ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПРОПАДАНИЯ ФАЗЫ



электроника для дома

 

Мгновенное значение суммарного напряжения трех фаз в любой момент времени равно нулю. Если присоединить к каждому из проводов I, II, и III трехфазной сети конденсаторы (С1 С2, С3 на рис. 1), то общая точка а их соединения не будет иметь напряжения по отношению к нулевому проводу, обычно заземленному.

 

При исчезновении напряжения в одном из проводов между общей точкой а и нулевым проводом (или землей) начинает действовать переменное напряжение, которое и служит для контроля. Без нагрузки между точками а и б это напряжение равно 110 в. В реальной схеме это напряжение несколько меньше и величина его зависит от активного сопротивления цепи контроля и емкостных сопротивлений конденсаторов С1 С2 и С3.

На схеме рис. 2 показано устройство, сигнализирующее о неисправности сети. Цепь контроля состоит из

электрического звонка (поляризованного или с прерывателем) и неоновой сигнальной лампы. При включении нагрузки переключатели находятся в нижнем по схеме положении. Как только в одном из проводов произойдет обрыв, устройство сигнализирует об аварии. Выключив рубильник, переводят переключатели поочередно, по одному, в верхнее положение, получая сигнал, убеждаются в исправности провода и возвращают переключатели в прежнее положение. Тот из переключателей, перевод которого вверх не вызывает сигнала, находится на неисправном проводе. Как только данный провод будет исправлен — о появлении напряжения в этом проводе известит сигнал, — переключатель переводят вниз и включают нагрузку общим рубильником. Сигнальная схема при этом вновь находится в исходном положении.

Конденсаторы С1 С23 подбираются практически емкостью от 0,01 до 0,05 мкф; величина сопротивления определяется типом имеющейся неоновой лампы.

Если установка, питаемая от сети трехфазного тока, включается электромагнитным контактором, легко осуществить автоматическое выключение установки при неисправности сети. Как видно из рис. 3, в цепи контроля находится обмотка реле Р. Нормально ток в этой обмотке отсутствует. Ток возникает лишь при обрыве одного из проводов трехфазной сети. При этом реле срабатывает и разрывает своими контактами цепь кнопки «Стоп», контактор К отключает от сети нагрузку, а вместе с этим обесточивает и все цепи контроля. Реле может быть применено любое, так как действие его кратковременное. Во избежание подгорания и «спекания» контактов реле параллельно им подсоединяют искрогасящую цепочку R2C4(порядка 70 ом и 0,03 мкф). Действие устройства автоматического выключения проверяется поочереднымвывертыванием предохранителей или удалением плавких вставок.

В случаях, когда желательно получить в цепи контроля не переменное, а постоянное напряжение, например, для длительного удержания якоря реле постоянного

тока, можно применить любой вентиль (рис. 4): селеновые или купроксные шайбы, германиевый диод. Напряжение для цепи диода снимается с делителя R1R2. Соотношение плеч определяется практически. Следует постепенно увеличивать R2и уменьшать R1 до получения надежного срабатывания реле при отключении любого из проводов сети I, II, III или конденсаторов С1 С2, С3.

Не следует устанавливать напряжение на плече R2 значительно большим, чем это практически необходимо для срабатывания реле, так как надо иметь в виду, что при обрыве не одного, а двух проводов сети напряжение в цепи контроля возрастает вдвое.

Конденсаторы желательно взять с бумажным диэлектриком, испытанные на напряжение 600 в.

Конденсатор С4 в схеме рис. 4 можно применить электролитический, величина его емкости должна быть достаточной для того, чтобы устранить вибрацию якоря реле, обмотка которого питается током однополупериодного выпрямления. Однако значительное увеличение емкости C4 может привести к задержке срабатывания реле.

И. Евтушенко

 

Смотрите также другие полезные материалы для электрика

 

 

radiopolyus.ru

Схемы автоматической защиты трехфазного двигателя при пропадании фазы

   Трехфазные электродвигатели при случайном отключении одной из фаз быстро перегреваются и выходят из строя, если их вовремя не отключить от сети. Для этой цели разработаны различные системы автоматических защитных отключающих устройств, однако они либо сложны, либо недостаточно чувствительны. Защитные устройства можно условно разделить на релейные и диоднотранзисторные. Релейные в отличие от диодно-транзисторных более просты в изготовлении.

   Рассмотрим несколько релейных схем автоматической защиты трехфазного двигателя при случайном отключении одной из фаз питания электрической сети.

   Первый способ (рис. 14). В обычную систему запуска трехфазного двигателя введено дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами Р1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты. При нажатии кнопки «Пуск» через обмотку электромагнита магнитного пускателя МП проходит ток и системой контактов МП1 электродвигатель подклю-

   

   Рис, 14

   частся к трехфазной сети. При случайном отключении от сети провода А реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который системой контактов МП1 отключит двигатель от сети. При отключении от сети проводов В к С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.

   Второй способ (рис. 15). Защитное устройство основано на принципе создания искусственной нулевой точки , образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1—СЗ. Между этой точкой и нулевым проводом О включено дополнительное реле Р с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе электродвигателя напряжение в точке 0′ равно нулю и ток через обмотку реле не протекает. При отключении одного из линейных проводов сети нарушается электрическая симметрия трехфазной системы, в точке O’ появляется напряжение, реле Р срабатывает и контактами Р1 обесточивает обмотку магнитного пускателя—двигатель отключается. Это устройство обеспечивает более высокую надежность по сравнению с предыдущим. Реле типа МКУ, на рабочее напряжение 36 В. Конденсаторы С1СЗ— бумажные, емкостью 4—10 мкФ, на рабочее напряжение не ниже удвоенного фазного.

   Чувствительность устройства настолько высока, что иногда двигатель может отключиться в результате нарушения электрической симметрии, вызванного подключением посторонних однофазных потребителей, питающихся от этой сети. Чувствительность можно понизить, если применить конденсаторы с меньшей емкостью.

   Третий способ (рис. 16). Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной в первом способе. При нажатии кнопки «Пуск» включается реле Р, контактами Р1 замыкая цепь питания катушки магнитного пускателя МП.

   

   Рис. 15

   

   Рис. 16

   Магнитный пускатель срабатывает и контактами МП1 включает электродвигатель. При обрыве линейных проводов В или С отключается реле Р, при обрыве провода А или С — магнитный пускатель МП.

   В обоих случаях электродвигатель выключается контактами магнитного пускателя МП1.

   По сравнению со схемой защитного устройства трехфазного двигателя, рассмотренной в первом способе, это устройство имеет преимущество: дополнительное реле Р при выключенном двигателе обесточено.

   

nauchebe.net

Реле контроля пропадания фаз РПФ

             Реле пропадания фаз РПФ

                 Назначение и принцип действия

      Прибор предназначен для автоматического отключения  потребителей от 3х фазной сети, если произошло пропадание фазы,

если произошло слипание фаз, а также при перекосе фаз более чем на 45 вольт.

      Функции выполняемые прибором. 

1. Определение пропадания фаз.

2. Определение слипания фаз.

3. Определение перекоса фаз.

4. Формирование  временных выдержек необходимых для выполнения функций выполняемых прибором.

 

     Прибор представляет собой электронное устройство  управляющее электромагнитным реле. Устройство производит

необходимые измерения параметров 3х фазной электросети и если параметры сети соответствуют норме, то происходит включение

реле, если нет реле не включается. 

   Аналогично в процессе эксплуатации, если параметры сети не соответствуют норме  реле выключается. Само же выходное

реле подключается к автоматике управления конкретного потребителя (чаще всего к пускателю).

                       Технические характеристики:

1. Допустимое долговременное  напряжение на входных клеммах  прибора 0 — 430 Вольт

2. Коммутируемый  ток выходного реле 10 А

3. Время задержки  выключения 2 — 6 секунд.

4. Время задержки включения после восстановления фазы 10 секунд.

5. Потребляемая мощность не более 0,5  Вт.

6. Корпус прибора из пластика  не поддерживающего горение  со стандартным креплением

    на DIN рейку и занимает место эквивалентное 2м стандартным токовым автоматам.

 

                       Инструкция:

       При подаче 3 фазного напряжения на клеммы прибора  включается выходное реле.

Если произошло пропадание или слипание фаз или  перекос более 45 вольт, через время задержки выходное реле выключается.

После восстановления  не штатной ситуации выходное реле включается через 10 секунд.

2magnita.ru

5 способов защиты от обрыва нуля: двухфазные, трехфазные системы

Всем известно, что ток в электрической сети течет по замкнутому контуру, питая при этом разнообразную бытовую технику и промышленное оборудование. Сеть подачи электроэнергии в частные дома, квартиры и дачи является одним из направлений распределения электричества в глобальной системе энергоснабжения разнообразных объектов. Все это говорит о том, что для питания бытовых электроприборов необходимы как минимум два электрических проводника, которые создадут замкнутую цепь электропитания домашней техники.

