Устройство для контроля и защиты электродвигателя от неполнофазных режимов и витковых замыканий — SU 1584028 (original) (raw)

) Н 0 1иГ За ЕТЕНИ НОМУ СВИДЕ ЕЛЬСТ еталл ескии(57) Изобретениетехнике и может бзащиты электродвифаэных режимов ивых замыканий в иА вМ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГННТ ССО САНИЕ ИЗ(56) Авторское свидВ 1229888, кл. Н 02АвторскоесвидетеУ 1115160, кл. Н 02 ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ Х ЗАМЫКАНИЙотносится к электроыть использовано для гателей от неполно- выявления межвиткох обмотках. Цель 2изобретения - повышение надежности и расширение области применения путем выявления витковых замыканий и неполнофазных режимов сети и отделения их друг от друга. Цель изобретения достигается введением в токовые цепи электродвигателя 4 трансформаторов 1-3 тока, вторичные обмотки которых соединены в звезду и подключены к датчику 5 несимметрии токов фаз электродвигателя, Его выход подклю" чен к делителю 6 напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные блок 7 задержки сигналов и блок 8 ограничения подключен к первому входу порогового блока 9. Второй выход делителя 6 напряжения через блок 10 задержки сигналов и блок 11 ограничения подключен к исполнительному блоку 12. 1 э.п. ф-лы, 1584028Блок 19 опорного напряжения выпол- О нен в виде трех регулируемых делителей 54-56 напряжения, задающих опорные напряжения блоков 9, 15 и 24.Тем самым производится отстройка отнесимметрии, вызванной разбросом 5 параметров оборудования и элементовустройства, и задается зона нечувствительности для учета нелинейнойзависимости коэффициента несимметрии Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электродвигателей от неполнофазных режимов и выявления меж 5 витковых замыканий в их обмотках.Цель изобретения - повышение надежности и расширение области п 1 име. нения путем выявления витковых замы" каний, неполнофазных режимов сети и нагрузки и отделения их друг от друга.На Фиг. 1 и 2 приведены блочные схемы устройства, варианты; на Фиг. 3 - принципиальная электрическая схема устройства.Устройство содержит трансформаторы 1-3 тока в цепи электродвигателя 4, вторичные обмотки которых соединены в звезду и подключены к датчику 5 несимметрии токов Фаз электродвигателя, выход которого подключен к делителю 6 напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные блок 7 задержки сигналов и блок 8 ограничения подключен к первому входу цорогового блока 9, второй выход делителя напряжения через блок 10 задержки сигналов и блок 11 ограничения подключен к исполни 30 тельному блоку 12, который соединен с блоком 13 резервного питания, датчиком 14 несимметрии напряжений Фаз питающей сети и пороговыми блоками 9.и 15, выход датчика 14, несимметрии напряжений Фаз питающеи сети черезч35 делитель 16 напряжения, блок 17 задержки сигналов и блок 18 ограничения подключен к второму входу порогового блока 9 и выходу блока 19 опорб наго напряжения, в лобовых частях обмоток электродвигателя 4 установлен термодатчик 20, вход которого связан с пороговыми блоками 9 и 15, блоком 19 опорного напряжения и блоком 134 двухполярного резервного питания.К выходу датчика 5 несимметрии токов фаз электродвигателя фиг. 2) подключена цепочка из последовательно соединенных делителя 21 напряжения, блока 22 задержки сигналов,и 5 блока 23 ограничения, выход которого подключен к первому входу порогового блока 24 и блоку 19 опорного напряжения второй вход порогового блока 24 вывязан с пороговым блоком 9, меж ду исполнительным блоком 12 и пороговыми блоками 9 и 24 включен логический элемент ИЗБ 25. Делители б, 16,и 21 напряжений (фиг. 3) выполнены на последовательно попарно соединенных резисторах 26-31. Резисторами 27, 29 и 30 можно регулировать скорость нарастания выходного напряжения.Блоки 7, 10, 17 и 22 задержки сигналов выполнены в виде конденсаторов 32-35. Эти блоки исклкчают возможность срабатывания пороговых блоков 9, 15 и 24 и исполнительного блока 12 при кратковременных колебаниях напряжений питающей сети в, условиях пуска электродвигателяБлоки 8, 11, 18 и 23 ограничения выполнены на стабилизаторах 36-39 и служат для ограничения напряжений, поступающих на входы пороговых блоков 9, 15 и 24, Причем напряжения стабилизации разные для различных блоков, что обеспечивает правильную работу устройства при обрывах фаз в питающей сети или в токовых цепях электродвигателя.