Пристрій для захисту трифазного електродвигуна в.ф. короля

Пристрій для захисту трифазного електродвигуна, що містить магнітний пускач із силовими контактами, котушкою і кнопками "Пуск" і "Стоп", установлені в дві фази трансформатора струму, вторинні обмотки яких мають середні виводи, безрезисторний кільцевий фазовий детектор, до діагоналей якого ввімкнені крайні виводи вторинних обгорток трансформатора, і двохвходовий елемент "І", на входи якого ввімкнені середні виводи 36420 можуть бути пробій на корпус, створення небезпечної для життя людей і тварин ситуації, а також і можливої їх загибелі із-за ураження електричним струмом. Як прототип прийнято пристрій для захисту трифазної електроустановки від роботи на двох фазах (а.с. СРСР № 611269 Н02Н 7/08, 1978 р.), який містить установлені в двох різних фазах живильної мережі трансформатори струму, кожний з яких має одну первинну обмотку, а вторинні обмотки мають середні виводи, двовхідний елемент "І", входи якого приєднані до середніх виводів трансформаторів, і вихідний орган, що являє собою котушку реле або магнітного пускача, або контактора, вхід якого ввімкнено до виходу елемента "І". Принцип роботи такого пристрою грунтується на аналізі кута зсуву векторів силових стр умів електроустановки. При нормальному режимі живлячої електроустановки мережі аналізовані трансформаторами, вектори струмів зсунуті один відносно другого на кут 120º і на виході елемента "І" існує дозволяючий сигнал на ввімкнену катушку. Якщо ж вектори струмів, аналізовані трансформаторами струму, збігаються або протилежні, що буває при обриві фази, в якій відсутній трансформатор або ж відсутній вектор струму в одному з трансформаторів, що буває при обриві будь-якої з фаз, в яких трансформатори аналізують вектори струмів, на ви ході елемента "І" встановлюється сигнал заборони на роботу котушки, і електроустановка вимикається. Недоліком у даному пристрої є відсутність захисту при навантаженні опору в електродвигуні, наприклад, внаслідок утворення вологи і накопичення конденсату усередині оболонки герметизованого електродвигуна. Таку оболонку мають абсолютна більшість сучасних електродвигунів, в тому числі і ті, що знаходяться в виробництві. Крім того, застосування пристрою для захисту трифазної електроустановки від роботи на двох фазах на об'єктах агропромислового комплексу, електроустановки якого працюють із заземленою нейтраллю, не забезпечують захист людей і сільськогосподарських тварин від ураження електричним струмом. Тут досить часто має місце пошкодження занулення, яке тривалий час залишається непоміченим. При виникненні замикання на корпус, в тому числі і із-за зволоження ізоляції обмоток, струм замикання на корпус буде багато нижче номінального, захищеного пристроєм електродвигуна. Пристрій при цьому не спрацьовує, тому що кут зсуву між векторами фаз значно не зміниться. На корпусі ж електродвигуна і на металоконструкціях, з якими він знаходиться в електричному контакті, буде існувати небезпечний для життя людей і тварин електричний потенціал. Відмічені недоліки в відомому пристрої для захисту трифазної електроустановки від роботи на двох фазах свідчать, що він має обмежені функції і не забезпечує захист електродвигуна при зволоженні ізоляції його обмоток і вилучає можливість підвищення рівня захисту людей, а також і тварин агропромислового комплексу від ураження електричним струмом. В основу винаходу поставлена задача створення пристрою В.Ф.Короля для захисту трифазного електродвигуна, в якому встановлення введеного додатково векторного інтегратора силових струмів, через який проходять три фази, живлячі електродвигун, дво х порогових елементів, входи яких ввімкнені до виходу інтегратора, послідовно ввімкнених сигнального індикатора і інтегратора електричних імпульсів, вхід якого ввімкнений до виходу першого порогового елемента, елемента "НЕ", вхід якого ввімкнений до виходу другого порогового елемента, послідовно ввімкнених електронного ключа і другого двовходового елемента "І", др угий вхід якого з'єднаний з виходом елемента "НЕ", а перший – з виходом першого елемента “І”, і вихід електронного ключа з'єднаний з котушкою магнітного пускача, причому електронний ключ шунтований кнопкою "Пуск", що забезпечує ввімкнення трьох фаз, живлячих електродвигун, через векторний інтегратор силових стр умів, до виходу якого ввімкнення двох порогових елементів, послідовне вмикання сигнального індикатора і генератора електричних імпульсів, вхід якого ввімкнений до виходу першого порогового елемента, ввімкнення входу елемента "НЕ" до виводу др уго го порогового елемента, послідовне вмикання електронного ключа і другого двовходового елемента "І" та з'єднання його другого входу з виходом елемента "НЕ", а першого – з виходом першого елемента "І", з'єднання виходу електронного ключа з котушкою магнітного пускача і шунтування електронного ключа кнопкою "Пуск", за рахунок цього забезпечується захист трифазного електродвигуна при зволоженні ізоляції його обмоток і вилучається можливість розвитку подальшого замикання на корпус, багаторазово підвищується рівень електробезпечності людей і тварин, що дає і соціальний, і економічний ефект в електроустановці, в якій буде застосовано пристрій В.