Эти проводники называются фазным (L) и рабочим нулевым (N). «Ноль» не опасен для человека при прикосновении к нему, так как на нем отсутствует напряжение сети. Но это не значит, что через него не протекает электрический ток. В идеальном случае, в однофазной сети, величина тока, проходящего через фазный проводник полностью совпадает со значением этого параметра, протекающего через нейтральный провод. В этой статье мы рассмотрим вопрос, причины обрывы или обгорания нулевого проводника, что происходит в случае такой аварийной ситуации, последствия этой аварии и какая защита от обрыва «нуля» способна исключить такое негативное явление.

Внимание! Обгорание нейтрального проводника в трехфазной магистральной линии электроснабжения способен вызвать изменение величины напряжения от минимального до максимального значения в 380 В, а обрыв «нуля» внутренней электропроводки обесточит сеть с появлением фазы на нулевом контакте розетки.

Причины обрыва нулевого проводника

Обрыв или обгорание нейтрального рабочего проводника часто происходит в домах старой постройки, где электрическая сеть была спроектирована на низкую нагрузку не более 2 кВт на отдельную квартиру или дом. В современных условиях насыщенность объектов недвижимости мощной бытовой техникой объектов недвижимости резко увеличилась и электрическая проводка часто не выдерживает таких нагрузок. Где тонко, там и рвется! Чаще всего обгорание «нуля» происходит в месте соединения N-проводника с нулевой шиной в распределительном квартирном щите, но такая авария может произойти и в другом месте, например, на подстанции или в силовом трансформаторе.

Следует различать обрыв нулевого проводника в трехфазной и однофазной сетях. Однофазная электрическая проводка предназначена для энергоснабжения квартир и частных домов непосредственно внутри помещения. До распределительного щита, чаще всего, электроэнергия подается по трехфазной схеме и только в нем происходит разделение на однофазные линии питания. Для дачных поселков, как правило, используется однофазная магистральная линия доставки электроэнергии до потребителя от силового трансформатора. Все эти нюансы влияют на последствия, которые происходят после обрыва или обгорания «нуля».

Как и в однофазной, так и в трехфазной сети может произойти обрыв нейтрального проводника, но последствия будут разные. В любом случае причиной обрыва «нуля» может быть либо перегрузка, либо некачественный монтаж проводки или другие причины: коррозия, механическое повреждение нулевой жилы и так далее. В однофазных сетях «ноль» не склонен к обгоранию, но обрыв может произойти по другим причинам. Трехфазная сеть в большей степени склонна к обгоранию нулевого проводника. Ниже мы рассмотрим вопрос, почему происходит отгорание «нуля» в трехфазной сети.

Внимание! Нейтральный проводник отгорает, как правило, при его плохом контакте с другими элементами сети. Поэтому необходимо уделять особое внимание монтажу нулевой жилы при различных переходах как в распределительном щите, так и в монтажных коробках.

Обрыв нулевого проводника в трехфазной сети

В однофазной электрической сети «нулем» является тот проводник, на котором отсутствует напряжение сети, но ток через него при подключенной нагрузке равен току через фазный провод. В случае трехфазной сети все совершенно по-другому! Главная загвоздка в том, что все сети электропередач построены по трехфазной системе и подключение потребителей выполняется по традиционной схеме «звезда». Вот здесь то и появляется термин «нулевой проводник»! Если нагрузка на каждую фазу одинаковая, то токи всех отдельных фаз компенсируются, так как они сдвинуты на 1/3 по отношению друг к другу. В этом случае, через нейтральный проводник, подключенный к средней точки «звезды», ток не течет и обгореть он не может.

Но это только в идеале! Даже в одной квартире к разным фазам могут быть подключены различные нагрузки, что уж говорить о многоквартирном доме. Невозможно предсказать, какую нагрузку может подключить к сети каждый из потребителей. Один включит одну люстру, запитанную от одной фазы, а следующий подключит несколько электроприборов, сидящих на другой фазе. Все это приводит к колебанию мощности нагрузок, поэтому в определенный момент одна из фаз будет сильно перегружена при отсутствии тока в других фазных проводниках. При таком раскладе в нулевом проводнике возникнет сильный ток, уравнивающий систему, что может привести к обгоранию нуля. Чтобы этого не произошло необходима защита от отгорания «нуля» в трехфазной сети.

