Устройство для защиты трехфазных потребителей от обрыва фаз

 

Использование: в устройствах, предназначенных для обеспечения безаварийной эксплуатации трехфазных нагрузок, например электродвигателей. Сущность изобретения: при обрыве любой из фаз между нейтральной точкой защищаемой нагрузки и общим проводом появляется напряжение. Оно преобразуется формирователем оперативного сигнала, выполненного в виде однофазного выпрямителя, в постепенное напряжение. Далее сигналы суммируются в интегрирующем каскаде. Результирующее напряжение подается на исполнительный элемент, и при превышении установки он срабатывает, отключая защищаемую нагрузку. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для обеспечения безаварийной эксплуатации трехфазных нагрузок, например, электродвигателей.

Известно устройство, служащее этим целям, которое содержит включенный в нейтраль электродвигателя выпрямитель и соединенное последовательно с ним электромагнитное реле.

Однако данное устройство не обеспечивает надежной защиты, так как оно не имеет отстройки от ложных срабатываний, вызванных асимметрией напряжения, возникающей, например, в момент включения нагрузки, при случайных кратковременных выбросах трехфазного напряжения, в момент подключения к сети посторонних однофазных потребителей и в других случаях.

Известно устройство, содержащее асимметр, выполненный на активных элементах, например резисторах, включенных по схеме "Звезда" и подсоединенных к фазам сети, и исполнительный орган в виде электромагнитного реле.

Недостатком отмеченной конструкции является склонность ее к ложным срабатываниям в моменты включения выключения однофазных электроприемников, включенных в смежные участки сети.

Наиболее близким (т.е. прототипом) по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для защиты трехфазной нагрузки, содержащее подключенный к фазам сети трехфазный выпрямитель, тиристоры, подключенные анодами к фазам сети, а катодами к группе резисторов, соединенных в "Звезду", исполнительный орган в виде электромагнитного реле, включенное последовательно со стабилитроном между выходом выпрямителя и нулем "Звезды", при этом катод каждого из тиристоров через резистор подключен к управляющему электроду последующего тиристора.

Однако надежное выполнение этим устройством защитных функций может быть обеспечено только при статическом характере нагрузки. При вентиляторной характеристике момента сопротивления асинхронной машины возможно вращение ее ротора и при исчезновении фазного напряжения. Вместе с тем полного исчезновения напряжения на фазных зажимах защитного устройства не происходит, так как напряжение индуцируется в фазе статора вращающейся машины и подается с ее стороны, хотя одна из фаз сети и была повреждена. Таким образом, фактически имеет место переход работающего на двух фазах электродвигателя в так называемый "трансформаторный режим", при котором электродвигателем вырабатываются сигналы, мешающие выявлению аварийной ситуации.

В результате этого при названных условиях защитное средство не срабатывает и двигатель "перегорит".

Целью изобретения является обеспечение помехоустойчивости к воздействию паразитных сигналов, вырабатываемых двигателем в "трансформаторном режиме" путем контроля дополнительного параметра.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, включающее подключенный к фазам сети трехфазный выпрямитель и последовательно соединенный со стабилитроном исполнительный орган в виде электромагнитного реле, дополнительно введены однофазный выпрямитель и выполненный в виде емкостного делителя напряжения интегрирующий каскад, включенный между выходом трехфазного выпрямителя и общим проводом, при этом исполнительный орган включен параллельно упомянутому емкостному делителю напряжения, общая точка соединения конденсаторов подключена через однофазный выпрямитель к нейтральной точке защищаемой нагрузки.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трехфазный выпрямитель 1, выходное напряжение которого меняется в зависимости от состояния электрической сети (так при обрыве одной из фаз значение упомянутого параметра уменьшается на 40-45%), однофазный выпрямитель 2, выходное напряжение которого является свидетельством появившихся признаков анормального состояния защищаемого объекта, интегрирующий каскад 3, электромагнитное реле 4, последовательно соединенный с ним стабилитрон 5, защищаемую нагрузку 6, включенную по схеме "Звезда" с выводом нейтральной точки 7.

При этом осуществляется между названными элементами следующая электрическая связь.

Трехфазный выпрямитель 1 подключен к фазам сети и нагружен на интегрирующий каскад 3, выполненный в виде емкостного делителя напряжения (последовательно соединенные между собой конденсаторы 8 и 9), параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных электромагнитного реле 4 и стабилитрона 5. Однофазный выпрямитель 2 включен между выводом 10 общей точки электрического соединения конденсаторов 8 и 9 и выводом 7 нейтральной точки защищаемой нагрузки 6. Свободный вывод конденсатора 8 соединен с выводом выхода трехфазного выпрямителя 1, а свободный вывод конденсатора 9 соединен с общим проводом.

Определение аварийных режимов производят следующим образом.

Из напряжения сети с помощью трехфазного выпрямителя 1 получают постоянное напряжение, являющееся функцией состояния трехфазной сети, и подают его на интегрирующий каскад 3 (емкостной делитель напряжения, составленный из конденсаторов 8 и 9) при этом электромагнитное реле 4 находится в обесточенном положении. В тоже время при обрыве любой из фаз между нейтральной точкой 7 защищаемой нагрузки 6 и общим проводом появляется напряжение, преобразуемое с помощью однофазного выпрямителя 2 в постоянное, несущее информацию о появившихся признаках анормального состояния защищаемой нагрузки 6. Затем это напряжение поступает на конденсатор 9 интегрирующего каскада 3. После чего перечисленные постоянные напряжения (т.е. в момент возникновения аварийной ситуации) подвергаются суммированию в интегрирующем каскаде 3. Результирующее напряжение, снимаемое с обоих конденсаторов 8 и 9, по величине будет достаточным для срабатывания реле 4 (поскольку амплитуда упомянутого результирующего напряжения возрастает на необходимую для этого величину). При этом контакты (на черт. условно не показаны) отключают защищаемую нагрузку 6 от сети.

Предлагаемое устройство пополняет арсенал средств, предназначенных для защиты электроприемников от работы в неполнофазных режимах. Кроме того, контроль дополнительного параметра в виде напряжения, которое возникает в моменты появления анормального состояния нагрузки 6, позволяет устранить аварийные ситуации при наличии паразитных сигналов, "вырабатываемых электродвигателем, находящимся в т.н. "трансформаторном режиме", возникающем при работе на двух фазах.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ОТ ОБРЫВА ФАЗ, содержащее первый формирователь оперативного сигнала, подключенный к фазам контролируемой сети, на выход которого включено суммирующее звено, один вывод которого соединен с пороговым элементом, исполнительный элемент и второй формирователь оперативного сигнала, включенный в нейтраль нагрузки, отличающееся тем, что второй формирователь оперативного сигнала выполнен в виде однофазного выпрямителя, выход которого подключен к средней точке суммирующего звена, выполненного в виде двух последовательно соединенных конденсаторов, один вывод исполнительного элемента соединен с пороговым элементом, а вторые выводы исполнительного элемента и суммирующего звена соединены с клеммой для подключения "земли".

РИСУНКИ

Рисунок 1