Устройство для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазных режимов

 

Использование: устройство для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазных режимов относится к электротехнике. Сущность изобретения: устройство содержит однополупериодный выпрямитель 1 и резисторную звезду 2, 3, 4, ключевой усилитель, выполненный на резисторе 5, исполнительном реле 10 и транзисторе 6, диод 7 и конденсатор 8, подключенные к нулевой точке резисторной звезды и нулевому проводу, общая точка диода и конденсатора через второй резистор 9 подсоединена ко входу ключевого усилителя. Дополнительно введены магнитный пускатель 11, кнопка пуска 13, кнопка останова 14, тиристорный коммутатор, который выполнен на тиристорах 15, 16, подключенных друг к другу встречно-параллельно. Управляющие электроды тиристорного коммутатора подсоединены к контактам исполнительного реле. Устройство предназначено для защиты мощных трехфазных электроустановок и имеет небольшие габариты. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для релейной защиты электроустановок от неполнофазных режимов, например, для защиты электродвигателей от обрыва фаз.

Известно устройство для защиты трехфазной нагрузки от несимметричных режимов, содержащее соединенные в звезду три резистора, к общей точке которых подключен первый зажим реагирующего органа, соединенного с блоком управления трехфазным коммутатором.

Это устройство дополнительно снабжено трехфазным трансформатором, первичные обмотки которого подключены к фазам нагрузки, а вторичные обмотки соединены в звезду последовательно с резисторами, причем нейтраль звезды соединена с другим зажимом реагирующего органа.

Преимущество устройства возможность защиты относительно мощной трехфазной нагрузки, обусловленная использованием тиристорного коммутатора и трехфазного трансформатора.

Недостатками являются большие габариты из-за включения в устройство трехфазного трансформатора, подключения к каждой из цепей фазы встречно-параллельно тиристоров и подсоединения их управляющих электродов своими самостоятельными цепями к блоку управления. В связи с использованием трехфазного трансформатора устройство не обладает высоким быстродействием. Тиристорный коммутатор, включенный непосредственно в цепь фазы, искажает форму тока.

Известно также устройство для защиты трехфазного электродвигателя от перегрузки и обрыва фазы, содержащее коммутирующий аппарат, (например, магнитный пускатель), исполнительное реле, кнопку пуска, кнопку останова, тиристор, причем вход магнитного пускателя подсоединен к одной из фаз трехфазной цепи, а его выход подсоединен последовательно через кнопку пуска и останова к другой из фаз трехфазной цепи. Устройство также содержит трансформатор тока, пороговый элемент динистор, делитель напряжения, в связи с чем оно имеет большие габариты. Поскольку магнитный пускатель подсоединен к цепи кнопок пуска и останова через размыкающий контакт исполнительного реле, то при работе на большие токовые нагрузки должно быть выбрано мощное реле, чтобы не выгорели контакты.

Из-за применения в схеме трансформатора тока устройство не обладает высоким быстродействием.

Наиболее близким техническим решением по максимальному количеству сходных существенных признаков к изобретению является устройство для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазных режимов, содержащее однополупериодный выпрямитель и резисторную звезду, подключенные к фазам сети, ключевой усилитель, выполненный на резисторе и транзисторе, подсоединенный между выходом однополупериодного выпрямителя и нулевым проводом, диод и конденсатор, последовательно соединенные и соответственно подключенные к нулевой точке резисторной звезды и нулевому проводу, причем общая точка диода и конденсатора через второй резистор подсоединена ко входу ключевого усилителя.

Это устройство обладает очень высоким быстродействием, но может быть использовано только при работе на трехфазные нагрузки малых токов и мощностей, что обусловлено с одной стороны нерелейной схемой защиты трехфазной электроустановки, а с другой выполнением ключевого усилителя непосредственно на резисторе и транзисторе. Кроме того, в этом устройстве однополупериодный трансформатор выполнен трехфазным, что несколько увеличивает габариты устройства.