Последствия при обрыве «нуля»

Последствия при обрыве нейтрального проводника могут быть совершенно разные. Все зависит от того в какой сети произошло аварийное отключение нуля: трехфазной или однофазной. Рассмотрим оба случая отдельно друг от друга.

  1. Трехфазная сеть. Отгорание или обрыв нейтрального проводника в трехфазной сети может привести к полному перекосу питающих фаз в результате которого на одной линии электропроводки, питающей бытовую технику и осветительные приборы может возникнуть повышенное напряжение в 380 В, а на другой понизиться вплоть до нулевой величины. Перенапряжение, а также снижение напряжения электрической сети, является опасным для любых электроприборов и электронных устройств. Предельные величины напряжения в электропроводке могут вызвать возгорание как самих проводов, так и электроприборов, что приведет к пожару в помещение.

    Важно! Обрыв или отгорание «нуля» в трехфазной сети приводит к большим и непредсказуемым перепадам напряжения, в ту или другую сторону. В результате этого явления могут выйти из строя дорогостоящие бытовые приборы и электронная техника, для которых очень опасны как повышение напряжения, так и его понижение относительно нормального уровня в 220 В!

  2. Однофазная сеть. Совершенно другая картина возникает при обрыве «нуля» в однофазной сети, которая заводится в квартиры и дома от распределительного щита. Каждая линия питания группы осветительных приборов и бытовой техники состоит из двух проводников: «нуля» и фазы. К тому же в большинстве современных многоэтажных домах кабель электропроводки имеет третью жилу для подключения к электроприборам защитного заземления, чего нет в старых постройках. При обрыве «нуля» в однофазной сети на нулевом проводе появляется опасное для человека напряжение в 220 В.

    Важно! Если монтаж заземления в квартире выполнен с нарушениями, то от корпуса электроприбора можно получить удар электрическим током. При правильном заземлении бытовой техники обрыв «нуля» в однофазной сети не принесет никаких негативных последствий, кроме обесточивания помещения и отключения всей бытовой техники и осветительных приборов!

Как мы видим, при обрыве нейтрального провода в любой сети как трехфазной, так и однофазной, может возникнуть ряд негативных и опасных последствий. Что делать, чтобы исключить такое развитие событий? Конечно, выход есть! Необходима защита от отгорания «нуля» или его обрыва! Ниже мы рассмотрим все виды защиты от обрыва или отгорания «нуля» в трехфазных и однофазных сетях.

Защита от обгорания или обрыва нуля

Итак, обрыв и отгорание нейтрального проводника является очень опасным и довольно частым происшествием. Есть ли необходимость в защите электросети от этого негативного явления? Конечно же, есть! Защита от отгорания «нуля» в трехфазной сети позволит вам сохранить свою дорогостоящую бытовую технику в рабочем состоянии. Защита от обрыва «нуля» в однофазной сети обеспечит вашу личную безопасность. Все эти виды обеспечения безопасности человека и бытовых электроприборов от последствий, возникающих при обрыве нейтрального проводника, выполняются с использованием специального оборудования и приемов электромонтажа, которые мы рассмотрим ниже.

  1. Реле максимального и минимального напряжения. Это основное устройство, которое следует использовать для защиты электросетей от обгорания или обрыва нулевого проводника. Применяется на всех типах недвижности. Промышленность изготавливает модели реле напряжения как для однофазных, так и трехфазных сетей. Принцип действия устройства заключается в разрыве цени электроснабжения при отклонении величины напряжения в сети сверх установленных значений.
  2. УЗИП — ограничитель перенапряжения. Это устройство для защиты и отключения оборудования при перенапряжении в электропроводке, возникающего вследствие обрыва или отгорания «нуля», удара молнии и по некоторым другим причинам. В основном используется в частных домовладениях. Принцип работы устройства заключен в увеличении собственного внутреннего сопротивления электротоку при больших перепадах напряжения.
  3. Устройство защитного отключения (УЗО). Такой модуль, имеющий сокращенное название УЗО, способен создать эффективную защиту для человека от удара электрическим током при обрыве нейтрального проводника в однофазных линиях. УЗО мгновенно обесточит сеть при попадании фазы на нулевой провод в том случае, если заземление бытовых приборов выполнено с нарушением ПУЭ (правил устройства электроустановок).
  4. Дифференциальный автомат с расширенными функциями. Дифавтомат — это защитное модульное устройство, позволяющее одновременно отключать фазу и нейтральный провод при возникновении любых аварийных ситуаций. Этот модуль совмещает в своей конструкции автоматический выключатель при КЗ (коротком замыкании) в нагрузке и защитное устройство (УЗО). При обгорании «нуля» в магистральных сетях с тремя фазами и обрыве нулевого провода в однофазных линиях он способен защитить электрические приборы и другую технику от выхода из строя, а человека от удара электротоком.
  5. Многократное повторное заземление. Этот технологический прием способен защитить бытовые приборы и человека от последствий обрыва и обгорания «нуля», но он сложен в исполнении, решает ограниченный спектр задач и применяют его в основном специалисты энергоснабжающих организаций на магистральных линиях электропередач.

