Пристрій для захисту трифазного асинхронного електродвигуна від роботи на двох фазах

1. Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от работы на двух фазах, содержащее три трансформа тора тока с выводами первичных обмоток для включения в питающие провода элект родвигателя, вторичные обмотки которых соединены в размокнутый треугольник и подключены к входам нульоргана. магнит ный пускатель с кнопками "ПУСК" и "СТОП" электродвигателя,отличающееся тем, что в него дополнительно введены датчик несимметрии фазных напряжений, диодный элемент ИЛИ, исполнительный орган, свя занный выходами с катушкой магнитного пускателя, и блок питания нуль-органа и ис полнительного органа так, что выходы дат чика несимметрии фазных напряжений и нуль-органа подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу исполнительного органа, три входа датчика несимметрии фазных напряжений подклю чены к соответствующим клеммам нагрузки магнитного пускателя, вход блока литания соединен с зажимом катушки магнитного пускателя, клемма для подключения нулево го провода трехфазной сети питания явля ется общей точкой датчика несимметрии фазных напряжений, нуль-органа, исполни тельного органа и блока питания, а нуль-орган снабжен узлом задержки срабатывания при запуске электродвигателя. 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что нуль-орган выполнен на транзи сторе, коллектор которого, являющийся вы ходом нуль-органа, соединен через первый резистор с первой шиной питания и через узел задержки срабатывания при запуске электродвигателя, состоящий из последова тельно соединенных первого диода, парал лельно которому подключен второй резистор, и первого конденсатора, соеди нен с общей точкой, эмиттер транзистора подключен ко второй шине питания, а база транзистора, подключенная к общей точке через третий резистор, соединена через по следовательно соединенные первый стаби литрон, второй диод и четвертый резистор с первым входом нуль-органа, вторым входом которого является общая точка, подключен ная через последовательно соединенные второй стабилитрон и третий диод к точке соединения второго диода и четвертого ре зистора, точка соединения первого стаби литрона и второго диода подключена к общей точке через параллельно соединен ные второй конденсатор и пятый резистор, причем полярности подключений первого и второго стабилитронов, а также второго и третьего диодов противоположные. 3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что датчик несимметрии фазных напряжений содержит первый, второй, тре тий резисторы, каждый из которых соединя ет соответствующий вход датчика с его выходом, подключенным к общей точке че рез параллельно соединенные четвертый резистор и диод. 4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что исполнительный орган выпол нен по схеме транзисторного триггера уров С > ю 00 00 о 12881 ня, коллектор первого транзистора которого подключен к шине питающего напряжения через параллельно соединенные катушку электромагнитного реле, первый диод и цепь, образованную из последовательно соединенных первого резистора и второго диода, точка подключений которых соединена через третий диод с базой второго транзистора и через цепь, образованную из последовательно соединенных четвертого диода, параллельно которому подключен второй резистор, и первого конденсатора, подключена к общей точке, коллектор второго транзистора соединен через третий резистор с шиной питающего напряжения и через стабилитрон соединен с базой первого транзистор а, подк лючен ной чер ез ч е твер тый резистор к общей точке, которая через последовательно соединенные второй конденсатор и пятый резистор подключены к базе второго транзистора, эмиттером подключенного к шине опорного напряжения, точка подключения пятого резистора и второго конденсатора соединена с входом исполни тельного органа, эмиттер первого транзистора соединен с шиной напряжения смещ ен ия, а з а м ык ающ и е ко н та к ты электромагнитных реле являются выходами исполнительного органа. Изобретение относится к области низковольтных электрических аппаратов , а именно к устройствам релейной защ иты трехфазных асинхронных электродвигателей переменного тока от работы в