Ф.Короля для захисту трифазного електродвигуна, за рахунок установлення в ньому векторного інтегратора силових струмів, другого елемента "НЕ", другого елемента "І" та електронного ключа. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрій для захисту трифазної електроустановки від роботи на двох фазах, який містить магнітний пускач із силовими контактами, котушкою та кнопками ''Пуск" і "Стоп", установлені в дві фази трансформатори струму, вторинні обмотки яких мають середні виводи, безрезисторний кільцевий фазовий детектор і двовходовий елемент "І", згідно з винаходом, додатково введені векторний інтегратор силових струмів, через який проходять три фази, живлячі електродвигун, два порогових елементи, настроєних на різні струми спрацювання, перший з яких призначений для видачі інформації про зниження опору ізоляції а другий – на вимикання магнітного пускача, входи яких ввімкнені до виходу інтегратора, послідовно ввімкнені сигнальний індикатор і генератор електричних імпульсів, вхід якого ввімкнений до виходу першого порогового елементу, елемент "НЕ", вхід якого ввімкнений до виходу др угого порогового елемента, послідовно ввімкнені електронний ключ і другий двовходовий елемент "І", др угий вхід якого з'єднаний з виходом елемента "НЕ", а перший – з виходом першого елемента "І", ви хід електронного 2 36420 ключа з'єднаний з котушкою магнітного пускача, причому електронний ключ шунтований кнопкою "Пуск". Уведений векторний інтегратор силових стр умів на виході створює напругу, значення якої пропорційно модулю стр уму від суми векторів силових струмів, споживаних електродвигуном. Причому значення вихідної напруги обернено пропорційно опору ізоляції обмоток на корпус електродвигуна. Таким чином векторний інтегратор силових струмів контролює струм витоку на землю як безперервну функцію від геометричної суми векторів миттєви х значень струмів, протікаючих з електричної мережі до електродвигуна. Два порогових елементи настроєні на різні значення струмів витоку. Поріг першого настроєний на струм витоку, який ще не небезпечний для ізоляції обмоток електродвигуна, але на ви ході з'явився сигнал на вмикання генератора електричних імпульсів і, відповідно, на вмикання сигнального індикатора на миготливе світло. Цим інформується, що електродвигун вимагає технічного обслуговування по відновленню опору ізоляції його обмоток. Поріг другого елемента настроєний на більш високі значення струму витоку, збільшення якого може призвести до пробою на корпус і повної відмови електродвигуна зі створенням небезпечної ситуації для життя людей і тварин. Тому при спрацюванні другого порогового елемента елемент "НЕ" дає заборону на другий вхід уведеного другого елемента "І" і електронний ключ вимикає котушку магнітного пускача і, відповідно, вимикається електродвигун, ліквідуючи тим самим повну його відмову і можливість створення небезпечної ситуації для життя людей і тварин. Отже, уведення в відомий пристрій векторного інтегратора силових стр умів, двох порогових елементів, елемента "НЕ", другого елемента "І", генератора електричних імпульсів і сигнального індикатора, а також і електронного ключа забезпечили реалізацію додаткових функцій, підвищуючи х надійність електроприводів і створення більш високого рівня безпечної експлуатації електроустановок. Суть винаходу пояснюється фігурою, представленою принциповою електричною блоксхемою пристрою В. Ф. Короля для захисту трифазного електродвигуна. Пристрій для захисту трифазного електродвигуна містить блок комутації і трифазної електричної мережі з електродвигуном 2 і представляє собою магнітний пускач із силовими контактами і котушкою, кнопки "Пуск" З і "Стоп" 4, за допомогою яких керується блок комутації, фазочутливий блок 5, що представляє собою ввімкнені в дві фази трансформатором струму 6, вторинні обмотки яких мають середні виводи і є вихідними блока, а до крайніх виводів трансформаторів цих же обмоток ввімкнені діагоналі безрезисторного кільцевого фазового детектора 7, перший двовходовий елемент "І" 8, входи якого ввімкнені до виходів фазочутливого блока 5, векторний інтегратор