Заключение

Полностью застраховать себя от проблем, возникающих в процессе эксплуатации электрических сетей, никто не в состоянии. Даже если электрическая проводка в частном доме, квартире или на даче выполнена с соблюдением всех правил и норм, нейтральный проводник может оборваться или обгореть по независящим от вас причинам. Поэтому заранее позаботьтесь о защите своей бытовой техники и собственной жизни от последствий, которые могут возникнуть вследствие обрыва «нуля»!

Видео по теме

profazu.ru

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

www.findpatent.ru

Схемы автоматической защиты трехфазного двигателя при пропадании фазы

Трехфазные электродвигатели при случайном отключении одной из фаз быстро перегреваются и выходят из строя, если их вовремя не отключить от сети. Для этой цели разработаны различные системы автоматических защитных отключающих устройств, однако они либо сложны, либо недостаточно чувствительны. Защитные устройства можно условно разделить на релейные и диоднотранзисторные. Релейные в отличие от диодно-транзисторных более просты в изготовлении.

Рассмотрим несколько релейных схем автоматической защиты трехфазного двигателя при случайном отключении одной из фаз питания электрической сети.

Первый способ (рис. 14). В обычную систему запуска трехфазного двигателя введено дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами Р1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты. При нажатии кнопки «Пуск» через обмотку электромагнита магнитного пускателя МП проходит ток и системой контактов МП1 электродвигатель подключастся к трехфазной сети.

Рис, 14

При случайном отключении от сети провода А реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который системой контактов МП1 отключит двигатель от сети. При отключении от сети проводов В к С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.

Второй способ (рис. 15). Защитное устройство основано на принципе создания искусственной нулевой точки , образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1—СЗ. Между этой точкой и нулевым проводом О включено дополнительное реле Р с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе электродвигателя напряжение в точке 0′ равно нулю и ток через обмотку реле не протекает. При отключении одного из линейных проводов сети нарушается электрическая симметрия трехфазной системы, в точке O’ появляется напряжение, реле Р срабатывает и контактами Р1 обесточивает обмотку магнитного пускателя—двигатель отключается. Это устройство обеспечивает более высокую надежность по сравнению с предыдущим. Реле типа МКУ, на рабочее напряжение 36 В. Конденсаторы С1СЗ— бумажные, емкостью 4—10 мкФ, на рабочее напряжение не ниже удвоенного фазного.

Чувствительность устройства настолько высока, что иногда двигатель может отключиться в результате нарушения электрической симметрии, вызванного подключением посторонних однофазных потребителей, питающихся от этой сети. Чувствительность можно понизить, если применить конденсаторы с меньшей емкостью.

Третий способ (рис. 16). Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной в первом способе. При нажатии кнопки «Пуск» включается реле Р, контактами Р1 замыкая цепь питания катушки магнитного пускателя МП.

Рис. 15

 

Рис. 16

Магнитный пускатель срабатывает и контактами МП1 включает электродвигатель. При обрыве линейных проводов В или С отключается реле Р, при обрыве провода А или С — магнитный пускатель МП.

В обоих случаях электродвигатель выключается контактами магнитного пускателя МП1.

