Устройство для защиты трехфазного электродвигателя

Авторы патента:

H02H7/08 - схемы защиты электрических двигателей

Владельцы патента RU 2630422:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - расширение функциональных возможностей путем выявления междуфазных замыканий и обрыва фаз внутри электродвигателя. Устройство для защиты трехфазного электродвигателя содержит исполнительный орган, подключенный к выходу элемента ИЛИ, первый, второй и третий герконы с обмотками управления, подключенными в рассечку токопроводов соответствующих фаз со стороны выключателя электродвигателя. Первый, второй и третий элементы ПАМЯТЬ, подключенные к контактам первого, второго и третьего герконов соответственно. Четвертый геркон с замыкающими контактами с первой, второй, третьей и четвертой обмотками управления, из которых первая и вторая обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны выключателя, а третья и четвертая обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны нулевых выводов электродвигателя. Первая и вторая обмотки управления включены встречно третьей и четвертой обмоткам управления. Четвертый геркон через четвертый элемент ПАМЯТЬ подключен к элементу ИЛИ. Первый, второй, третий элементы ПАМЯТЬ соответственно подключены к первому, второму, третьему элементам НЕ, которые соединены с элементом ИЛИ. Выход исполнительного органа подключен к выключателю электродвигателя. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано в качестве устройства для защиты трехфазного электродвигателя от повреждений.

Известно устройство защиты электродвигателей от междуфазных замыканий [Басе Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем. Москва, из-во МЭИ, 2002 г.], содержащее три реле тока, которые подключены к трансформаторам тока соответствующей фазы, трансформаторы тока установлены со стороны ввода питания электродвигателя и его нулевых выводов.

Недостатком этого устройства является выполнение его на трансформаторах тока, что не экономично.

Известно устройство защиты трехфазного электродвигателя [KZ 19885 А, Н02Н 7/08 (2006.01), опубл. 15.08.2008], выбранное в качестве прототипа, содержащее исполнительный орган и для каждой фазы геркон с первой обмоткой управления и элемент ПАМЯТЬ, подключенный к контактам геркона. Элемент ИЛИ, входами подключен к выходам элементов ПАМЯТЬ, а выходом - к исполнительному органу. Каждый геркон снабжен второй обмоткой управления, причем первая обмотка геркона подключена в рассечку проводника соответствующей фазы ввода электродвигателя, а вторая - в рассечку проводника той же фазы нулевого вывода.

Недостатком этого устройства является невозможность выявления обрыва фазы.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей путем выявления не только междуфазных замыканий внутри электродвигателя, но и обрыва фаз.

Предложенное устройство для защиты трехфазного электродвигателя, также как и в прототипе, содержит исполнительный орган, подключенный к выходу элемента ИЛИ, первый, второй и третий герконы с обмотками управления, подключенными в рассечку токопроводов соответствующих фаз ввода электродвигателя, и первый, второй и третий элементы ПАМЯТЬ, подключенные к контактам первого, второго и третьего герконов соответственно.

Согласно изобретению дополнительно введен четвертый геркон с замыкающими контактами с первой, второй, третьей и четвертой обмотками управления, из которых первая и вторая обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны выключателя, а третья и четвертая обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны нулевых выводов электродвигателя. Первая и вторая обмотки управления включены встречно третьей и четвертой обмоткам управления. Четвертый геркон через четвертый элемент ПАМЯТЬ подключен к элементу ИЛИ. Первый, второй, третий элементы ПАМЯТЬ соответственно подключены к первому, второму, третьему элементам НЕ, которые соединены с элементом ИЛИ. Выход исполнительного органа подключен к выключателю электродвигателя.

Использование первого, второго, третьего и четвертого геркона с замыкающими контактами с первой, второй, третьей и четвертой обмотками управления дает возможность не только выявлять и отключать повреждения в обмотке и соединительных проводах электродвигателя при междуфазных замыканиях, но и при обрыве фаз.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства.