неполнофазном режиме. Известно устройство для защиты трех фазного асинхронного электродвигателя от работы на двух фазах, являющееся и наиболее близким по технической сущности к за являемому устройству, содержащ ее три трансформатора тока, включенные обмотками в питающие провода электродвигателя, вторичные обмотки которых соединены в разомкнутый треугольник, магнитный пус катель, снабженный кнопками "ПУСК" и "СТОП" электродвигателя, нуль-орган, входами соединенный с выходами цепи, образо в а нн о й из в то р ич н ых о бм о то к трансформаторов тока, а выходами связанный с катушкой магнитного пускателя. Недостатками известного устройства являются низкая надежность защиты и ограниченная область применения. Низкая надежность защиты здесь объ ясняется тем обстоятельством, что устройство реагирует только на обрывы фаз , происходящие на участке цепи питания двигателя после магнитного пускателя. Если же обрыв происходит на участке цепи питания до магнитного пускателя и в цепи питания имеютс я дру гие нагру зки то ток в цепи , "оборванной фазы" двигателя не исчезает и срабатывание устройства, реагирующего только на исчезновение фазного тока, не происходит. Протекание тока в цепи "оборванной фазы" обусловлено тем обстоятельством, что при обрыве фазы двигателя переходит в генераторный режим работы и подпитывает током параллельно двигателю подключенные (со стороны входов магнитного пускателя) нагрузки. Ограниченную область применения устройство имеет потому, что оно может работа ть то лько с овм ес тн о с м агни тн ым и пускателями, у которых питание катушки производится только фазным напряжением сети и не может работать с весьма распро страненными магнитными пускателями, у которых катушки питаются линейным напряжением сети. В основу изобретения поставлена зада ча создания устройства для защиты трех фазного асинхронного электродвигателя от работы на двух фазах, в котором за счет введения в схему ряда функциональных блоков и за счет новых связей между блоками обеспечивается повышение надежности за щиты двигателя от обрыва фаз, а также обеспечивае тся расширение области 5. Устройство п о п. 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок питания содержит между входом и общей точкой последовательно соединенные первые конденсатор, резистор и стабилитрон, параллельно которому через первый диод подключен второй конденсатор, параллельно которому подключены послед ов а те ль но с о ед и не н н ы е в то р ые резистор, стабилитрон и диод, параллельно первому конденсатору подключен третий резистор, точка соединения вторых конден саторов и резистора подключена к шине пи тающ его напряжения, точка соединения вторых диода и стабилитрона подключена к шине напряжения смещения, а точка соединения вторых резистора и стабилитрона подключена к шине опорного напряжения. . 12881 применения устройства за смет использования его с магнитными пускателями, имеющими различные питающие напряжения катушек. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от работы на двух фазах, содержащем три трансформатора тока с выводами первичных обмоток для включения в питающие провода электродвигателя, вторичные обмотки которых соединены в разомкнутый треугольник и подключены к входам нуль-органа, магнитный пускатель с кнопками "ПУСК" и СТОП" электродвигателя, согласно изобретению дополнительно введены датчик несимметрии фазных напряжений, диодный элемент ИЛИ, исполнительный орган, связанный выходами с катушкой магнитного пускателя, и блок питания нуль-органа и исполнительного органа так, что выходы датчика несимметрии фазных напряжений и нуль-органа подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу исполнительного органа, три входа датчика несимметрии фазных напряжений подключены к соответствующим клеммам нагрузки магнитного пускателя, вход блока питания соединен с зажимом катушки магнитного пускателя, клемма для подключения нулевого провода трехфазной сети питания является общей точкой датчика несимметрии фазных напряжений, нуль-органа, исполнительного органа и блока питания, а нуль-орган снабжен узлом задержки срабатывания при запуске электродвигателя. Именно за счет дополнительного введения датчика несимметрии фазных напряжений, диодного элемента ИЛИ, исполнительного органа, связанного выходами с катушкой магнитного пускателя, и блока питания нуль-органа и исполнительного органа так, что выходы датчика несимметрии фазных напряжений и нуль-органа подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу исполнительного органа, три входа датчика несимметрии фазных напряжений подключены к соответствующим клеммам нагрузки магнитного пускателя, вход блока питания соединен с зажимом катушки магнитного пускателя, клемма для подключения нулевого провода трехфазной сети питания является общей точкой датчика несимметрии фазных напряжений, нуль-органа, исполнительного органа и блока питания, а нуль-орган снабжен узлом задержки срабатывания при запуске электродвигателя и обеспечивается повышение надежности защиты электродвигателя и расширяется область применения устройства. Одним из вариантов выполнения устройства является то, что нуль-орган выпол-5 ней на транзисторе, коллектор которого, являющийся выходом нуль-органа, соединен через первый резистор с первой шиной питания и через узел задержки срабатывания при запуске электродвигателя, состоя10 щий из пос ледовательно соединенных первого диода, параллельно которому подключен второй резистор, и первого конденсатора, соединен с общей точкой, эмиттер транзистора подключен ко второй шине пи15 тания, а база транзистора, подключенная к общей точке через третий резистор, соединена через последовательно соединенные первый стабилитрон, второй диод и четвертый резистор с первым входом нуль-органа, 20 вторым входом которого является общая точка, подключенная через последовательно соединенные второй стабилитрон и третий диод к точке соединения второго диода и четвертого резистора, точка соединения 25 первого стабилитрона и второго диода подключена к общей точке через параллельно соединенные второй конденсатор и пятый резистор, причем полярности подключений первого и второго стабилитронов, а также 30 второго и третьего диодов противоположные. Другим вариантом выполнения устройства является то, что датчик несимметрии фазных напряжений содержит первый, вто35 рой, третий резистор, каждый из которых соединяет соответствующий вход датчика с его выходом, подключенным к общей точке через параллельно соединенные четвертый резистор и диод. 40 Вариантом исполнения устройства является то, что исполнительный орган выполнен по схеме транзисторного триггера уровня, коллектор первого транзистора которого подключен к шине питающего напря45 жения через параллельно соединенные катушку электромагнитного реле, первый диод и цепь, образованную из последовательно соединенных первого резистора и второго диода, точка подключений которых 50 соединена через третий диод с базой второго транзистора и через цепь, образованную из последовательно соединенных четвертого диода, параллельно которому подключен второй резистор, и первого конденсатора, 55 подключена к общей точке, коллектор второго транзистора соединен через третий резистор с шиной питающего напряжения и через стабилитрон соединен с базой первого транзистора, подключенной через четвертый резистор к общей точке, которая 12881 через пос ледовательно соединенные вто рой конденсатор и пятый резистор подклю чены к базе второго транзистора, эмиттером подключенного к шине опорного напряжения, точка подключения пятого резистора и второго конденсатора соединена с входом исполнительного органа, эмиттер первого транзистора соединен с шиной напряжения смещения, а замыкающие контакты электромагнитного реле являются выходами ис полнительного органа. Вариантом исполнения устройства является то, что блок питания содержит между входом и общей точкой последовательно соединенные первые конденсатор, резистор и стабилитрон, параллельно которому через первый диод подключен второй конденсатор, параллельно которому подключены послед о в а те льн о с ое д ин е н н ы е в то р ые резистор, стабилитрон и диод, параллельно первому конденсатору подключен третий резистор, точка соединения вторых конденсаторов и резистора подключена к шине питающ его напряжения, точка соединения вторых диода и стабилитрона подключена к шине напряжения смещения, а точка соединения вторых резисторов и стабилитрона подключена к шине опорного напряжения. На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - схема блока питания устройства; на фиг.З - схема датчика несимметрии фазных напряжений; на фиг.4 показана схема нуль-органа; на фиг.5 показана схема элемента ИЛИ; на фиг.б показана схема исполнительного органа. Устройство (фиг.1) содержит клеммы А, В, С, предназначенные для подключения устройства к фазам питающей сети, клемму О, предназначенную для подключения устройства к нулевой точке сети и являющейся общей точкой - устройства и клеммы А н, Вн, Сн, предназначенные для подключения трех фазного асинхронного электродвигателя М к устройс тву. Клеммы сети А, В, С соединены с соответствующими клеммами нагрузки Ан, Ви, Сн, через пос ледовательно соединенные полюсные замыкающие контакты магнитного пускателя 1, катушка которого снабжена кнопками "СТОП" 2 и "ПУСК" 3 и первичные обмотки трансформаторов тока 4 с ферромагнитными сердечника м и, в то р и чн ы е о бм о тк и к о то р ых соединены между собой по схеме разо мкнутого треугольника, а выводы цепи, обр аз о ва н н о й и з в то р и чн ы х о бм о ток трансформаторов тока 4,подключены к входам нуль-органа 5. Выходы нуль-органа 5 и датчика несимметрии фазных напряжений 6, входы которых подключены к выходным зажимам полюсов магнитного пускателя 1, 8 подключены к входам диодного элемента ИЛИ 7, выходом соединенного со входом исполнительного органа 8, замыкающими контактами соединяющего клемму В с пер5 вым зажимом катушки магнитного пускателя 1. Второй зажим катушки магнитного пус кателя 1 (например, питаемой линейным напряжением сети) подключен через блок 10 питания 9 к клемме 0 и, через последовательно соединенные кнопки "ПУСК" 3, пар а лле льн о к о то р о й п одк люч е н ы вспомогательные контакты магнитного пускателя 1, и "СТОП" 2, подключен к клемме А. 15 Общие точки нуль-органа 5, датчика несимметрии фазных напряжений 6 и исполнительного органа 8 подключены к клемме 0, а выходные шины блока питания 9 связаны с цепями питания нуль-органа 5, снаб20 женного узлом задержки срабатывания при запуске двигателя М, и исполнительного органа 8. Блок питания 9 (фиг.2) содержит между входом и общей точкой последовательно со25 единенные конденсатор 10, резистор 11 и стабилитрон 12, параллельно которому через диод 13 подключен фильтрующий кон денсатор 14. Параллельно конденсатору 10 подключены высокоомный разрядный рези 30 стор 15, а параллельно конденсатору 14 подключена цепь, образованная из пос ле довательно соединенных резистора 16, стабилитрона 17 и диода 18. Точка соединений диода 13 и резистора 16 подключена к шине 35 питающ его напряжения Е, точка соединений резистора 16 и стабилитрона 17 подключена к шине опорного напряжения Uon, а точка соединений стабилитрона 17 и диода 18 подключена к шине напряжения сме40 щения (запирающего напряжения) UCM. Датчик несимметрии фазных напряжений 6 (фиг.З) содержит первый резистор 19, второй резистор 20 и третий резистор 21, 45 которые соединяют входы датчика с его выходом, подключенным к общей точке через четвертый резистор 22 с параллельно подсоединенным защитным диодом 23 [2]. Нульорган 5 ( фиг.4) содержит транзи50 стор 24, коллектор соединенный с выходом нуль-органа 5, который через первый резистор 25 подключен к шине питающ его на п ря же н и я Е и ч е ре з у зе л з ад е р жк и срабатывания нуль-органа 5 при запуске 55 двигателя М подключен к общей точке. Этот узел задержки состоит из последовательно соединенных первого диода 26 и первого конденсатора 27, причем параллельно диоду 26 подключен второй разрядный рези стор 28. . 12881 10 Эмиттер транзис тора 24 подключен к - режим отключения двигателя М от сети шине напряжения U CM, а база транзис тора при обрыве фазного провода на участке се 24 подключена через третий резис тор 29 к ти пос ле магнитного пускателя 1; общей точке и подключена через последоварежим отключения двигателя М от тельно с оединенные первый с табилитрон сети 30, второй диод 31 и четвертый резис тор 32, 5 при обрыве фазного провод а на учас тке се к первому вх оду нуль-органа 5, вторым вх о- ти до магнитного пускателя 1. дом которого является общая точка. Точка В режиме запуска двигателя М ус тройство соединений первого с табилитрона 30 и вто- на фиг. 1 работает следующим образом. При рого д иода 31 подключена к общей точке нажатии оператором (обс луживающим 10 через параллельно с оед иненные второй устройс тво) кнопки "ПУСК" 3 на вход ы блока фильтрующий конд енс атор 33 и пятый раз- питания 9 под ается переменное напряжение ряд ный резис тор 34, а точка с оединений фазы А, в резу льтате чего на выход ных ш инах второго диода 31 и четвертого резис тора 32 блока питания 9 появляются пос тоянные подключена к общей точке через последоваПИТаЮЩИе Напряжения Е, Uon. UCM тельно соед иненные третий диод 35 и вто- 15 (где E>U n>UcM), поступающ ие на входы пиO рой с табилитрон 36, причем полярнос ти тания нуль-органа 5 (напряжение Е и UCM) И под ключений второго д иод а 31 и третьего исполнительного органа 8 (напряж ение Е, Uon. диод а 35, а также первого и второго с табиUCM). В начальный момент времени, когда еще не литронов 30 и 36 противоположная. замкну лись контакты магнитного Элемент ИЛИ 7 (фиг.5) с одержит д ва 20 пускателя 1, начинаетс я мед ленный заряд диод а 37 и 38, соединяющие соответс твую- первого конденсатора 27 (через первый рещие вход ы э лемента ИЛИ 7 с его выход ом. зистор 25) и первый д иод 26 в ну ль-органе 5 и Исполнительный орган 8 (фиг. 6) имее т первого конд енс атора 51 (через первый вход, подключенный к общей точке через резис тор 50 и четвертый диод 52) в исполнивторой фильтрующий конд енсатор 39 и под 25 тельном органе 8 В резу льтате э того в исключенный через пятый резис тор 40 к базе полнительном органе 8 первый транзис тор 44 второго транзистора 41, эмиттером подклю - устанавливается во включенное сос тояние и ченного к ш ине опорного напряжения Uon, через катушку э лектромагнитного реле 47 а коллектором подключенного через третий начинает протекать ток. Пос лед нее й 30 резис тор 42 к шине питающего напряж ения приводит к замыканию контактов реле 47, к Є и подключенного через с табилитрон 43 к под аче линейног о напряжения с ети Uae базе первого транзис тора 44, соед иненной (между фазами А и В) на катушку магнитного с общей точкой через четвертый резис тор пускателя 1 к замыканию силовых контактов 45. магнитного пускателя 1 и протеканию токов Эмиттер первого транзис тора 44 под - 35 в первичных обмотках транс форматоров тока ключен к шине напряжения смещения U CM, 4, а также к замыканию вспомогательных а коллектор первого транзис тора 44 под - контактов магнитного пускателя 1, шунтирующих ключен, через параллельно с оед иненные кнопку "ПУСК" Зик переходу катушки первый д иод 46 и катушку электромагнитномагнитного пускателя 1 и блока питания 9 в го реле 47, к ш ине питающего напряж ения 40 режим самопитания. Пос ле протекания тоЕ и подключен через вс тречно соединенные ков в первичных обмотках транс форматоров второй и третий диод ы 48 и 49, к базе второ- тока 4 и пос ле нарас тания напряж ения на го транзис тора 41. Точка с оединений д ио- втором конденсаторе 33 нуль-органа 5 до д ов 48 и 49 под ключена, через первый напряжения пробоя первого с табилитрона резис тор 50, к шине питающего напряжения 45 30 начинает протекать пос тоянный ток в Ё и подключена к общей точке через пос ле- базе транзис тора 24, что привод ит к вклю довательно с оединенные первый конденс ачению транзис тора 24 и разряду первого тор 51 и диод четвертый 52, параллельно конд енсатора 27 через второй разряд ный которому подключен резис тор 53. Вых ода- резис тор 28 и включенный транзис тор 24. ми исполнительного органа 8 являются за- 50 После замыкания с иловых контактов маг мыкающ ие контакты э л ектр омагни тного нитного пускателя 1 на вход ы д атчика нереле 47, с лужащие д ля управления магнит- с им м е тр и и фа з н ых н а п ряж е н и й 6 ным пускателем 1. пос ту пают фазные напряжения с ети. Ес ли Работу устройства для защиты трех фазнес имметрия э тих фазных напряжений не ного ас инх ронного электродвигателя от ра55 превышает д опус тимую величину д о норботы на двух фазах на фиг.1 характеризуют мальной работы двигателя М, то амплитуда следу ющие три режима: выпрямленного (с помощью диода 23) падения - режим запуска двигателя М при нали- напряжения на четвертом резисторе 22 буд ет чии вс ех трех фаз в сети питания; меньше опорного напряжения Uon и первый транзис тор 44 исполнительного ор 11 12881 гана 8 пос ле замыкания силовых контактов магнитного пускателя 1 будет оставаться во включенном сос тоянии и первый конд енс атор 51 в исполнительном органе 8 буд ет разряжаться через второй резис тор 53, второй диод 48 и включенный первый транзистор 44. Третий д иод 35 и второйс табилитрон 36 в нуль-органе 5 с лужат д ля обеспечения перемагничивания серд ечник ов транс форматоров тока 4 по с имметричным циклам (чтобы площадь петель гистерезиса, образуемых при протеканиях полуволн фазных ток ов по л ож и те ль н ой и о тр иц а те ль н ой полярнос ти, были прак тически одинак овыми). С э той целью напряжения пробоя первого и в торого с та бил и тронов 30 и 36 должны быть одинак овыми. Если теперь произойдет обрыв фазного провод а на учас тке сети после магнитного пускателя 1 (например, в фазе В на учас тке пос ле к леммы В и соответс твующ ей к леммой двиг ателя М), то в фазах А и В начну т течь токи, одинак овые по величине, но противоположные по полярнос ти. При э том подзаряд второго конд енсатора 33 ну ль-органа 5 импу льсами вторичных токов трансформа торов тока 4 прек ра ти тс я, база транзис тора 24 обес точится, транзис тор 24 выключится, произойдет заряд первого конденсатора 27 нуль-органа 5 через диод 26 и первый резис тор 25, а также произойд ет заряд второго конд енс атора 39 через первый резис тор 25 ну ль-органа 5 и диод 38 элемента ИЛИ 7. Как только напряжение на втором конд енсаторе 39 в исполнительном органе 8 превысит напряжение Uon» лавинообразно включитс я второй транзис тор 41 (так как в схеме исполнительного органа 8 обес печиваетс я положительная обратная связь) и выключится первый транзис тор 44. Пос леднее привед ет к обес точиванию катушки реле 47, размыканию его контактов и, как следс твие, привед ет к обес точиванию катушки магнитного пускателя 1, размыканию его контактов и к отключению двигателя М от с ети. 12 фазных напряжений, или при обрыве фазно* го провода в с ети на учас тке сети до магнитного пу с кателя 1, когд а из-за на личия параллельных нагру зок , под ключенных к 5 вход ным к леммам А, В, С, обрыв фазного провода не привод ит к исчезновению фаз ного тока в цепи д вигателя М и, как с ледс тви е, н е п р ив од и т к с р а б а ты в а н ию ну ль-органа 5, происх од ит с ледующим об10 разом. А мплитуд а выпрямленного д иод ом 23 падения напряж ения на четвертом резисторе 22 датчика нес имметрии фазных напряж ений 6 с тановитс я больш ей опорного напряжения Uon и, когд а напряжение на 15 втором конд енс аторе 39 ис полнительного органа 8, заряжаемого через д иод 37 Элемента ИЛ И 7, превыс ит опорное напряж ение Uon, сработает исполнительный орган 8. Пос лед нее, как у же было сказано ранее, 20 привед ет к лавинообразному выключению первого транзис тора 44, следс твием которого и будет отключение двигателя М от сети. Б лагод аря применению в ус тройс тве 25 (фиг.1) исполнительного органа 8 с замыкающими контактами в цепи управления магнитным пускателем 1, д анное ус тройс тво можно использовать совмес тно с магнитными пус кателями различных типов (с точки 30 зрения питающих напряжений катуш ек пускателей). В час тнос ти, для того чтобы расс матриваемое ус тройс тво ис пользовать совмес тно с магнитным пускателем 1, у которого катушка пред назначена для питания 35 не линейным, а фазным напряж ением, достаточно вых од '^"исполнительного органа подключить не к клемме В (как это пок азано на фиг.1), а к клемме 0. Таким образом, заявляемое устройс тво 40 обес печ ивает более над ежную защиту двигателя от обрыва фаз (обеспечивает защиту * при обрыве фазного провод а не только на участке сети после магнитного пускателя, но и на учас тке с ети д о магнитного пускателя, 45 когд а со с тороны входов ус тройс тво Под ключения параллельно нагрузки) и имеет рас ш иренну ю облас ть пр именен ия (его можно использовать с овмес тно с магнитныОтключение двигателя М от с ети при ми пускателями, имеющими различные пивозник новении нед опустимой несимметрии 50 тающ ие напряжения кату шек). О 2 У 18831' 12881 Фиг.З й 6 С ЯРш.2 ї-пза Фиг.5 Ф