По сравнению со схемой защитного устройства трехфазного двигателя, рассмотренной в первом способе, это устройство имеет преимущество: дополнительное реле Р при выключенном двигателе обесточено.

www.qrz.ru

Устройство для быстродействующей защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от пропадания фазы питающей сети

 

Использование: в системах электроснабжения, а именно в устройствах релейной защиты трехфазных асинхронных электродвигателей, особенно подъемно-транспортных механизмов. Сущность изобретения: сравнение по фазе токов электродвигателя, сдвинутых на угол в симметричном трехфазном и на угол в однофазном (при пропадании фазы сети) режимах и сравнение по фазе междуфазных напряжений на зажимах электродвигателя, сдвинутых на угол в симметричном трехфазном и однофазном режимах и на угол, близкий или равный при внешних междуфазных коротких замыканиях. 2 ил.

Устройство для быстродействующей защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от пропадания фазы питающей сети (фиг. 1) содержит измерительные трансформаторы тока 1, 2, 3, установленные в каждой фазе на входе электродвигателя, измерительные трансформаторы междуфазных напряжений 4, 5, 6, первичные обмотки которых присоединены к зажимам для подключения к междуфазным напряжениям питающей сети, два — первый (элементы 7, 8, 9) и второй (элементы 10, 11, 12) формирователя последовательностей прямоугольных импульсов напряжений U7-U9 и U10-U12 (фиг. 2) с длительностями положительных полупериодов токов и междуфазных напряжений соответственно две — первую и вторую логические схемы, при этом каждая логическая схема выполнена в виде трех двухвходовых элементов ИЛИ 13, 14, 15 и 16, 17, 18 соответственно, шесть элементов 19, 20, 21, 22, 23, 24 временной задержки, два — первый 25 и второй 26 трехвходовых элемента ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ 27 и исполнительный элемент 28.

