УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ


RU (11) 2104602 (13) C1

(51) 6 H02H7/08 

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

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

(14) Дата публикации: 1998.02.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 93029267/09 
(22) Дата подачи заявки: 1993.06.10 
(45) Опубликовано: 1998.02.10 
(56) Аналоги изобретения: Корогодский В.И. и др. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. - М.: Энергоиздат, 1987, с. 142 - 147. SU, авторское свидетельство, 729729, кл. H 02 H 7/08, 1980. 
(71) Имя заявителя: Норильский индустриальный институт 
(72) Имя изобретателя: Забуга А.Ф. 
(73) Имя патентообладателя: Норильский индустриальный институт 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ 

Использование: изобретение относится к релейной защите. Используется с целью повышения чувствительности работы и уменьшения времени срабатывания защиты при витковых замыканиях и неполнофазных режимов работы электродвигателя. Сущность изобретения: технический результат достигается за счет введения в устройство фильтра напряжения обратной последовательности, выпрямительного моста и исполнительного чувствительного реле, реагирующего на равновесие напряжений. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к релейной защите и предназначено для защиты трехфазных электродвигателей.

Известны устройства, состоящие из токовых реле для защиты электродвигателей, реагирующие на превышение пускового тока двигателей (Ю.Г. Барыбин, Л.Е.Федоров и др.Справочник по проектированию электроснабжения.- М.: Энергоатомиздат,1980,с. 486-487).

Однако такие защиты имеют низкую чувствительность к повреждениям внутри двигателя и позволяют защищать двигатель только при замыкании 65-70% витков его обмотки.

Известны устройства для защиты электродвигателей, основанные на пофазном сравнении комплексных значений (или их фаз) токов со стороны питания двигателя и со стороны его нулевых выводов (В.И.Корогодский и др.Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ.- М.: Энергоатомиздат, 1987,с.142-147).

Однако для осуществления таких защит необходимо, чтобы каждая фаза обмотки статора имела по два вывода - начало и конец, причем концы обмоток фаз были бы выведены каждый на свой, а не на один общий зажим в коробке выводов, что усложняет конструкцию двигателя, требует дополнительной установки трансформаторов тока, и, следовательно, приводит к увеличению его стоимости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, принятым за прототип, является устройство для защиты трехфазного электродвигателя от внешних, внутренних коротких замыканий и анормальных режимов, содержащее промежуточные трансформаторы тока, подключенные к фильтрам тока прямой и обратной последовательности, один из которых подключен к одному выпрямительному мосту, а другой через разделительный трансформатор - к другому выпрямительному мосту, выходы обоих мостов подключены к трем, параллельно включенным исполнительным реле, одноименные концы которых разделены двумя диодами (а.с. N 729729,кл. H 02 H 7/08). Известное устройство позволяет осуществлять защиту двигателя от коротких замыканий (исполнительное реле отсечки), симметричных перегрузок (исполнительное реле перегрузки) и повреждений, сопровождаемых малыми токами обратной последовательности - обрывами фаз, витковых замыканий (исполнительное реле обратной последовательности).

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является низкая чувствительность к витковым замыканиям (В.И.Корогодский и др. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. - М.: Энергоатомиздат,1987, с. 191), а также отстройка срабатывания исполнительного реле обратной последовательности по времени от внешних коротких замыканий, что приводит к увеличению размеров повреждения двигателя при витковых замыканиях.

Указанные недостатки обусловлены тем, что исполнительное реле обратной последовательности подключено на выход своего выпрямительного моста и реагирует на абсолютную величину тока обратной последовательности.

Целью изобретения является повышение чувствительности защиты и уменьшение времени ее срабатывания, а следовательно,и уменьшение размеров повреждения двигателя при витковых замыканиях.