Задача, решаемая изобретением, обеспечение возможности функционирования устройства защиты для мощных электроустановок при высоком быстродействии.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, защита от пропадания напряжений фазы для электроустановок высокой мощности с использованием слаботочного исполнительного реле и любой катушки магнитного пускателя (220В или 380В), что уменьшает габариты устройства.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном устройстве для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазных режимов, содержащем однополупериодный выпрямитель и резисторную звезду, подключенные к фазам сети, ключевой усилитель, выполненный на резисторе и транзисторе, подсоединенный между выходом однополупериодного выпрямителя и нулевым проводом, диод и конденсатор, последовательно соединенные и соответственно подключенные к нулевой точке резисторной звезды к нулевому проводу, причем общая точка диода и конденсатора через второй резистор подсоединена ко входу ключевого усилителя, в ключевой усилитель дополнительно введено исполнительное реле, подсоединенное резистором и транзистором, дополнительно введен магнитный пускатель, подсоединенный к одной из фаз трехфазной сети и выполненный с силовыми контактами, подключенным к цепям трехфазной электроустановки, и с блок-контактами, введены также кнопка пуска, кнопка останова, тиристорный коммутатор, при этом магнитный пускатель, тиристорный коммутатор, кнопка пуска и кнопка останова соединены между собой поочередно последовательной цепью, которая подсоединена к другой из фаз трехфазной сети и через первый блок-контакт магнитного пускателя ко входу однополупериодного выпрямителя, к кнопке пуска подсоединен второй блок-контакт магнитного пускателя, а тиристорный коммутатор выполнен на тиристорах, подключенных друг к другу встречно-параллельно, управляющие электроды которых подсоединены к контактам исполнительного реле.

Кроме того, в устройстве исполнительное реле может быть выполнено с дополнительным конденсатором, подсоединенным к нему параллельно.

За счет введения в устройство указанных дополнительных функциональных элементов и выбора соответствующих новых связей между элементами решена поставленная задача с достижением технического результата.

На чертеже изображена схема устройства для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазных режимов.

Предлагаемое устройство содержит однополупериодный выпрямитель 1 и резисторную звезду 2, 3, 4, ключевой усилитель, который выполнен на резисторе 5 и транзисторе 6, диод 7 и конденсатор 8, последовательно соединенные. Диод 7 подключен к нулевой точке резисторной звезды 2, 3, 4, а конденсатор 8 к нулевому проводу. Общая точка диода 7 и конденсатора 8 через второй резистор 9 подсоединена ко входу ключевого усилителя.

В ключевой усилитель дополнительно введено исполнительное реле 10, подсоединенное между резистором 5 и транзистором 6, также введены магнитный пускатель 11, подсоединенный к одной из фаз трехфазной сети и выполненный с силовыми контактами 12, подключенным к цепям трехфазной установки, кнопка пуска 13, кнопка останова 14, тиристорный коммутатор, выполненный на тиристорах 15 и 16, подключенных друг к другу встречно-параллельно, магнитный пускатель 11, тиристорный коммутатор (15, 16), кнопка пуска 13 и кнопка останова соединена между собой последовательной цепью, выход которого подсоединен к другой из фаз трехфазной сети и через первый блок-контакт 17 магнитного пускателя 11 ко входу однополупериодного выпрямителя 1. К кнопке пуска 13 подсоединен второй блок-контакт 18 магнитного пускателя 11. Управляющие электроды тиристоров 15 и 16 подсоединены к контактам 19 исполнительного реле 10. Дополнительно может быть введен конденсатор 20, подключенный параллельно к исполнительному реле 10.

Питание на однополупериодный выпрямитель 1 подается через свободную группу блок-контакта 17 магнитного пускателя 11. При отсутствии таких блок-контактов, что связано с непосредственно выбранной конструкцией и типом магнитного пускателя 11, питание можно брать с соответствующей фазы после силовых контактов 12 (электрическая цепь на чертеже, показана штрих-пунктирной линией), однако в этом случае надо предварительно определять фазы подключения магнитного пускателя 11, что создает некоторые неудобства при установке устройства.

Устройство для защиты трехфазной электроустановки от неполнофазных режимов работает следующим образом.