При этом вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока 1, 2, 3 через первый формирователь последовательностей прямоугольных импульсов (элементы 7, 8, 9) подключены к первой логической схеме (элементы ИЛИ 13, 14, 15), выходы которой через соответствующие элементы задержки 19, 20, 21 подключены к входам первого трехвходового элемента ИЛИ 25, выход которого подключен к неинверсному входу элемента ЗАПРЕТ 27, инверсный вход которого подключен к выходу второго трехвходового элемента ИЛИ 26, входы которого подключены к выходам соответствующих элементов задержки 22, 23, 24, входы которых подключены к выходам второй логической схемы (элементы ИЛИ 16, 17, 18), входы которой через второй (элементы 10, 11, 12) формирователь последовательностей прямоугольных импульсов подключены к вторичным обмоткам измерительных трансформаторов 4, 5, 6 междуфазных напряжений, а выход элемента ЗАПРЕТ 27 подключен к входу исполнительного элемента 28. Действие устройства для быстродействующей защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от пропадания фазы питающей сети основано на изменении угла сдвига фаз между токами ia, ib; ib, ic; ic, ia и напряжениями Uab, Ubc; Ubc, Uca; Uca, Uab от c.p= 2/3 в трехфазном симметричном режиме до o.p= между двумя из указанных токов при однофазном режиме работы и до (2/3) к.н между двумя из указанных напряжений при двухфазных коротких замыканиях. Устройство действует следующим образом. В нормальном симметричном режиме при указанном угле сдвига фаз c.p= 2/3 длительность прямоугольных импульсов на выходах всех элементов ИЛИ 13-18, формируемых логическим суммированием последовательностей прямоугольных импульсов на выходах элементов 7-9 и 10-12, например импульса U13 = U7 U8 (фиг. 2,а) на выходе элемента 13, логически суммирующего импульсы на выходе элементов 7 и 8, составляет tc.p. = (5/6)/п = (5/6)Tп = 16,66 мс, где п , Tп — угловая промышленная частота и длительность периода промышленного тока соответственно, и меньше времени задержки на срабатывание Tо.з.с. элементов 19-21 задержки tс.р.о.з.с. = TП = 20 мс, например элемента 19 в цепи импульсов напряжения U13. Поэтому на выходах элементов 19-24 временной задержки, т.е. на всех входах логических элементов 25 и 26 и на их выходе, напряжения отсутствуют — логические нули. Устройство не формирует отключающего воздействия на выключатель электродвигателя (U28 = 0). При исчезновении одной из фаз, например фазы C, — наступлении однофазного режима работы электродвигателя угол сдвига фаз между токами двух фаз, например токами ia, ib фаз A и B равен o.p= , и длительность импульсов напряжения U13 = U7 U8 на выходе элемента 13 увеличивается до TП (фиг. 2,б) — возникает непрерывный потенциальный сигнал U13. Он проходит через элемент временной задержки 19 и логический элемент ИЛИ 25 — на неинверсный вход элемента ЗАПРЕТ 27 поступает логическая единица в виде напряжения U13. В связи с генерированием вращающимся электродвигателем ЭДС в обмотке, потерявшей питание, практически равной или близкой и по амплитуде, и по фазе к напряжению исчезнувшей фазы, треугольник междуфазных напряжений на входе электродвигателя практически сохраняется, углы сдвига фаз междуфазных напряжений остаются близкими к c.p= 2/3 [3]. Поэтому как и в нормальном симметричном режиме на выходе логического элемента ИЛИ 26 логический нуль (U26 = 0), поступающий на инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 27 и разрешающий прохождение логической единицы U13 на его неинверсном входе на вход исполнительного элемента 28, спустя время Tо.з.с, формирующего воздействие U28 на отключение выключателя электродвигателя. При внешнем двухфазном коротком замыкании угол сдвига фаз между напряжениями каждой из поврежденных и неповрежденной фазой, например Uab и Ubc при коротком замыкании между фазами C и A, увеличивается до (2/3) к.н . Соответственно увеличивается длительность tk импульса U16 = U10 U11 (фиг. 2, в) на выходе элемента ИЛИ 16, логически суммирующего импульсы U10, U11 на выходах элементов 10, 11, до близкой или равной длительности периода (5/6)Tпk Tп. При времени задержки Tк.з.с на срабатывание элементов задержки 22-24 Tк.з.сk импульс U16 проходит через элемент задержки, в данном случае 22, элемент ИЛИ 26 и поступает в виде напряжения U26 на инверсный вход элемента ЗАПРЕТ 27, не разрешая прохождение на его выход логической единицы U25, поступающей на его неинверсный вход, вследствие увеличения угла сдвига фаз между токами поврежденных фаз двухфазного короткого замыкания, как и при однофазном режиме работы, до т.к= o.p= . Излишнее действие устройства на отключение электродвигателя при внешнем двухфазном коротком замыкании предотвращается. Четкость действия элемента ЗАПРЕТ 27 обеспечивается расширением импульса U26 до непрерывного потенциального за счет задержки Tк.з.в на возврат элементов 22-24: разрыв импульса U16 возможен при к.н и соответственно tkп. При этом потенциальная единица U26 приходит на инверсный вход элемента 27 раньше единицы U25, поступающей на его неинверсный вход, поскольку напряжение, в данном случае Uab, опережает по фазе ток ia (фиг. 2, в). Применение описанного устройства для быстродействующей защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от пропадания фазы питающей сети может повысить их эксплуатационную надежность за счет исключения излишних отключений при внешних двухфазных коротких замыканиях и увеличить надежность и безопасность работы подъемно-транспортных механизмов, нагруженные электродвигатели которых могут опрокидываться при наступлении однофазного режима, вследствие чего возможно падение грузов. При быстродействии отключения электродвигателя рассмотренным устройством обеспечивается соответственно быстродействие электрических тормозов приводов подъемно-транспортных механизмов.

Формула изобретения

Устройство для быстродействующей защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от пропадания фазы питающей сети, содержащее измерительные трансформаторы тока, установленные в каждой фазе на входе электродвигателя, первую логическую схему, первый элемент задержки и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью обеспечения быстродействия и исключения излишних отключений электродвигателей при внешних двухфазных коротких замыканиях в питающей сети, в устройство введены измерительные трансформаторы междуфазных напряжений, два формирователя последовательностей прямоугольных импульсов, два трехвходовых элемента ИЛИ, элемент ЗАПРЕТ, пять элементов задержки и вторая логическая схема, при этом каждая логическая схема выполнена в виде трех двухвходовых элементов ИЛИ, при этом вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока через первый формирователь последовательностей прямоугольных импульсов подключены к первой логической схеме, выходы которой через соответствующие элементы задержки подключены к входам первого трехвходового элемента ИЛИ, выход которого подключен к неинверсному входу элемента ЗАПРЕТ, инверсный вход которого подключен к выходу второго трехвходового элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам соответствующих элементов задержки, входы которых подключены к выходам второй логической схемы, входы которой через второй формирователь последовательностей прямоугольных импульсов подключены к вторичным обмоткам измерительных трансформаторов междуфазных напряжений, первичные обмотки которых присоединены к зажимам для подключения к междуфазным напряжениям питающей сети, а выход элемента ЗАПРЕТ подключен к входу исполнительного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о