Датчик 5 несимметрии токов Фаз электродвигателя 4 выполнен на резисторах 40-42Величины резисторов выбирают таким образом, чтобы при не- ,симметрии токов и несимметрии напряжений падения йапряжений на них были достаточными для работы устройства и требуемой чувствительности, Пороговые блоки 9, 15 и 24 выполчены на компараторах 43-45.Датчик 14 несимметрии напряжений фаз питающей сети выполнен на реле 46-48, начала обмоток которых подключены в Фазы питающей сети, а концы объединены. Блок 13 двухполярного резервного питания состоит из трех понижающих трансформаторов 49-51 напряжения, первичные обмотки которых подключены на разные напряжения питающей сети. Термодатчик 20 представляет собой мостовую схему, два плеча которой выполнены на терморезисто" рах 52 и 535 ,15токов от отклонений напряжений в се ти.Исполнительный блок 12 выполненна реле 57 с контактом 58, реле 59с контактами 60 и 61, реле 62 с контактом 63, реле 64 с контактом 65,реле 66 с контактами 67-.69, реле 70с контактом 71, реле 72 с контактом73, контакторе 74, кнопках "Пуск"75 и "Стоп" 76, кнопках "Сброс" 77 и78, а также резисторах и лампах 7982 сигнализации,С исполнительным блоком 12 функционально связан датчик 14 несимметрии напряжений фаз питающей сетичерез контакты 83-88 реле 46-48.Отключение электродвигателя осу. ществляется контактной группой 89-91контактора 74, имеющего слаботочныйконтакт 92.Устройство работает следующим образом.При симметрии напряжений питающейсети и токов двигателя во время работы устройства (фиг, 1) сигналы навыходе датчиков 5 и 14, а соответственно, и на выходе блоков 8, 11 и18 минимальны и обусловлены разбросом параметров оборудования и элементов устройства. При помощи блока19 оперных напряжений на первый входблока 9 подается опорное напряжение,не позволяющее ему срабатывать Вслучае обрыва одной иэ фаз питающейсети срабатывают датчик 14 и исполнительный блок 12. При этом обеспечи.вается одно из реле 46-48, один изразмыкающих контактов 83-85 замыкается в цепи реле 64, размыкающийконтакт 65 размыкается, что обеспечивает отключение секции шин, защиту. двигателей от неполнофаэного режимаи включение лампы 79 сигнализацииоб обрыве фазы в питающей сети. Блоки 8, 11 и 18 ограничения защищаютвходы блока 9 от повышенного напряжения, а разные скорости нарастаниянапряжения на входах 8 и 11 не позво-ляют срабатывать блоку 9. Блок 10 задержки сигнала, а также разомкнутыйконтакт 69 не позволяют включитьсясигнализации о витковых замыканияхи обрыве фазы в токовых цепях защищаемого двигателя. - лампе 81 сигнализации,Если напряжение питающей сети симметрично, а происходит обрыв фазытоковой цепи в двигателе из-за пере 84028 бгорания предохранителя, обрыва провода, неполного включения контактовпускателя и т.п;, тогда на выходедатчика 5 появляется максимальноенапряжение, которое приводит к срабатыванию блока 12, При этом на выходе датчика 14 будет напряжение,вызванное несимметричным режимом впитающей сети, реле 46-48 находятсяпод напряжением, контакты 86-88 вшунтирующей цепи реле 66 замкнуты.Однофаэные или двухфазные режимь:, происшедшие в токовых цепях двигателя4, приводят к срабатыванию реле 57,его контакт 58 в цепи реле 66 замыкается и реле 66 получает питание, егоконтакты 68 в шунтирующей цепи замыкаются, а контакт 67 в цепи контакт) тора 74 размыкается. Контактор 74обесточивается и его контакты 89-91размыкаются, двигатель отключается,реле 57 обесточено, однако, так какрежим питающей сети нормальный и реле25 46-48 находятся под напряжением, токонтакты 86-88 замкнуты, а такжезамкнут и контакт 68 реле 66, чтообеспечивает его самоудержание и постоянную работу лампы 80 сигнализации.30 Размыкающий контакт 69 в цепи реле 70размыкается и, тем самым, лампа сигнализации 81 о витковом замыкании невключена,Наличие несимметрии напряжения фазпитающей сети, при нормальной работедвигателя 4, ведет к появлению несимметрии токов двигателя, появлениюсигналов на выходах блоков б и 14.Сигнал с блока 5 через делитель б40 напряжения и блоки 7 и 8 подаетсяна второй вход блока 9. Сигнал с блока 14 через блоки 16-18 подается напервый вход блока 9. При помощи делителей 6 и 16 напряжение на входах45 блоков 9 устанавливается в соотношении П, ) П, которое всегда выполня"ется на интервале изменения коэффициента несимметрии напряжения фаэ питающей сети от 0-5 Е, что обеспечиваетправильную работу блока 9 и не позволяет ему сработать, если нет витковыхзамыканий в обмотках. Если коэффициент.несимметрии напряжений фаэ питающей сети больше 5 Х, срабатывают блоки 8, 11 и 18 ограничения, При значи 55тельной несимметрии токов в двигателе4, вызванной только несимметрией на-"пряжений питающей сети, его обмоткидополнительно нагреваются. Это ведетк срабатыванию блоков 15, 20 и 12, т.е, происходит тепловая защита. При тепловой защите срабатывает реле 62,его контакты 63 замыкаются в цепи реле 72, которое включается. Контакт 73 реле 72 обесточивает пускатель 74 и двигатель отключается от питающей сети и срабатывает сигнализация о тепловой защите двигателя 4 - лампа 82 сигнализации.Если при существующей несимметриитоков, вызванной несимметрией напря. жений питающей сети, происходит витковое замыкание в обмотках двигателя 4 - иесимметрия токов увеличивается, это наблюдается, если витковое замыкание происходит в самой загруженной обмотке, увеличивается напряжение на втором входе блока 9, напряжение на первом его входе остается неизменным, так как несимметрия напряжений питающей сети не изменяется, в результате этого пороговый блок 9 срабатывает, также срабатывает блок 12. Срабатывание блока 9 ведет к замыканию контакта 60 реле 59 в цепи реле 70, которое получает питание. Его контакт 71 шунтирует контакт 60, тем самым блокирует реле 70, которое самоудерживается от отключения. В этом режиме включается лампа 81 сигнализации о витковом замыкании в обмотках двигателя 4. Когда этот режим вызывает дойолнительный перегрев двигателя 4, срабатывает термодатчик 20, и двигатель отключается от питающей сети, но при этом включена сигнали" эация о витковом замыкании, так как размыкающий контакт 61 в цепи лампы 82 сигнализации разомкнут. Снятие сигнализации о витковых замыканиях и об обрывах фаз после их устранения осуществляется нажатием кнопок "Сброс" 77 и 78. Пуск и остановка двигателя 4 осуществляются нажатием кнопок 75 и 76.4В устройство включены дополнительные блоки (фиг. 2), позволяющие выявить витковые замыкания, появившиеся в менее загруженных обмотках двигателя, при которых коэффициент ие 1симметрии токов уменьшаетсяУстройство (фиг. 2) работает следующим образом.При симметрии напряжений питающейсети и токов двигателя, во время его работы, сигналы на выходах блоков 8, 18 и 23 минимальны и обусловлены разбросом параметров оборудования иэлементов устройства. При помощи. блока 19 опорных напряжений на входы5блоков 9 и 24 подаются опорные на"пряжения, не позволяющие срабатыватьблокам 9 и 24,Наличие несимметрии напряжений фазпитающей сети при нормальной работедвигателя 4 ведет к появлению несимметрии токов двигателя, что ведет кпоявлению сигналов на выходах блоков5 и 14, Сигнал с блока 5 через делители 6 и 21 напряжения и блоки 7, 8и 22, 23 подается на второй вход блока 9 и на первый вход блока 24. Сигнал с блока 14 подается через блоки16-18 на первый вход блока 9 и на второй вход блока 24. При помощи делителей 6, 16 и 21 напряжение на блоках18, 8 и 23 устанавливается в следующем соотношении: БЦ1 з 1которое выполняется на интервале изменения коэффициента несимметрии на 25 пряжений сети от 0-5 7 Выполнениеданного условия обеспечивает правильную работу блоков 9 и 24 и не позволяет им срабатывать, если нет витковых замыканий.Если при существующей несимметриитоков, вызванной несимметрией напряжений фаз питающей сети, происходитвитковое замыкание в наиболее загруженной обмотке и несимметрия токовувеличивается, увеличивается и опор 35ное напряжение на первом входе блока24, он не срабатывает, но возросшеенапряжение на втором входе блока 9ведет к его срабатыванию, также срабатывают блоки 12 и логический элемент ИЛИ 25. При срабатывании элемен"та ИЛИ 25 происходит замыкание кон-такта 60 реле 59, реле 70 получаетпитание, его контакт 71 блокируетреле 70 и включается сигнализация овитковом замыкании. Когда этот режимвызывает дополнительный перегрев двигателя, срабатывает тепловая защита.