Устройство (фиг. 1) для защиты трехфазного электродвигателя содержит первый 1, второй 2 и третий 3 герконы с замыкающими контактами и с обмотками управления. Герконы расположены в магнитном поле токопроводов фаз А (В, С) со стороны выключателя 4 электродвигателя 5. Обмотки управления каждого геркона включены в рассечку токопроводов соответствующих фаз электродвигателя 5. Первый 6 (П1), второй 7 (П2) и третий 8 (П3) элементы ПАМЯТЬ входами подключены соответственно к первому 1, второму 2 и третьему 3 герконам. Выходы первого 6 (П1), второго 7 (П2) и третьего 8 (П3) элементов ПАМЯТЬ подключены соответственно к первому 9 (НЕ1), второму 10 (НЕ2) и третьему 11 (НЕ3) элементам НЕ. Четвертый геркон 12 с замыкающими контактами выполнен с первой 13, второй 14, третьей 15 и четвертой 16 обмотками управления. Первая 13 и вторая 14 обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны выключателя 4, а третья 15 и четвертая 16 обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны нулевых выводов электродвигателя 5. Первая 13 и вторая 14 обмотки управления включены встречно третьей 15 и четвертой 16 обмоткам управления. Четвертый элемент ПАМЯТЬ 17 (П4) подключен к четвертому геркону 12. Первый 9 (НЕ1), второй 10 (НЕ2), третий 11 (НЕ3) элементы НЕ и четвертый элемент ПАМЯТЬ 17 (П4) выходами подключены через элемент ИЛИ 18 (ИЛИ) к исполнительному органу 19 (ИО). Выход исполнительного органа 19 (ИО) подключен к выключателю 4.

В качестве первого 1, второго 2 и третьего 3 герконов могут быть использованы герконы типа КЭМ-2, а четвертого геркона 12 - КЭМ-1. Обмотки промежуточного реле типа РП-16-1 могут быть использованы для выполнения первой 13, второй 14, третьей 15 и четвертой 16 обмоток управления. Первый 6 (П1), второй 7 (П2), третий 8 (П3) и четвертый 17 (П4) элементы ПАМЯТЬ, первый 9 (НЕ1), второй 10 (НЕ2) и третий 11 (НЕ3) элементы НЕ, элемент ИЛИ 18 могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. В качестве исполнительного органа 19 (ИО) может быть использовано промежуточное реле РП-16-1. В качестве выключателя 4 может быть использован выключатель типа BB/TEL-10-20/1000У2.

Устройство работает следующим образом.

В режиме нагрузки, холостого хода и пуска электродвигателя 5 токи в обмотках четвертого геркона 12 одинаковы и результирующее магнитное поле вызвано только небалансом, причем от небаланса оно отстроено, четвертый геркон 12 не срабатывает. Контакты первого 1, второго 2, третьего 3 герконов замыкаются, так как герконы настроены на срабатывание при 0,5I_хх, сигналы от них поступают на первый 6 (П1), второй 7 (П2), третий 8 (П3) элементы ПАМЯТЬ, а затем на первый 9 (НЕ1), второй 10 (НЕ2), третий 11 (НЕ3) элементы НЕ, защита не срабатывает.

При междуфазном коротком замыкании внутри электродвигателя 5 или в соединительном кабеле, например между фазами А и С, ток в первой 13 и второй 14 обмотках управления становится значительно больше, чем в третьей 15 и четвертой 16 обмотках управления соответственно. Действующая на четвертый геркон 12 разность магнитных потоков управляющих обмоток превосходит уставку срабатывания, и четвертый геркон 12 замыкает контакты, подавая сигнал на четвертый элемент ПАМЯТЬ 17 (П4), а затем на элемент ИЛИ 18 (ИЛИ). С элемента ИЛИ 18 (ИЛИ) сигнал через исполнительный орган 19 (ИО) поступает на выключатель 4.

При обрыве одной из фаз электродвигателя 5, например фазы С, ток в обмотке управления третьего геркона 3 станет равен нулю, вследствие чего магнитный поток также будет равен нулю. Контакты третьего геркона 3 разомкнутся, сигнал через третий элемент ПАМЯТЬ 8 (П3) перестает поступать на третий элемент НЕ 11 (НЕ3). На входе элемента ИЛИ 18 (ИЛИ) появляется сигнал. Элемент ИЛИ 18 (ИЛИ) через исполнительный орган 19 (ИО) подает сигнал на отключение выключателя 4.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет своевременно выявлять и отключать обрыв фаз и междуфазные замыкания внутри электродвигателя.