силових струмів 9, через який проходять три фази, живлячі електродвигун 2, настроєні на різні струми спрацювання, порогові елементи 10 і 11, входи яких з'єднані з виходом векторного інтегратора струмів 9, послідовно ввімкнені сигнальний індикатор 12 і генератор електричних імпульсів 13, вхід якого з'єднаний з виходом першого порогового елемента 10, елемент "НЕ" 14, вхід якого з'єднаний з виходом другого порогового елемента 11, другий двовходовий елемент "І" 15, другий вхід якого з'єднаний з виходом елемента "НЕ" 14, а перший – з виходом першого елемента “І” 8, шун тований кнопкою "Пуск" 3 електронний ключ 16, вхід якої з'єднаний з виходом другого елемента "І" 15, а його вихід через кнопку "Стоп" 4 - з котушкою магнітного пускача, яка міститься в блоці комутації 1. Пристрій для захисту трифазних електродвигунів працює таким чином. Натисненням кнопки "Пуск" 3 котушка магнітного пускача блока комутації 1 вмикає силові контакти і електродвигун 2 через фазочутливий блок 5 і векторний інтегратор силових стр умів 9 з'єднується з електричною мережею. При повнофазному режимі та нормальній ізоляції обмоток електродвигуна 2 на входи другого елемента “І” 15 надходять дозволяючі сигнали, а з його входу на відкриття електричного ключа 16 і цим котушка магнітного пускача залишається ввімкненою після відпускання кнопки "Пуск" 3. Такий режим стає можливим, тому що на обидва входи першого елемента "І" 8 із фазочутливого блока 5 надходять імпульси обох полярностей із виходу елемента 8 на перший вхід другого елемента "І" 15 надходить дозволяючий сигнал. У цей же час сума векторів силових струмів дорівнює нулю і на виході векторного інтегратора 9 і, відповідно, на входах обо х порогових елементів 10 і 11 нульова напруга. Внаслідок цього генератор електричних імпульсів 13 не збуджується і сигнальний індикатор 12 не світиться, на вході елемента "НЕ" 14 нульовий сигнал, а на його виході, з'єднаному з другим входом другого елемента "І" 15 дозволяючий сигнал на роботу електродвигуна 2. В результаті з виходу другого елемента "І" 15 на вхід електронного ключа 16 надходить дозволяючий сигнал на його відкриття і, відповідно, блок комутації залишає ввімкненим електродвигун 2. Зупинка електродвигуна 2 при повнофазному режимі роботи електричної мережі та нормальному стані Ізоляції електродвигуна здійснюється натиском кнопки "Стоп" 4. При анормальному стані електроустановки, наприклад, втраті однієї із фаз електричної мережі, з виходу фазочутливого блока 5 на входи першого елемента "І" 8 надходить або сигнал однієї полярності, при відсутності фази, неконтрольованої фазочутливим блоком 5, або відсутністю сигналу на обох входа х першого елемента ''І" 8, при обриві однієї з фаз, в яких установлені трансформатори струму 6. В результаті цього на перший вхід др угого елемента "І" 15 дозволяючий сигнал не надходить. Відповідно, відсутній дозволяючий сигнал з виходу друго го елемента "І" 15 на відкриття електронного ключа 14. Таким чином, електродвигун 2 блоком комутації 1 вимикається. При зниженні опору ізоляції обмоток електродвигуна 2, наприклад, внаслідок накопичення конденсату в оболонці герметизованого електродвигуна, відбувається витік струму на землю. В результаті сума векторів силового струму стає не рівною нулю. На виході векторного інтегратора силових стр умів 9 в залежності від рівня зниження 3 36420 опору Ізоляції з'являється напруга, пропорційна струму витоку на землю. При значеннях струм у витоку, ще далеко не небезпечному, дія пробою ізоляції струмоведучих частин на корпус електродвигуна 2 або електропроводки між векторним інтегратором силових струмів 9 і електродвигуном 2 на виході векторного інтегратора силових струмів 9 з'являється електрична напруга, під впливом якої спрацьовує перший пороговий елемент 10, яким вмикається генератор електричних імпульсів 13, вихідною напругою якого сигнальний індикатор 12 вмикається на миготливе світло. Цим попереджується, що елек тродвигун або електропроводка потребують технічного обслуговування на відновленні ізоляції. При значеннях струм у витоку, близьких до небезпечних для пробою ізоляції на корпус, значення напруги, що надходить на вхід др угого порогового елемента 11 з інтегратора 9, стає достатнім для спрацювання елемента11. В результаті з виходу елемента "НЕ" 14 на другий вхід другого елемента "І" 15 надходить забороняючий сигнал на роботу електродвигуна 2. Цим замикається електронний ключ 16, і електродвигун 2 блоком комутації 1 вимикається від електричної мережі. Наступним технічним обслуговуванням ізоляція відновлюється і електродвигун знову придатний до роботи. 4 36420 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5