Способ защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных электродвигателей от аварийных режимов, а также контроля их технического состояния в условиях эксплуатации в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью . Целью изобретения является повышение чувствительности. Цель достигается тем, что после выявления, наличия возникновения аварийных режимов автоматически производят искусственное замыкание на землю нейтральной точки обмотки статора,фиксируют появившийся при этом ток нулевой последовательности утроенной частоты , по наличию которого производят отключение трехфазного электродвигателя от питающей сети. 7 ил. сл со 4;:

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩПАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН,SUÄÄ 1347113 А1 дд 4 Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -:

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21 ) 407 57 39 /2 4-0 7 (22) 10.06.86 (46) 23,10,87, Stan. N 39 (71) Кишиневский политехнический институт им. С,Лазо (72) И,B,Ñoáîð, П,И,Тодос, Н,С.Бумбу, Ю.Ф,Фока, В,Я,Гелас и А,Н,Левко (53) 621,316.925 (088,8) (56) Цапенко Е.Ф, Контроль изоляции в сетях до 10ОО В, - M,: Энергия, 1972 ° с, 81-90.

Авторское свидетельство СССР

У 100634, кл, Н 02 Н 7/08, 1952, (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных электродвигателей от аварийных режимов, а также контроля их технического состояния в условиях эксплуатации в электрических сетях с глухозаземленной нейтралью, Целью изобретения является повышение чувствительности, Цель достигается тем, что после выявления наличия возникновения аварийных режимов автоматически производят искусственное замыкание на землю нейтральной точки обмотки статора,фиксируют появившийся при этом ток нулевой последовательности утроенной частоты, по наличию которого производят отключение трехфазного электродвигателя от питающей сети. 7 ил, 1347! 13

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных электродвига-, телей от аварийных режимов, а также контроля их технического состояния в условиях эксплуатации в электрических сетях с глухозаэемленной нейтралью.

Для срабатывания защиты от замыкания на землю необходимо, чтобы напряжение Ма выходе фильтра (напряжение на вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности — ТТНП) было достаточным для 15 нормальной работы исполнительного реле. Напряжение на вторичной обмотке

ТТНП равно

131 = 4р44w

1 р 2 витков первичной и вторичной обмоток; частота тока; 25

Ф вЂ” магнитный поток р возбуждаемый в магнитопроводе магнитодвижущей силой (МДС)

I — ток нулевой после- 30 оь довательности, возникающий н момент замыкания одной жилы силового кабеля через резистор на эемлю

R — магнитное сопротинм ление магнитопронода ТТНП °

Из формулы (1) видно,что при постоян- щ

НЫХ Ч„Р Ч2, В м И 1, НаПРЯжЕНИЕ пропорционально величине тока замыкания на землю I, Другими словами, оЬ для надежного срабатывания защиты необходимо увеличить величину тока 45

I, что приводит к .росту мощности, массы и габаритов ограничивающего резистора и коммутационного устройства, Целью изобретения является повышение чувстнительности защиты, На фиг, 1-6 приведены осциллограммы напряжений и токов при нормальном и аварийном режимах электродвигателя; на фиг, 7 — принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ защиты, Способ защиты осуществляется следующим образом, Современные трехфазные асинхронные электродвигатели характеризуются высокой степенью использования активных материалов, н том числе электротехнической стали, Это обстоятельство принодит к тому, что практически синусоидальная волна магнитодвижущей силы в нелинейной ферромагнитной среде возбуждает несинусоидальную волну магнитной индукции, спектр которой содержит нечетные пространственные гармоники, При неизменной форме вращающейся волны магнитодвижущейся силы не изменяется форма пространственной кривой магнитной индукции и нсе гармоники вращаются синхронно, В фазах обмотки статора индуктируются ЭДС, содержащие нечетные гармоникир в том числе и кратные трем, Гармоники ЭДС кратные трем, направлены в одну и ту же сторону во всех фазах обмотки статора двигателя и имеют соответствующую кратную частоту..Поэтому при изолированной нейтральной точке обмотки статора двигателя, соединенной н звезду, между землей и нейтральной точкой присутствует напряжение в основном третьей и девятой гармоник.

На фиг, 1 и 2 приведены осцилло-.граммы тока двигателя I и напряже9 ния U„, между изолированной нейтральной точкой обмотки статора электродвигателя и землей при симметричном режиме и отсутствии аварки, Потребляемый двигателем ток является прахтически синусоидальным, напряжение имеет частоту 150 Гц.(на практике на кривую U накладывается деняОЗ тая гармоника с частотой 450 Гц, которой пренебрегают ) . В аварийном режиме. замыкают на землю нулевую точку обмотки статора, Появляются гармоники тока, кратные трем, которые протекают по контуру силовой кабель— фазы обмотки статора — земля - зазем. ленная нейтраль силоногс трансформатора — силовой кабель, Осциллограмма тока I одной из фаз обмотки дви3 гателя (фиг,4) и тока I между нулевой точкой двигателя и землей (фиг, 5) подтверждают это.

Из силового тока фильтруют и фиксируют гармоники, кратные трем, Появление на выходе фильтра гармоник напряжения, кратных трем, служит критерием наступления аварийного режима, В дальнейшем выделенный сигнал

134711

20 напряжения используют для отключения двигателя от сети или для сигнализации о техническом состоянии контролируемого двигателя, На фиг. 3 и 6 показана осциллограмма сигнала после фильтра

cooTветственно в нормальном и аварийном режимах, В нормальном режиме на выходе фильтра напряжение равно нулю, 0 так как в токе двигателя не содержатся rармоники, кратные трем; а в аварийном режиме амплитуда напряжения на выходе фильтра достигает десятки вольт, Мощность сигнала для электродвигателей 1-15 кВт составляет 10-50 Вт и может быть.использована непосредственно без предварительного усиления, Устройство состоит (фиг, 7 ) из датчика 1 контроля технического состояния (например, терморезистор, датчик влажности, датчик сухого хода, сильфонное реле и др. ), установленного в электродвигателе 2, коммута- 25 ционного устройства 3 (например, симистор, геркон, контакт температурного реле и др.), трансформатора тока нулевой последовательности (ТТНП).

4, выпрямителя 5, промежуточного ре- З0 ле 6, контактора 7, лампы 8и резистора 9, На фиг,7 показана только вторичная обмотка 10 трансформатора питания.

Защита электродвигателя от аварийных режимов по предложенному способу осуществляется следующим образом, Датчик 1 контролирует техническое состояние электродвигателя 2.

В нормальном режиме (без аварии) коммутационное устройство 3 разомкнуто и нейтральная точка обмотки статора изолирована от земли, В аварийном режиме датчик 1 подает команду на включение коммутационного устройства 3. Последнее замыкает нейтральную точку обмотки статора с заземпенным корпусом. В силовом кабеле появляется ток нулевой последовательности, имеющей частоту

150 Гц. ТТНП 4 фиксирует появление этого тока и на его вторичной обмотке появляется напряжение, йод действием которого срабатывает реле 6.

Последнее своим Раэмыкающим контак том размыкает цепь катушки контактОра 7, а замыкающим контактом замыкает цепь сигнальной лампы 8. Таким образом, электродвигатель отключает"

4 ся от сети и сигнализирует о наступлении аварийного режима.

Согласно формуле (1) напряжение на выходе фильтра ТА равно

Uz = 4р44w>3f — -ä---- . (2)

Т о>, м

Сравнивая формулы (2) и (1) легко заметить, что при прочих равных условиях (идентичные трансформаторы

4 и одинаковые действуюшие значения токов замыкания на землю в схеме известного и предлагаемого способа) напряжение U в три раза больше, чем U, так как частота информацион" ного сигнала в три раза выше, Кроме того, устройство, реализующее предлагаемый способ защиты, меньme по габаритам и массе, так как коммутируемое напряжение третьей гармоники между нейтральной точкой обмотки статора и землей приблизительно на порядок меньше, чем фаэное напряжение, которое коммутируется в известном устройстве. Следовательно, в предлагаемом способе защиты коммутационное устройство может быть выбрано на меньшее номинальное напряжение, отпадает необходимость в применении добавочного резистора, формул а и з о бр е те ни я

Способ защиты трехфазного электродвигателя от аварийных режимов, при котором выявляют наличие возникновения аварийных режимов, после чего автоматически производят искусственное замыкание на землю одной фазы трехфазного электродвигателя, выявляют в питающем силовом кабеле трехфазного электродвигателя информационный сигнал в виде тока нулевой после. довательности, по наличию которого производят отключение трехфазного электродвигателя от питающей сети, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, после выявления наличия возникновения аварийных режимов автоматически

Производят искусственное замыкание на землю нейтральной точки обмотки статора, фиксируют появившийся при этом ток нулевой последовательности утроенной частоты, по наличию которого производят отключение трехфазного электродвигателя от питающей сети, ! 347113

I !

Аа7

Составитель К.Шилан

Редактор О.Головач Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5123/48 Тираж 617 По дпи си о е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4