Если витковое замыкание вобмоткахдвигателя ведет к уменьшению коэффициента несимметрии токов, напряжениена втором входе блока 9 уменьшается,что не ведет к его срабатыванию.Уменьшение напряжения на первом входе блока 24 ведет к его срабатываниюа также к срабатыванию блоков 12, 25и реле 59.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет защитить двигательот неполнофазных режимов, произошедших как в питающей сети, так и в цепях двигателя, и своевременно выявить начало витковых замыканий в обмотках двигателя независимо от режима напряжений в питающей сети, и сигнализировать о их появлении, что позволяет повысить надежность в эксплуатации двигателей и получить определенный экономический эффект.Формула изобретения1. Устройство для контроля и защиты электродвигателя от неполнофазных режимов и витковых замыканий, содержащее датчик несимметрии напряжений фаэ питающей сети, входы которого имеют клеммы для подключения к соответствующим фазам питающей сети, первый и второй пороговые блоки, первый блок задержки си налов, блок опорного напряжения, первый выход которого подключен к первому входу второго порогового блока, термодатчик для установки в лобовых частях обмотокэлектродвигателя, выход которого подключен к второму входу второго порогового блока, исполнительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, в него дополнительно введены датчик несимметрии токов фаз электродвигателя, первый и второй делители напряжения, второй н третий блоки задержки сигналов, первый; второй и третий блоки ограничения и блок двухполярного резервного питания, при этом входы датчика несимметрии токов фаз электродвигателя подключены к соответствующим выводам соединенных в звезду вторичных обмоток введенных трансформаторов тока, первичные обмотки которых имеют клеммы для установки в соответствующих фазах защищаемого электродвигателя, выход датчика не- симметрии токов фаз электродвигателя подключен к входу первого делителя напряжения, первый выход которого через последовательно соединенные первый блок задержки сигналов и первый блок ограничения подключен к первому входу первого порогового блока, второй выход первого делите пя напряжения через последовательно соединеНные второй блок задержки сигналов и второй блок ограничения подключен к первому выводу исполнительного блока, первый выход датчика не- симметрии напряжений фаз питающей сети через последовательно соединенные второй делитель напряжения, третий блок задержки сигналов и третий блок ограничения подключен к второму входу первого порогового блока, выход которого подключен к втором выводу исполнительного блока и второму выходу блока опорных напряжений, выход второго порогового блока в ,подключен к третьему выводу исполнительного блока, четвертый вывод которого подключен к второму выходу датчика несимметрии напряжений фаз питающей сети, к входам которого подключены соответствующие входы блокадвуполярного резервного питания, первый вь.ход которого подключен к пятому выводу исполнительного блока, а второй выход - к третьему входу первого порогового блока, третьему входу второго порогового блока, входу термодатчика и входу блока опорного напряжения. 2 устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены третий делитель напряжения, четвертый блок задержки сигналов, четвертый блок ограничения, третий пороговый блок и логический элемент ИЛИ, при этом выход датчика несимметрии токов фаз электродвигателя через последовательно соединенные третий делитель напряжения, четвертый блок задержки сигналов и четвертый блок ограничения подключен к первому входу третьего порогового блока, второй вход которого подключен к второму входу первого порогового блока и третьему выходу блока опорного напряжения, выход первого порогового блока подключен к первому входу логического элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего порогового блока, а выход - к второму выводу исполнительного блока, второй выход блока двухполярного резервного питания подключен к третьему входу третьего порогового блока и третьему входу логического элемента ИЛИ.тета по иэо ва, Ж, Р Подписно тениям и открытиям и ская наб., д, 4/5

Смотреть

Устройство для контроля и защиты электродвигателя от неполнофазных режимов и витковых замыканий