Цель обеспечивается тем, что в устройстве, содержащем фильтр тока обратной последовательности, исполнительные реле токовой отсечки и перегрузки, выход фильтра тока обратной последовательности подключен к одному выпрямительному мосту, согласно изобретению, фильтр напряжения обратной последовательности, выход которого подключен к другому выпрямительному мосту, одни однополюсные выходы обоих мостов соединены между собой, а между другими однополюсными выходами установлено исполнительное реле, чувствительное к равновесию напряжения.

Наличие в схеме вместо фильтра тока обратной последовательности фильтра напряжения обратной последовательности, выход которого подключен к другому выпрямительному мосту, а одни однополюсные выходы обоих мостов соединены между собой, а между другими однополюсными выходами включено исполнительное реле, чувствительное к равновесию напряжений, позволяет повысить чувствительность защиты к витковым замыканиям и уменьшить время ее срабатывания при таких повреждениях, а следовательно,и уменьшить размер повреждения двигателя, в сравнении с прототипом.

Это доказывается следующим:

- на выходе выпрямительного моста, подключенного к выходу фильтра напряжения обратной последовательности, выделяется напряжение, пропорциональное напряжению обратной последовательности:

;

- на выходе выпрямительного моста, подключенного к выходу фильтра тока обратной последовательности, выделяется напряжение, пропорциональное току обратной последовательности: .

Если пренебречь чувствительностью исполнительного реле, чувствительного к равновесию напряжения, то уравнение его срабатывания запишется:



поделив обе части уравнения на U2 KI, получим:

,

где - заданная уставка срабатывания защиты при витковых замыканиях. Следовательно, уставку срабатывания исполнительного реле, реагирующего на витковые замыкания, не нужно отстраивать от внешней несимметрии напряжения, как в прототипе, так как при появлении внешней несимметрии происходит увеличение тока обратной последовательности I2, но соответственно происходит и увеличение напряжения обратной последовательности и их отношение останется меньше уставки срабатывания. Данную уставку не нужно согласовывать по времени с временем срабатывания защит, действующих при внешних двухфазных КЗ (В. И. Корогодский и др.Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. - М.: Энергоатомиздат.1987,с.188-191).

Соответствие технического решения критерию "существенные отличия" доказывается следующим. Известно техническое решение (а.с. N 898549 МКл.3 H 02 H 7/08) с тремя блоками выделения наибольшего и наименьшего из сигналов датчиков напряжения, нелинейным элементом и измерительным органом, к трем выходам которого подключены выходы блоков выделения наибольшего и наименьшего из сигналов датчиков тока; выходы блоков выделения наибольшего и наименьшего из сигналов датчиков напряжения; выход блока выделения наибольшего из сигналов датчиков тока, подключенного через нелинейный элемент. Таким образом, уставка срабатывания измерительного органа автоматически загрубляется при пуске двигателя в условиях несимметрии питающего напряжения до номинального тока двигателя, что существенно снижает чувствительность работы данного устройства. Кроме того, оно сложно в выполнении, что снижает надежность его работы.

В заявляемом решении вместо блока выделения наибольшего и наименьшего из сигналов датчиков напряжения вводится фильтр напряжения обратной последовательности, выпрямительный мост и исполнительное реле, чувствительное к равновесию напряжения, которое реагирует на отношение тока обратной последовательности к напряжению обратной последовательности, т. е. по существу происходит замер величины обратной сопротивлению обратной последовательности двигателя, т. е. и, следовательно, уставка его срабатывания не зависит от величин тока (пускового) и сохраняет свою чувствительность в различных режимах работы. Кроме того, заявляемое устройство проще в исполнении и, следовательно, надежнее в работе.

Таким образом, введение в устройство фильтра напряжения обратной последовательности, выпрямительного моста и исполнительного реле, чувствительного к равновесию напряжения, позволяет избавиться от загрубления уставки срабатывания при пуске двигателя, т.е. у заявляемого технического решения появляются свойства, не совпадающие со свойствами решения по а.с. N 898549,М. Кл.3 H 02 H 7/08, а одна и та же цель достигается разными техническими неэквивалентными средствами.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит исполнительное реле токовой отсечки 1, исполнительное реле перегрузки 2, фильтр тока обратной последовательности 3, к выходу которого подключен выпрямительный мост 4, фильтр напряжения обратной последовательности 5, к выходу которого подключен выпрямительный мост 6. Одни одноименные выходы выпрямительных мостов 4 и 6 соединены между собой, а между другими одноименными выходами выпрямительных мостов 4 и 6 включено исполнительное реле 7, чувствительное к равновесию напряжения. Реле 1,2 и 7 имеют следующие назначения: исполнительное реле 1 срабатывает при трехфазных (симметричных) коротких замыканиях (КЗ) в защищаемом двигателе без выдержки времени; исполнительное реле 2 срабатывает при перегрузке двигателя с независимой выдержкой времени; исполнительное реле 2 срабатывает при витковых замыканиях в обмотке статора двигателя, несимметричных (двухфазных) КЗ, а также при обрыве одной из фаз практически без выдержки времени (задается небольшое, по времени срабатывания, замедление защиты для затухания переходных процессов в элементах схемы защиты).

Напряжение, выделяющееся на выходе выпрямительного моста 4, пропорционально току обратной последовательности, т.е. , где KI - комплексный коэффициент пропорциональности фильтра тока обратной последовательности; I2 - ток обратной последовательности.

Напряжение, выделяющееся на выходе выпрямительного моста 6, пропорционально напряжению обратной последовательности, т.е. , где KU - комплексный коэффициент пропорциональности фильтра напряжения обратной последовательности; U2 - напряжение обратной последовательности.

Устройство работает следующим образом. При возникновении симметричных КЗ в питающем кабеле (линии) или на вводах двигателя (симметричные КЗ в обмотке статора двигателя исключены вследствие конструктивного ее выполнения) срабатывает реле 1 без выдержки времени (токовая отсечка). При возникновении перегрузки двигателя срабатывает реле 2 с независимой выдержкой времени.

При возникновении неполнофазного режима или витковом замыкании в обмотке статора двигателя на выходе выпрямительного моста 4 возникает напряжение , а на выходе выпрямительного моста 6 возникает напряжение .

Если пренебречь чувствительностью исполнительного реле 7, то уравнение его срабатывания можно записать как: , поделив обе части этого уравнения на , получим: ,

где - заданная уставка срабатывания защиты, независящая как от величины абсолютного значения тока обратной последовательности, так и нетребующая загрубления при пуске двигателя, так как она зависит только от величины, обратно пропорциональной сопротивлению обратной последовательности двигателя:



Описанное устройство для защиты трехфазного электродвигателя обеспечивает его защиту от симметричных и несимметричных КЗ, защиту от витковых замыканий в обмотке статора двигателя и его неполнофазного режима, а также защиту от перегрузки.

Предлагаемое устройство прошло лабораторные испытания, которые показали, что дополнительное введение фильтра напряжения обратной последовательности 5, выпрямительного моста 6 и исполнительного реле 7 выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как позволяет повысить коэффициент чувствительности защиты от витковых замыканий и неполнофазных режимов в 2-2,5 раза, снизить выдержку времени срабатывания защиты практически до нуля, что существенно снижает размер повреждения обмотки двигателя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство для защиты трехфазных электродвигателей, содержащее трансформаторы тока, подключенные к входам фильтра тока обратной последовательности, выход которого подключен к выпрямительному мосту, другой выпрямительный мост, исполнительные реле токовой отсечки и перегрузки и исполнительное чувствительное реле, один вывод которого подключен к одному из выходов выпрямительного моста, отличающееся тем, что исполнительные реле токовой отсечки и перегрузки включены последовательно в нулевой провод трансформаторов тока, введен фильтр напряжения обратной последовательности, подключенный к контролируемой сети, а его выход подключен к другому выпрямительному мосту, при этом другой вывод исполнительного чувствительного реле подключен к одноименному выходу другого выпрямительного моста, другие одноименные выходы обоих мостов соединены между собой.




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