, где KU - комплексный коэффициент пропорциональности фильтра напряжения обратной последовательности; U2 - напряжение обратной последовательности. Устройство работает следующим образом. При возникновении симметричных КЗ в питающем кабеле (линии) или на вводах двигателя (симметричные КЗ в обмотке статора двигателя исключены вследствие конструктивного ее выполнения) срабатывает реле 1 без выдержки времени (токовая отсечка). При возникновении перегрузки двигателя срабатывает реле 2 с независимой выдержкой времени. При возникновении неполнофазного режима или витковом замыкании в обмотке статора двигателя на выходе выпрямительного моста 4 возникает напряжение 
, а на выходе выпрямительного моста 6 возникает напряжение 
. Если пренебречь чувствительностью исполнительного реле 7, то уравнение его срабатывания можно записать как: 
, поделив обе части этого уравнения на 
, получим: 
, где 
- заданная уставка срабатывания защиты, независящая как от величины абсолютного значения тока обратной последовательности, так и нетребующая загрубления при пуске двигателя, так как она зависит только от величины, обратно пропорциональной сопротивлению обратной последовательности двигателя: 
Описанное устройство для защиты трехфазного электродвигателя обеспечивает его защиту от симметричных и несимметричных КЗ, защиту от витковых замыканий в обмотке статора двигателя и его неполнофазного режима, а также защиту от перегрузки. Предлагаемое устройство прошло лабораторные испытания, которые показали, что дополнительное введение фильтра напряжения обратной последовательности 5, выпрямительного моста 6 и исполнительного реле 7 выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как позволяет повысить коэффициент чувствительности защиты от витковых замыканий и неполнофазных режимов в 2-2,5 раза, снизить выдержку времени срабатывания защиты практически до нуля, что существенно снижает размер повреждения обмотки двигателя.Формула изобретения
Устройство для защиты трехфазных электродвигателей, содержащее трансформаторы тока, подключенные к входам фильтра тока обратной последовательности, выход которого подключен к выпрямительному мосту, другой выпрямительный мост, исполнительные реле токовой отсечки и перегрузки и исполнительное чувствительное реле, один вывод которого подключен к одному из выходов выпрямительного моста, отличающееся тем, что исполнительные реле токовой отсечки и перегрузки включены последовательно в нулевой провод трансформаторов тока, введен фильтр напряжения обратной последовательности, подключенный к контролируемой сети, а его выход подключен к другому выпрямительному мосту, при этом другой вывод исполнительного чувствительного реле подключен к одноименному выходу другого выпрямительного моста, другие одноименные выходы обоих мостов соединены между собой.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
