УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АСИММЕТРИИ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АСИММЕТРИИ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ


RU (11) 2220488 (13) C2

(51) 7 H02H7/09 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2003.12.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2001124115/09 
(22) Дата подачи заявки: 2001.08.29 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.08.29 
(43) Дата публикации заявки: 2003.06.27 
(45) Опубликовано: 2003.12.27 
(56) Аналоги изобретения: SU 1069056 А, 23.01.1984. RU 2030051 С1, 27.02.1995. RU 2151458 С1, 20.06.2000. SU 1403208 А1, 15.06.1988. SU 1669038 А1, 07.08.1991. GB 2078028 А, 19.05.1981. US 3824430 А, 16.07.1974. US 4542433 А, 17.09.1985. FR 2275922 А, 16.01.1976. DE 4223216 А1, 20.01.1994. ЕР 0671798 А1, 13.09.1995. WO 98/10501 А1, 12.03.1998. 
(71) Имя заявителя: Оренбургский государственный аграрный университет 
(72) Имя изобретателя: Петько В.Г.; Садчиков А.В. 
(73) Имя патентообладателя: Оренбургский государственный аграрный университет 
(98) Адрес для переписки: 460795, г.Оренбург, Челюскинцев, 18, ОГАУ 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АСИММЕТРИИ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных электродвигателей от асимметрии питающего напряжения. Техническим результатом является повышение надежности защиты путем формирования входного и опорного сигналов, пропорциональных непосредственно симметричным составляющим прямой и обратной последовательностей фаз. Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от асимметрии напряжения содержит присоединенные к входу элемента сравнения формирователь входного сигнала и формирователь опорного сигнала, в каждый из которых входят три преобразователя напряжения в ток. Первые преобразователи напряжения в ток выполнены в виде включенных между первым входом и выходом соответствующего формирователя двух последовательно соединенных конденсаторов, точка соединения которых связана с нулевой шиной через резистор. Вторые преобразователи напряжения в ток выполнены в виде включенных между вторым входом и выходом соответствующего формирователя трех последовательно соединенных резисторов, точки соединения которых связаны с нулевой шиной через конденсаторы. Выход формирователя входного сигнала замкнут на нулевую шину через диод, включенный в прямом направлении, первый, второй и третий входы формирователя опорного сигнала присоединены соответственно к первой, второй и третьей фазам сети, а его выход связан с выходом третьего преобразователя напряжения в ток и замкнут на нулевую шину через диод, включенный в обратном направлении, и присоединен к входу элемента сравнения через диод, включенный в прямом направлении. Эквивалентные проводимости первого, второго и третьего преобразователей напряжения в ток относятся друг к другу как 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных электродвигателей от асимметрии питающего напряжения.

Известны устройства для защиты электродвигателей от асимметрии напряжений, содержащие четырехэлементный RC-фильтр обратной последовательности фаз [1], узел формирования опорного сигнала и узел сравнения, например устройство для защиты трехфазного электродвигателя от анормального режима [2]. Общим недостатком таких устройств является то, что их выходной сигнал не имеет непосредственной электрической связи с общей нулевой шиной. Это затрудняет их использование в многоканальных станциях управления и защиты электродвигателей. Кроме того, порог срабатывания таких устройств нестабилен, так как зависит от величины питающего напряжения.

Указанных недостатков лишено устройство для защиты электроустановок от неправильного чередования фаз и асимметрии фазных напряжений [3], содержащее узел формирования входного сигнала в виде фильтра напряжений нулевой и обратной последовательностей фаз, узел формирования опорного сигнала в виде измерительного преобразователя фазных напряжений в ток, подключенные входами к фазам электрической сети, а выходами - к узлу сравнения. Недостатком этого устройства является то, что ток на выходе узла формирования входного сигнала пропорционален не непосредственному признаку асимметрии напряжений (коэффициенту асимметрии или напряжению обратной последовательности фаз), а сумме модулей симметричных составляющих напряжений нулевой и обратной последовательностей фаз, а ток на выходе узла формирования опорного сигнала пропорционален напряжению сети, которое в общем случае содержит симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей фаз.

Цель изобретения - повышение надежности защиты путем формирования входного и опорного сигналов, пропорциональных непосредственно симметричным составляющим обратной и прямой последовательностей фаз.

Указанная цель достигается тем, что формирователь входного сигнала состоит из трех преобразователей напряжения в ток, соединенных в звезду, два из которых поворачивают векторы токов на выходе преобразователей по отношению к приложенным напряжениям таким образом, что ток опережающей фазы поворачивается по часовой стрелке на 120 градусов, ток в отстающей фазе поворачивается на 120 градусов против часовой стрелки, в результате ток на выходе формирователя входного сигнала пропорционален только напряжению обратной последовательности фаз.

Формирователь опорного сигнала, топологически идентичный формирователю входного сигнала и отличающийся порядком подключения к фазам электрической сети, также состоит из трех преобразователей напряжения в ток, соединенных в звезду, два из которых поворачивают векторы токов на выходе преобразователей по отношению к приложенным напряжениям таким образом, что ток опережающей фазы поворачивается на 120 градусов против часовой стрелки, ток в отстающей фазе поворачивается по часовой стрелке на 120 градусов, причем выходной ток формирователя опорного сигнала пропорционален только напряжению прямой последовательности фаз.

Новым в устройстве является то, что токи, поступающие на вход элемента сравнения с выходов формирователей входного и опорного сигналов, пропорциональны только симметричным составляющим напряжений обратной и прямой последовательностей фаз, поэтому устройство реагирует только на заданное соотношение симметричных составляющих напряжений обратной и прямой последовательностей фаз, т.е. на заданный коэффициент асимметрии напряжений, а порог срабатывания устройства не зависит от уровня сетевого напряжения.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для защиты трехфазного электродвигателя от асимметрии питающего напряжения.