При наличии трех фаз напряжение в нулевой точке резисторной звезды 2, 3, 4 (в точке соединения резисторов 2, 3, 4) относительно напряжения нулевого провода равно нулю, поэтому напряжение на базе транзистора 6 также равно нулю. Транзистор 6 закрыт, исполнительное реле 10 обесточено, его контакты 19 замкнуты. При нажатии на кнопку пуска 13, так как тиристоры 15 и 16 открыты, через катушку магнитного пускателя 11 течет ток, силовые контакты 12 замкнуты, трехфазная электроустановка работает.

При исчезновении напряжения в одной из фаз на выходе резисторной звезды появляется напряжение, которое выпрямляется диодом 7, сглаживается конденсатором 8 и через второй резистор 9 подается на базу транзистора 6, открывая его. Через однополупериодный выпрямитель 1 и резистор 5 поступает ток, включающий исполнительное реле 10 и открывая транзистор 6. Исполнительное реле 10, своими нормально замкнутыми контактами размыкает управляющие электроды тиристоров 15 и 16, закрывая их. Катушка магнитного пускателя 11 обесточивается, силовые контакты 12 размыкаются, и трехфазная электроустановка отключается.

Конденсатор 8 в отличие от технического решения прототипа служит также для обеспечения нечувствительности схемы к кратковременным пропаданиям напряжения фазы, так как, увеличивая емкость конденсатора 8, можно изменять время включения исполнительного реле 10.

Исполнительное реле 10 может быть выбрано слаботочным, поскольку оно включено в цепь ключевого усилителя и его контакты 19 не служат для размыкания замыкания силовых цепей. Применение же тиристорного коммутатора позволяет обеспечить высокую надежность и быстродействие отключения трехфазной электроустановки.

В зависимости от выбранного типа исполнительного реле 10 и величины резистора 5 можно подобрать режим устойчивой работы схемы. Может быть также дополнительно введен конденсатор 20, подключенный параллельно к исполнительному реле 10. Конденсатор 20 служит для сглаживания пульсаций и устойчивого срабатывания исполнительного реле 10.

Преимуществом этого устройства перед другими устройствами защиты, работающими на мощные нагрузки, являются минимальные габариты, конструктивно оно может быть расположено в корпусе магнитного пускателя 11, а также малое потребление энергии, поскольку в статическом режиме транзистор 6 закрыт и исполнительное реле 10 обесточено.

Изобретение может найти широкое промышленное применение для защиты мощных трехфазных электроустановок, например, для защиты любых типов электродвигателей.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ, содержащее однополупериодный выпрямитель и резисторную звезду, подключенные к фазам сети, ключевой усилитель, выполненный на резисторе и транзисторе, подсоединенный между выходом однополупериодного выпрямителя и нулевым проводом, диод и конденсатор, последовательно соединенные и соответственно подключенные к нулевой точке резисторной звезды и нулевому проводу, причем общая точка диода и конденсатора через второй резистор подсоединена к входу ключевого усилителя, отличающееся тем, что в ключевой усилитель дополнительно введено исполнительное реле, подсоединенное между резистором и транзистором, дополнительно введен магнитный пускатель, подсоединенный к одной из фаз трехфазной сети и выполненный с силовыми контактами, подключенными к цепям трехфазной электроустановки, и с блок-контактами, введены кнопка пуска, кнопка останова, тиристорный коммутатор, при этом магнитный пускатель, тиристорный коммутатор, кнопка пуска и кнопка останова соединены между собою в указанной очередности последовательной цепью, выход которой подсоединен к другой из фаз трехфазной сети и через первый блок-контакт магнитного пускателя к входу однополупериодного выпрямителя, к кнопке пуска подсоединен второй блок-контакт магнитного пускателя, а тиристорный коммутатор выполнен на тиристорах, подключенных друг к другу встречно параллельно, управляющие электроды которых подсоединены к контактам исполнительного реле.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что введен дополнительный конденсатор, подсоединенный параллельно к исполнительному реле.

РИСУНКИ

Рисунок 1