Устройство для защиты трехфазного электродвигателя, содержащее исполнительный орган, подключенный к выходу элемента ИЛИ, первый, второй и третий герконы с обмотками управления, подключенными в рассечку токопроводов соответствующих фаз со стороны выключателя электродвигателя, и первый, второй и третий элементы ПАМЯТЬ, подключенные к контактам первого, второго и третьего герконов соответственно, отличающееся тем, что дополнительно введен четвертый геркон с замыкающими контактами с первой, второй, третьей и четвертой обмотками управления, из которых первая и вторая обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны выключателя, а третья и четвертая обмотки управления включены в рассечку токопроводов фаз А и С со стороны нулевых выводов электродвигателя, причем первая и вторая обмотки управления включены встречно третьей и четвертой обмоткам управления, четвертый геркон через четвертый элемент ПАМЯТЬ подключен к элементу ИЛИ, при этом первый, второй, третий элементы ПАМЯТЬ соответственно подключены к первому, второму, третьему элементам НЕ, которые соединены с элементом ИЛИ, а выход исполнительного органа подключен к выключателю электродвигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Техническим результатом является повышение стабильности работы электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения; сокращение простоев бурового оборудования в ожидании ремонта или замены электродвигателя.

Способ автоматической разгрузки параллельно работающих генераторных агрегатов // 2623106

Использование: в области электротехники. Техническим результат - повышение надежности защиты генераторных агрегатов (ГА) от перегрузки.

Устройство управления двигателем постоянного тока // 2584005

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока, преимущественно при питании от низковольтного источника.

Ограничение перегрузки при работе с пиковой мощностью // 2581612

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях электрической энергии. Техническим результатом является обеспечение защиты от перегрузки электрических аппаратов, потребляющих мощность, превышающую номинальную мощность преобразователя электрической энергии.

Отсоединение электроинструментов от сети с помощью выключателей // 2573404

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в питающемся от сети электрическом двигателе электроинструмента. Техническим результатом является обеспечение двустороннего отсоединения от сети питающихся от нее электроинструментов и контроля эксплуатационной надежности выключателей.

Устройство для защиты электродвигателя и питающего его кабеля от коротких замыканий и обрыва фазы // 2570641

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты электродвигателя и питающего его кабеля от коротких замыканий и обрыва фазы без использования трансформаторов тока.

Устройство для защиты электродвигателя и питающего его кабеля от коротких замыканий и обрыва фазы // 2570641

Модуль ограничения напряжения электродвигателя отопителя городского электротранспорта // 2569335

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрооборудовании городского электротранспорта, а именно в отопителях, нагревателях воздуха троллейбусов или трамваев.

Устройство защиты погружного электронасоса от "сухого хода" // 2551001

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в насосостроении для защиты электронасоса погружного типа от аварийного режима его работы при неполном погружении в воду, так называемого «сухого хода».

Защита блока управления работой, подключенного к электрической машине по длинному кабелю // 2548174

Изобретение относится к системе для обеспечения работы электрической машины и к способу защиты блока управления работой в такой системе. Система содержит блок (20) управления работой, кабель (16) переменного тока, соединяющий машину (30) с блоком управления работой, и электрическое короткозамыкающее устройство (26).

Способ защиты насоса от перегрузки и "сухого хода" и устройство для его осуществления // 2632735

Группа изобретений относится к электротехнике и может быть использована для защиты насосов от перегрузок и исчезновения воды - «сухого хода». Способ защиты насоса от перегрузки и «сухого хода» заключается в выделении сигнала тока и угла сдвига фаз между током и напряжением (Cos ϕ) и сравнения их произведения с заданными значениями произведения тока и Cos ϕ. Устройство защиты насоса от перегрузки и «сухого хода» содержит блок питания, блок индикации, блок контроля сетевого напряжения, блок формирования сигнала тока, блок управления силовым модулем, силовой блок, блок внешнего управления, микроконтроллер с встроенной функцией выделения перехода напряжения сети через 0 и блок опорного напряжения. Группа изобретений направлена на повышение надежности и быстродействия защиты насосов различных типов от перегрузок и «сухого хода» при различной рабочей нагрузке на них и отсутствии датчика протока воды. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ защиты электрического двигателя от технологических перегрузок и устройство для его осуществления // 2637931