К нулевой шине N и фазам А, В, С четырехпроводной трехфазной электрической сети подключено устройство, содержащее формирователь входного сигнала 1, подключенный первым, вторым и третьим входами соответственно к третьей С, второй В и первой А фазам электрической сети, формирователь опорного сигнала 2, подключенный первым, вторым и третьим входами соответственно к первой А, второй В и третьей С фазам электрической сети, и элемент сравнения 3.

Формирователь 1 входного сигнала содержит три преобразователя напряжения в ток 4, 5 и 6, соединенные в звезду, причем первый преобразователь 4 представляет собой два конденсатора 7 и 8, включенные последовательно между первым входом и выходом формирователя 1, общая точка которых подключена к нулевой шине через резистор 9, второй преобразователь 5 содержит три резистора 10, 11 и 12, включенные последовательно между вторым входом и выходом формирователя 1, общие точки которых подключены к нулевой шине через конденсаторы 13 и 14, и третий преобразователь 6 представляет собой резистор 15, включенный между третьим входом и выходом формирователя 1. Выход формирователя 1 присоединен к входу элемента сравнения 3 через выпрямительный диод 16, включенный в обратном направлении, и к нулевой шине через выпрямительный диод 17, включенный в прямом направлении.

Формирователь 2 опорного сигнала содержит три преобразователя напряжения в ток 18, 19 и 20, соединенные в звезду, причем первый преобразователь 18 представляет собой два конденсатора 21 и 22, включенные последовательно между первым входом и выходом формирователя 2, общая точка которых подключена к нулевой шине через резистор 23, второй преобразователь 19 содержит три резистора 24, 25 и 26, включенные последовательно между вторым входом и выходом формирователя 2, общие точки которых подключены к нулевой шине через конденсаторы 27 и 28, и третий преобразователь 20 представляет собой резистор 29, включенный между третьим входом и выходом формирователя 2. Выход формирователя 2 присоединен к входу элемента сравнения 3 через выпрямительный диод 30, включенный в прямом направлении, и к нулевой шине через выпрямительный диод 31, включенный в обратном направлении.

Элемент сравнения 3 выполнен на конденсаторе 32, присоединенном одним выводом к нулевой шине, при этом другой вывод конденсатора является входом элемента сравнения 3.

Эквивалентные проводимости первого 4, второго 5 и третьего 6 преобразователей формирователя 1 соотносятся следующим образом:





Y32=YBX,

где Ybx - величина проводимости преобразователей формирователя 1.

Эквивалентные проводимости первого 18, второго 19 и третьего 20 преобразователей формирователя 2 соотносятся следующим образом:





Y31=YОП,

где YОП - величина проводимости преобразователей формирователя 2.

Соотношение проводимостей

YОП/YВХ=КАдоп,

где КАдоп - допустимый коэффициент асимметрии напряжений, который является порогом срабатывания устройства.

Устройство работает следующим образом: при подаче на вход симметричной системы напряжений ток на выходе формирователя 1 входного сигнала равен нулю, ток на выходе формирователя 2 опорного сигнала пропорционален напряжению прямой последовательности фаз:



при этом конденсатор 32 элемента сравнения 3 заряжен положительно. Это воспринимается исполнительным органом как сигнал, "разрешающий" включение электродвигателя.

Если же симметрия напряжений на входе каким-то образом нарушается, то на выходе формирователя 1 входного сигнала появляется ток, пропорциональный напряжению обратной последовательности фаз:



при этом в случае превышения напряжения обратной последовательности допустимой величины ток на выходе формирователя 1 входного сигнала превысит ток на выходе формирователя 2 опорного сигнала, конденсатор 32 элемента сравнения 3 заряжается отрицательно, это воспринимается исполнительным органом как сигнал на отключение электродвигателя.

Источники информации

1. Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 484 с.

2. Авторское свидетельство СССР 1279012 А1, кл. Н 02 Н 7/09, БИ 47, 1986.

3. Авторское свидетельство СССР 1069056 А, кл. Н 02 Н 7/09; Н 02 Н 3/24, БИ 3, 1984 (прототип). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от асимметрии напряжения, содержащее формирователь входного сигнала, присоединенный первым, вторым и третьим входами к третьей, второй и первой фазам электрической сети, а выходом через диод, включенный в обратном направлении, к входу элемента сравнения, и формирователь опорного сигнала, присоединенный первым, вторым и третьим входами к первой, второй и третьей фазам электрической сети, причем в каждый из формирователей входят первый, второй и третий, представляющий собой резистор, преобразователи напряжения в ток, присоединенные входами к соответствующим входам формирователей, а выход третьего преобразователя, входящего в формирователь входного сигнала, к выходу этого формирователя, отличающееся тем, что первые преобразователи напряжения в ток выполнены в виде включенных между первым входом и выходом соответствующего формирователя двух последовательно соединенных конденсаторов, точка соединения которых связана с нулевой шиной через резистор, вторые преобразователи напряжения в ток выполнены в виде включенных между вторым входом и выходом соответствующего формирователя трех последовательно соединенных резисторов, точки соединения которых связаны с нулевой шиной через конденсаторы, выход формирователя входного сигнала замкнут на нулевую шину через диод, включенный в прямом направлении, выход формирователя опорного сигнала связан с выходом третьего преобразователя напряжения в ток и замкнут на нулевую шину через диод, включенный в обратном направлении, и присоединен к входу элемента сравнения через диод, включенный в прямом направлении, причем эквивалентные проводимости первого, второго и третьего преобразователей напряжения в ток относятся друг к другу как е-j240:е-j120:1.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru