Устройство для защиты трехфазного погружного электродвигателя от перегрузки,обрыва фазы и"сухого хода

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных погружных электродвигателей от перегрузки, обрыва фазы и «сухого хода в условиях эксплуатации их в электрических сетях с глухо заземленной нейтралью. Цель изобретения - повышение надежности путем исключения кабеля связи между датчиком «сухого хода и станн о f Л J ,Т цией управления и чувствительности зашиты при обрыве фазы. При перегрузке электродвигателя выпрямленное напряжение на потенциометре 20, пропорциональное напряжению третьей гармоники, возрастает и при достаточной продолжительности перегрузки через пороговые элементы 21, 22 и 25, 26, а также времязадаюший конденсатор 23 на вход 27 элемента ИЛИ-НЕ 28 подается единичный сигнал. При обрыве одной из двух фаз напряжения третьей гармоники на клеммах 12, 13 и 13, 14 и выпрямленное напряжение на резисторе 20 отсутствуют , поэтому на входе инвертора 31 будет нулевой сигнал, а на входе 32 элемента ИЛИ-НЕ 28 единичный сигнал. При снижении уровня воды в скважине ниже допустимого контакт 35 датчика «сухого хода замыкается и нейтральная точка обмотки статора 36 заземляется, а на клеммах 13, 14 появляется суммарная ЭДС всех вторичных обмоток. На вход 34 элемента ИЛИ-НЕ 28 поступает единичный сигнал. При появлении на любом входе элемента ИЛИ-НЕ 28 единичного сигнала на выходе последнего появляется нулевой сигнал. Тиристор 29 открывается, реле 30 срабатывает и своим размыкающим контактом 39 отключает катушку магнитного пускателя 40, отключая электродвигатель. 4 ил. i (Л 58 сд Ш 2SJ7 г Риг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

A@4 Н02Н708

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ и D a

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4132592/24-07 (22) 14.07.86 (46) 15.07.88. Бюл. № 26 (71) Кишиневский политехнический институт им. С. Лазо (72) И. В. Собор, В. Я. Гелас, А. Н. Левко, В. П. Донцу и В. И. Шаповалов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 141921, кл. Н 02 Н 7/08, 1961.

Кудрявцев И. Ф., Карасев О. Б., Матюшина Л. Н. Автоматизация производственных процессов на животноводческих фермах и комплексах. М.: Агропромиздат, 1985, с. 104 — 110. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ, ОБРЫВА ФА3bl И «СУХОГО ХОДА». (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных погружных электродвигателей от перегрузки, обрыва фазы и «сухого хода» в условиях эксплуатации их в электрических сетях с глухо заземленной нейтралью. Цель изобретения — повышение надежности путем исключения кабеля связи между датчиком «сухого хода» и стан„„SU„„1410175 А 1 цией управления и чувствительности зашиты при обрыве фазы. При перегрузке электродвигателя выпрямленное напряжение на потенциометре 20, пропорциональное напряжению третьей гармоники, возрастает и при достаточной продолжительности перегрузки через пороговые элементы 21, 22 и 25, 26, а также времязадающий конденсатор 23 на вход 27 элемента ИЛИ вЂ  28 подается единичный сигнал. При обрыве одной из двух фаз напряжения третьей гармоники на клеммах 12, 13 и 13, 14 и выпрямленное напряжение на резисторе 20 отсутствуют, поэтому на входе инвертора 31 будет нулевой сигнал, а на входе 32 элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28 единичный сигнал. При снижении уровня воды в скважине ниже допустимого контакт 35 датчика «сухого хода» замыкается и нейтральная точка обмотки статора 36 заземляется, а на клеммах 13, 14 появляется суммарная ЭДС всех вторичных обмоток. На вход 34 элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28 поступает единичный сигнал.

При появлении на любом входе элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 28 единичного сигнала на выходе последнего появляется нулевой сигнал.

Тиристор 29 открывается, реле 30 срабатывает и своим размыкающим контактом 39 отключает катушку магнитного пускателя 40, отключая электродвигатель. 4 ил.

1410175

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных погружных электродвигателей от перегрузки, обрыва фазы и «сухого хода» в условиях эксплуатации их в сетях с глухо заземленной нейтралью.

Целью изобретения является повышение надежности путем исключения кабеля связи между датчиком «сухого хода» и станцией управления и чувствительности защиты при обрыве фазы.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — эскиз магнитопровода с расположенными на нем обмотками и картина направления токов и магнитных потоков при симметричном режиме работы двигателя; на фиг. 3 — то же, при обрыве одной из фаз; на фиг. 4 — при замкнутом состоянии контакта датчика «cvxoro хода».