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты электрических двигателей от тепловых перегрузок. Техническим результатом является повышение точности порога срабатывания защиты. Способ защиты электрического двигателя от технологических перегрузок, состоящий в том, что фиксируют ток двигателя, преобразуют его в величину и производят отключение двигателя, за критерий опасного режима принимают мгновенное значение температуры нагрева мощностью независимо от формы тока, фиксируют мгновенное значение тока перегрузки, проходящего через двигатель, и мгновенное значение напряжения на двигателе, перемножают их и величину, пропорциональную получившейся в результате перемножения мощности, рассеиваемой в двигателе и греющей его, подают на элементы, воссоздающие экспоненциальные зависимости, соответствующие кривым нагрева различных условных участков структуры защищаемого двигателя, причем параметры элементов получают путем разложения экспериментально снятой кривой нагрева наиболее опасного в тепловом отношении участка физической структуры защищаемого двигателя на составляющие ее экспоненты, а параметры на выходе указанных элементов складывают, получая параметр, пропорциональный мгновенному значению температуры перегрева наиболее опасного участка физической структуры двигателя относительно окружающей среды, который складывают со значением параметра, пропорционального температуре окружающей среды, а получающуюся в результате суммирования величину, пропорциональную мгновенному значению температуры нагрева наиболее опасного участка физической структуры двигателя, сравнивают с температурой уставки срабатывания защиты, а результат сравнения преобразуют в соответствующие электрические сигналы, с помощью которых производят защитное отключение двигателя. Устройство защиты двигателя от перегрузки состоит из датчика тока (1), двигателя (6), подключенного к преобразователю (3), который преобразует в предлагаемом устройстве мощность, рассеиваемую в двигателе (6), в величину, пропорциональную мгновенному значению температуры опасного участка структуры защищаемого двигателя (6). К входу преобразователя (3) подключен также датчик напряжения на двигателе (2). Выход преобразователя (3) подключен через контакты (4) к контактору (5), предназначенному для защитного отключения двигателя (6). 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ защиты электродвигателя от витковых замыканий и сдвига ротора // 2638028

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты электродвигателей. Техническим результатом является повышение чувствительности к витковым замыканиям в обмотках электродвигателя и к сдвигам ротора вдоль его продольной оси. В способе защиты электродвигателя от витковых замыканий и сдвига ротора контролируют положение выключателя электродвигателя и фиксируют момент его включения. С этого момента отсчитывают время tп, необходимое для пуска электродвигателя, и постоянно измеряют суммы магнитных потоков со стороны его первого и второго торцов. Сравнивают сумму магнитных потоков с первого торца с первым параметром срабатывания защиты (эталоном), сумму магнитных потоков со второго торца - со вторым эталоном, а разность этих сумм магнитных потоков - с третьим эталоном. По окончании времени tп переключают эталоны с больших на меньшие по величине. Одновременно с измерением сумм магнитных потоков с обоих торцов электродвигателя и сравнением их и разности между ними с соответствующими эталонами, постоянно измеряют напряжение Uш на шинах питания электродвигателя и сравнивают его с допустимым напряжением Uдоп. В случае превышения сумм магнитных потоков или разности между ними соответствующих эталонов отключают электродвигатель от сети. Если напряжение Uш≤Uдоп, то отсчитывают время tз, большее суммарного времени срабатывания защиты и отключения выключателя электродвигателя, и переключают эталоны с меньших на большие по величине. После этого отсчитывают время tсам, необходимое для обеспечения самозапуска электродвигателя, и по окончании этого времени переключают эталоны с больших на меньшие по величине. При отключении выключателя электродвигателя по любым причинам переключают эталоны с меньших на большие по величине. 2 ил.

