Устройство для защиты трехфазной нагрузки от пропадания одной из фаз

 

Использование: устройство для защиты трехфазной нагрузки от пропадания одной из фаз относится к области электротехники и используется для повышения надежности и улучшения качества контроля. Сущность изобретения: устройство для защиты трехфазной нагрузки имеет измерительные трансформаторы напряжения 1, 5, 6, и тока 26, 27, 28, и радиоэлектронные элементы. Новым в устройстве является то, что применен совместный контроль по напряжению и по току фаз сети и нагрузки. Устройство содержит дополнительный реагирующий орган, который состоит из последовательно соединенных резисторов 37, 39, динистора 38 и диода 40, параллельно которым подключены стабилитрон и конденсатор 41, 42. Нулевые шины от звезды измерительных трансформаторов соединены между собой через первичную обмотку вспомогательного трансформатора 43, средний вывод которой подключен к другому полюсу фотодиода 2 и к заземляющей клемме 46, вторичная обмотка этого трансформатора шунтирована компенсирующим конденсатором 48. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам для защиты электрической нагрузки от пропадания одной и более фаз и может быть использовано в качестве устройства защиты различных трехфазных установок с симметричной нагрузкой в фазах, в частности, электродвигателей.

Известны аналогичные устройства [1] содержащие подключенные к контролируемым фазам "звезду", выполненную на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с исполнительным элементом, подключенным другим концом к нулевой шине сети.

При наличии напряжения всех фаз напряжение в нулевой точке "звезды" близко к нулю. При попадании одной или двух фаз в нулевой точке "звезды" появляется переменное напряжение, которое выпрямляется посредством диода и подается на исполнительный элемент, что приводит к срабатыванию защиты.

Недостатком таких устройств является то, что схема не обеспечивает возможности отключения установки в случае обрыва или выхода из строя ее фазных обмоток, и отсутствие возможности работы его в сетях с изолированной нейтралью.

Близким по технической сущности к предложенному является устройство [2] для защиты двигателей от работы на двух фазах, содержащее измерительные трансформаторы и исполнительные элементы, подключенные к их обмоткам. Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает непрерывного контроля за исправным состоянием всех фаз сети в разных режимах работы нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство [1,2] для защиты электроустановки от пропадания одной и более фаз, содержащее измерительные трансформаторы напряжения и тока и подключенную к контролируемым фазам звезду, выполненную на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с исполнительным элементом.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает необходимой надежности, в частности, при тяжелых пусках электроприводов.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Это достигается тем, что в предложенном устройстве, содержащем три измерительных трансформатора напряжения, первичные обмотки которых соединены между собой в звезду и подключены соответственно к трем фазам сети, их вторичные обмотки тоже соединены в звезду, к другим концам вторичных обмоток контролируемых фаз подключена звезда, выполненная на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с исполнительным элементом, выполненным в виде последовательно соединенных динистора, дополнительного резистора, дополнительного диода и оптрона, параллельно которым подключен конденсатор, три измерительных трансформатора тока, вторичные обмотки которых соединены в звезду, параллельно этим обмоткам подключены резисторыж, к другим концам вторичных обмоток контролируемых фаз подключена звезда, выполненная на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с реагирующим органом, первичные обмотки трансформаторов напряжения соединены через замыкающие контакты контактора и через первичные обмотки трансформаторов тока с нагрузкой, реагирующей орган выполнен в виде последовательно соединенных первого резистора, динистора, второго резистора, дополнительного диода, параллельно которым подключены стабилитрон и конденсатор, дополнительный диод исполнительного элемента соответственно соединен с дополнительным диодом реагирующего органа, середина соединения которых подключена к фотодиоду оптрона, нулевые шины от звезды измерительных трансформаторов соединены между собой через первичную обмотку вспомогательного трансформатора, средний вывод которой подключен к другому полюсу фотодиода и к заземляющей клемме, вторичная обмотка этого трансформатора шунтирована компенсирующим конденсатором.

Схема устройства показана на чертеже. Оно содержит клеммы 1, 2, 3 контролируемого трехфазного напряжения, измерительные трансформаторы напряжения 4, 5, 6, первичные обмотки 7, 8, 9 соединены в звезду, вторичные обмотки 10, 11, 12 соединены в звезду, к другим концам вторичных обмоток 10, 11, 12 подключена звезда, выполненная на резисторах 13, 14, 15, нулевая точка которой через диод 16 соединена с исполнительным элементом 17, динистор 18, резистор 19, дополнительный диод 20, оптрон 21, конденсатор 22, выходные 23, 24 клеммы, замыкающие контакты 25 контактора, три измерительных трансформатора 26, 27, 28 тока, параллельно вторичным обмоткам трансформаторов подключены резисторы 29, 30, 31, к другим концам вторичных обмоток подключена звезда, выполненная на резисторах 32, 33, 34, нулевая точка которой через диод 35 соединена с реагирующим органом 36, имеющим первый резистор 37, динистор 38, второй резистор 39, дополнительный диод 40, стабилитрон 41, конденсатор 42, вспомогательный трансформатор 43, первичную обмотку 44, 45, заземляющую клемму 46, вторичную обмотку 47, конденсатор 48, трехфазную нагрузку 49.