Устройство состоит из трансформатора 1 ! тока, через центральное окно которого проходят все три жилы силового кабеля 2 (фиг. 1), а через три других симметрично расположенных под углом 120 окна проходят жилы 3 — 5 фаз А, В и С (фиг. 2). На внешних и внутренних ярмах трансформатора 1 намотаны вторичные обмотки 6 — 8 и

9 — 11 соответственно, образующие первый и второй разомкнутые треугольники, соединенные между собой последовательно и согласно, между средней точкой 12 которых и их выводными клеммами 13 и 14 подключены выпрямители 15 и 16, а между клеммами 13 и 14 подключен третий выпрямитель 17. Емкость 18 подключена к выходам выпрямителей 15 и 16, а емкость

19 — к выходу выпрямителя 17. Выходы выпрямителей 15 и 16 через потенциометр 20, первый пороговый элемент, состоящий из тиристора 21 и стабилитрона 22, времязадающий конденсатор 23, потенциометр 24, второй пороговый элемент, состоящий из тиристора 25 и стабилитрона 26, подключен на вход 27 элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28, выход которого соединен с исполнительным элементом, состоящим из тиристора 29 и реле 30. Дополнительно выход выпрямителей 15 и 16 через инвертор 31 соединен с входом 32 элемента ИЛИ вЂ  28.

Кроме того, выход выпрямителя 17 через потенциометр 33 соединен с входом 34 элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28. Датчик «сухого хода», находящийся в скважине и имеющий контакт 35, разомкнутый при наличии воды и замкнутый при ее отсутствии, одним выводным концом соединен с землей, а другим — с нейтральной точкой обмотки 36 статора электродвигателя. Катушка реле 30 шунтирована диодом 37, а в цепь управления тиристора 29 включен резистор 38. Размыкающий контакт 39 реле 30 включен в цепь катушки магнитного пускателя 40, силовые контакты 41 которого включены в цепь обмотки 36 статора электродвигателя, а замыкающий контакт 42 шунтирует кнопку 43 включения, подсоединенную последовательно с кнопкой 44 отключения в цепь катушки магнитного пускателя 40.

В основу принципа действия устройства заложено явление генерации высших гармоник магнитной индукции в нелинейной магнитной среде. Причем для организации защиты от перегрузки и обрыва фазы используется явление генерации третьей гармоники в трансформаторе тока, а от «сухого ход໠— явление генерации третьей гармоники в самом электродвигателе.

Устройство работает следующим образом.

В симметричном режиме при токах электродвигателя, не превышающих номинального значения, и при наличии воды в скважине (контакт 35 датчика «сухого хода»

20 разомкнут) суммарная магнитодвижущая сила всех трех жил 2 силового кабеля, проходящего через центральное окно, равна нулю, а магнитодвижущие силы жил 3 — 5, проходящих через другие окна, возбуждают три магнитных потока Ф л, Ф в, Ф с (фиг. 2).

Магнитопровод насыщается и в магнитном потоке каждой фазы помимо основной гармонической возникает значительная третья гармоническая, наводящая в обмотках каждой фазы ЭДС тройной частоты. Обмот3р ки 6 — 8 и 9 — 1 1 соединены в разомкнутые треугольники, поэтому на их зажимах 12, 13 и 12, 14 действуют напряжения тройной частоты в противофазе, так как обмотки, расположенные на двух противоположных ярмах (например, 6 и 9), пере35 секаются магнитным потоком (Фх) в противоположных направлениях. При последовательном и согласном соединении треугольников на их зажимах 13, 14 ЭДС отсутствует, на выходе выпрямителя 17 напряжение равно нулю, на входе 34 элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28 сигнал отсутствует.

Выпрямители 15 и 16 соединены последовательно и согласно. При номинальных токах двигателя выпрямленное напряжение, пропорциональное напряжению третьей гар45 моники, снимаемое с потенциометра 20, регулируется так, чтобы оно было ниже напряжения порогового элемента 2), 22, поэтому на вход 27 элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28 подается нулевой сигнал. Сигнал, снимаемый с потенциометра 20, преобразуется

gp инвертором 31 в нулевой и подается на вход 32 элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28. Таким образом, в нормальном режиме на все входы элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28 поступают нулевые сигналы, а на выходе будет сигнал «1», тиристор 29 заперт и реле 30 обесточено.

При перегрузке электродвигателя напряжение на потенциометре 20 возрастает и

1410175

Формула изобретения

15 при достижеьии значения порога элемент

21 (22) открывается и начинает заряжаться конденсатор 23. Если по длительности перегрузка электродвигателя кратковременна, конденсатор 23 не успевает зарядиться до напряжения порога второго порогового элемента 25, 26, а если перегрузка продолжительна, пороговый элемент 25, 26 открывается, на вход 27 элемента ИЛИ вЂ” НЕ 28 поступает сигнал «Н на выходе — сигнал «О», тиристор 29 открывается, реле 30 срабатывает и своим размыкающим контактом 39 обесточивает цепь катушки магнитного пускателя 40. Электродвигатель отключается от сети силовыми контактами 41.

При обрыве одной из фаз, например В, токи в первичных обмотках трансформатора

1 и магнитные потоки направлены в соответствии с фиг. 3. Магнитные потоки в оставшихся двух фазах, например А и С, пересекают вторичные обмотки на внешних и внутренних ярмах магнитопровода (6, 9 и, соответственно, 8, 11) в противоположных направлениях и при последовательном соединении последних отсутствуют напряжения третьей гармоники на выводах 12, 13 и 13, 14 и выпрямленное напряжение на резисторе 20, поэтому на входе инвертора 31 будет нулевой сигнал, а на входе 32 элемента

ИЛИ вЂ” НЕ 28 — единичный сигнал, на выходе будет нулевой сигнал, тиристор 29 открывается, реле 30 срабатывает и электродвигатель отключается от сети.

Если уровень воды в скважине падает ниже допустимого, контакт 35 датчика

«сухого хода» замыкается и нейтральная точка обмотки 36 статора заземляется. По обмоткам двигателя, силовому кабелю, вторичным обмоткам трансформатора системы электроснабжения и нулевому проводу протекают токи третьей гармоники 1з, являющиеся токами нулевой последовательности. На фиг. 4 показаны направления этих токов в первичных обмотках трансформатора 1 и направления магнитного потока

Ф q, создаваемого токами третьей гармоники (не показанные на фиг. 4 направления токов 1л, 1в, 1с первой гармоники создают картину, аналогичную фиг. 2). Магнитный поток Фз, замыкающийся по внутреннему и внешнему ярмам магнитопровода трансформатора 1, индуцирует во вторичных обмотках 6 —,8 и 9 — 11 ЭДС утроенной частоты и, так как обмотки 6 — 8 и 9 — 11 соединены последовательно и согласно (фиг. 1), то на зажимах 13, 14 выделяется суммарная ЭДС всех вторичных обмоток. На входе 34 элемента ИЛИ вЂ” НЕ

28 появляется единичный сигнал, на выходе —. нулевой, тиристор 29 открывается и электродвигатель отключается от сети.

Таким образом, совмещенная конструкция магнитопровода трансформатора тока, расположение первичных и вторичных обмо20

4. ток и их соединение между собой позволяют использовать явление генерации высших гармоник магнитной индукции в нелинейной магнитной среде для выполнения в одном устройстве трех видов защит, дающих возможность исключить кабель связи между датчиком «сухого хода» и станцией управления, что повышает надежность работы электродвигателя, а также чувствительность защиты при обрыве фазы благодаря использованию информации, имеющей логический характер и не зависящей от загрузки электродвигателя.

Устройство для зашиты трехфазного погружного электродвигателя от перегрузки, обрыва фазы и «сухого хода», содержащее насыщающиеся трансформаторы тока, первичные обмотки которых снабжены клеммами для включения в фазы обмотки статора электродвигателя, а вторичные обмотки соединены последовательно и образуют первый разомкнутый треугольник, три выпрямителя, два пороговых элемента, элемент задержки, делитель напряжения, датчик «сухого хода», один вывод которого имеет клемму для соединения с землей, и исполнительное реле, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем исключения кабеля связи между датчиком «сухого хода» и станцией управления и чувствительности защиты при обрыве фазы, в устройство введен инвертор, элемент

ИЛИ вЂ” НЕ и тиристор, второй вывод датчика «сухого хода» имеет клемму для соединения с нейтральной точкой обмотки статора, магнитопровод трансформаторов тока выполнен единым и имеет центральное окно, через которое проходят все три жилы силового кабеля, и три окна, симметрично расположенные под углом 120, через которые проходят соответственно по одной жиле силового кабеля, на внешних ярмах расположены указанные вторичные обмотки, образующие первый разомкнутый треугольник, а на внутренних ярмах дополнительно расположены три вторичные обмотки, образующие второй разомкнутый треугольник, соединенный с первым разомкнутым треугольником последовательно и согласно, каждый из двух разомкнутых треугольников подключен соответственно к первому и второму упомянутым выпрямителям, которые соединены между собой последовательно и согласно, а выход выпрямителей через делитель напряжения подключен к инвертору, выход которого подсоединен к элементу ИЛИ вЂ” НЕ, а также через два вышеуказанных пороговых элемента и элемент задержки подключен к второму входу элемента ИЛИ вЂ” НЕ, кроме того, выход двух ра1410175 зомкнутых треугольников подсоединен к третьему упомянутому выпрямителю, выход которого соединен с третьим входом эле6 мента ИЛИ вЂ” НЕ, подсоединенного выходом к управляющему тиристору и исполнительному реле.

ЦЬГ4Составитель И. Офицерова

Редактор А. Маковская Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 3490/52 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений v открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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