Способ определения запаса статической устойчивости узла нагрузки электрической сети с асинхронными двигателями // 2638573

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля запасов и предотвращения нарушений устойчивости узлов нагрузки электрической сети с асинхронными электродвигателями. Технический результат - повышение точности определения запасов статической устойчивости узлов нагрузки электрической сети с асинхронными электродвигателями, возможность их определения при неизвестных параметрах схем замещения двигателей и электрической сети, предотвращение нарушений устойчивости режимов электродвигателей. В способе производят периодические измерения режимных параметров нагрузки в узле ее подключения или со стороны питающего узла. В текущем времени по уравнениям взаимосвязи режимных параметров и параметров схем замещения для совокупности режимов работы узла нагрузки, питающего узла, формируемых как из режимов работы узла нагрузки при их естественном изменении, так и при искусственно создаваемых изменениях путем значимой разгрузки электродвигателей, изменения напряжения в питающем узле, определяют параметры схем замещения асинхронных двигателей, узлов комплексной нагрузки, питающей сети. По известным параметрам текущего режима и схемы замещения электрической сети с узлом нагрузки рассчитывают критическое скольжение электродвигателя или эквивалентного электродвигателя для группы электродвигателей, предельные напряжения и мощности двигателя, узла нагрузки или напряжения питающего узла, коэффициенты запаса по напряжению и мощности и, при недопустимом снижении заданных запасов по напряжению или активной мощности, снижают загрузку асинхронных двигателей или воздействуют на средства повышения напряжения и осуществляют отключение части нагрузки для предотвращения нарушения статической устойчивости режима асинхронных двигателей. 1 табл., 12 ил.

Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя // 2644576

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение чувствительности защиты. Способ диагностики повреждения короткозамкнутой обмотки ротора асинхронного двигателя основан на контроле электродвижущей силы на выводах обмотки статора в режиме выбега и формировании сигнала о результатах диагностики. Согласно способу из контролируемой электродвижущей силы выделяется среднеквадратичная величина дополнительных гармонических с частотами fν,n=fc(ν±n/р) и сравнивается с ее эталонной величиной, и если среднеквадратичная величина этих дополнительных гармонических превысит эталонную величину, то формируют сигнал о повреждении обмотки короткозамкнутого ротора, где fc=f1(1-s); f1 - частота сети; s - скольжение ротора; n=1÷(р-1), ν - номер гармоники сети, р - число пар полюсов асинхронного двигателя. 3 ил.

Устройство питания асинхронного двигателя // 2647882

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах питания асинхронных двигателей как общепромышленного, так и специального назначения. Техническим результатом является обеспечение защиты двигателя от перегрева вследствие повреждений обмоток при повреждении электрической цепи ротора и обеспечения бесперебойной работы двигателя в подобных режимах. В устройство питания асинхронного двигателя, содержащее три мостовых инвертора, питаемых от сети постоянного напряжения и управляемых от трехфазного источника сигналов, введены преобразователи уровней, пик-детекторы фазных напряжений, блок формирования средней амплитуды, аналоговые умножители напряжения, трансформаторы тока, соединенные выходами с сумматорами, вторыми входами у которых являются выходы аналоговых умножителей напряжения, первыми входами которых являются выходы задающего генератора, формирующего фазные напряжения и синхронизированного с питающей сетью, а вторыми - выход блока нелинейного преобразования, вход которого соединен с выходом блока формирования средней амплитуды, входы которого подключены к выходам пик-детекторов, входы которых подключены к выходам преобразователей уровней, входы которых подключены к зажимам питания двигателя, который подключен к выходам мостовых инверторов, к управляющим входам которых подключены выходы сумматоров. 2 ил.

Устройство питания асинхронного двигателя // 2647882

Способ пуска электродвигателя с регулируемой частотой вращения // 2648279

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при пуске электродвигателя с регулируемой частотой вращения. Техническим результатом является исключение кратковременного запуска в обратном направлении вращения, если блокировка преодолевается во время приложения отрицательного пускового момента. В способе пуска электродвигателя с регулируемой частотой вращения после идентификации блокировки вала двигателя этот вал активируется положительным вращающим моментом, причем положительный вращающий момент непрерывно изменяют с различной частотой для снятия блокировки. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.