На клеммах 1, 2, 3 имеется контролируемое трехфазное напряжение, которое трансформируется трансформаторами 4, 5, 6 и подается на резисторы 13, 14, 15. При наличии напряжения всех фаз сети напряжение в нулевой точке звезды близко к нулю. Динистор 18 закрыт, в управляющей цепи оптрона ток отсутствует, фотодиод тиристорного оптрона закрыт. Динистор 18 исключает возможность срабатывания устройства при допустимом перекосе напряжения фаз. Конденсатор 22 исключает возможность срабатывания устройства при включении контролируемого напряжения и при случайных кратковременных выбросах трехфазного напряжения. При пропадании одной или двух фаз в нулевой точке звезды появляется переменное напряжение, которое выпрямляется посредством диода 16, открывается динистор 18 и поступает в управляющую цепь тиристорного оптрона 21, его фотодиод открывается, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 17. При замыкании контактов 25 включается нагрузка 49, трансформаторы 26, 27, 28 подают напряжение на резисторы 32, 33, 34. При наличии напряжения всех фаз сети и целостности всех фаз нагрузки напряжение в нулевой точке звезды близко к нулю, динистор 38 закрыт, в управляющей цепи оптрона ток отсутствует, фотодиод тиристорного оптрона закрыт. Динистор 38 исключает возможность срабатывания устройства при допустимом перекосе напряжения фаз. Конденсатор 42 исключает возможность срабатывания устройства при включении контактов 25 и при случайных кратковременных выбросах трехфазного напряжения. При пропадании одной или двух фаз в нулевой точке звезды появляется переменное напряжение, которое выпрямляется посредством диода 35, открывается динистор 38 и поступает в управляющую цепь тиристорного оптрона 21, его фотодиод открывается, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 17. Резистор 37 и стабилитрон 41 позволяет стабилизировать напряжение звезды при пуске двигателя. Это исключает подачу повышенного напряжения на динистор. Резистор 39 используется для ограничения тока. Диоды 40 и 20 служат для развязки электроцепей. Трансформатор 43 с соединенными обмотками 44, 45 и вторичная обмотка 47 с конденсатором 48 позволяют исключить неравномерность распределения и потребления мощности по электрическим цепям. Это позволяет подать на фотодиод два сигнала одинаковой величины, что в какой-то мере исключает ложное отключение нагрузки.

Применение данной схемы позволяет исключить возможность срабатывания защиты от допустимого перекоса фаз, обеспечивает запоминание временного пропадания фаз. Особенно положительную роль играет предложенное устройство, когда производят включение электродвигателя для электроприводов с тяжелыми запусками. При этом в фазах нагрузки возникают большие пусковые токи с различными колебаниями по величине, которые также влияют и на питающую сеть с контролируемыми фазами. Устройство позволяет вести непрерывный двухсторонний контроль за целостностью фаз и сети и исключает возможность ложного срабатывания защиты.

Формула изобретения

Устройство для защиты трехфазной нагрузки от пропадания одной из фаз, содержащее первый измерительный орган, выполненный в виде звезды на резисторах, нулевая точка которой через диод соединена с первым реагирующим органом, выполненным в виде последовательно соединенных динистора и дополнительного резистора, и исполнительный элемент в виде оптрона, при этом к общей точке диода и динистора подключен первый вывод конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет обеспечения защиты как до, так и после подключения силовых контактов и уменьшения ее чувствительности к колебаниям напряжения в электрической сети, первый измерительный орган подключен к сети через введенные три трансформатора напряжения, вторичные обмотки которых соединены между собой в звезду, дополнительно введен второй измерительный орган, выполненный в виде звезды на резисторах, подключенный к сети через введенные трансформаторы тока после контактов контактора, вторичные обмотки трансформаторов тока соединены в звезду, а нулевая точка звезды на резисторах через диод подключена к введенному второму реагирующему органу, выполненному в виде последовательно соединенных первого резистора, динистора, второго резистора и дополнительного диода, к общей точке первого резистора и динистора подключены первые выводы стабилитрона и конденсатора, вторые выводы которых подключены к нулевой шине трансформаторов тока, первый реагирующий орган снабжен дополнительным диодом, подключенным к дополнительному резистору, а другой вывод диода соединен с дополнительным диодом второго реагирующего органа и с фотодиодом оптрона исполнительного элемента, нулевые шины каждой звезды измерительных трансформаторов соединены между собой через первичную обмотку вспомогательного трансформатора, средний вывод которой подключен к другому полюсу фотодиода и к заземляющей клемме, вторичная обмотка упомянутого трансформатора шунтирована компенсирующим конденсатором, а второй вывод конденсатора первого реагирующего органа соединен с нулевой шиной трансформаторов напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1