RU1778851C

RU1778851C - Thermal protective device of three-phase electrical machine

Info

Publication number: RU1778851C
Application number: SU914926874A
Authority: RU
Inventors: Георгий Андреевич Бугаев
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский, Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Релестроения
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1992-11-30

Abstract

Использование: электротехника, может быть применено дл осуществлени тепловой защиты трехфазных электродвигателей и других установок. Сущность изобретени : устройство содержит магнитный пускатель с катушкой, два трансформатора тока с первичной и вторичной обмотками, токовое реле с обмоткой и замыкающим контактом, реле напр жени с обмоткой и размыкающим контактом, резистор , причем первичные обмотки трансформаторов выполнены с возможностью включени в две фазы питани машины, а вторичные соединены последовательно между собой, с обмоткой токового реле и позистором, контакт токового реле включен в цепь питани катушки пускател . Пози- стор снабжен тепловым аналогом защищаемой машины, обмотка реле напр жени включена параллельно позистору, а контакт реле включен в цепь питани катушки пускател последовательно с контактом токового реле. При перегрузке машины и достижении температурой позистора критической величины возрастает его сопротивление и падение напр жени , подаваемого на обмотку реле напр жени , которое, срабатыва , размыкает контакт и отключает катушку пускател . 1 ил. li СUsage: electrical engineering, can be used to provide thermal protection for three-phase electric motors and other installations. The inventive device comprises a magnetic starter with a coil, two current transformers with primary and secondary windings, a current relay with a winding and a make contact, a voltage relay with a winding and a make contact, a resistor, and the primary windings of the transformers are designed to be switched on in two phases machines, and the secondary ones are connected in series with each other, with the current relay winding and the resistor, the contact of the current relay is included in the power supply circuit of the starter coil. The positioner is equipped with a thermal analog of the machine being protected, the voltage relay coil is connected in parallel with the posistor, and the relay contact is connected to the starter coil power circuit in series with the current relay contact. When the machine is overloaded and the temperature reaches a critical value, its resistance increases and the voltage drops to the winding of the voltage relay, which, when triggered, opens the contact and disconnects the starter coil. 1 ill. li C

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл осущест- влени тепловой защиты трехфазных электродвигателей и других установок (генераторов , трансформаторов).The invention relates to electrical engineering and can be used to provide thermal protection for three-phase electric motors and other installations (generators, transformers).

Известна схема тепловой защиты электродвигателей . Она содержит два трансформатора тока, термобиметаллическое реле, электронную лампу, трансформатор питани , диоды, конденсаторы, индуктивное сопротивление , резисторы.A known thermal protection circuit of electric motors. It contains two current transformers, a thermo-bimetallic relay, an electronic lamp, a power transformer, diodes, capacitors, inductance, and resistors.

При небольших перегрузках защищаемого двигател устройство срабатывает с выдержкой времени, определ емой темпеXIWith small overloads of the protected motor, the device operates with a time delay determined by the pace XI

х|x |

ратурой статора двигатеп , на котором закреплено термобиметаллическое реле. При больших перегрузках выдержка времени уменьшаетс под действием подогревной обмотки термобиметаллического реле, питаемой от трансформаторов тока через усилительную электронную лампу. Схема обеспечивает также повышение чувствительности защиты при обрыве фазы сети, питающей двигатель.the stator circuit of dvigatep, on which a thermobimetallic relay is mounted. In case of large overloads, the time delay decreases under the influence of the heated winding of the thermo-bimetallic relay supplied from current transformers through an amplifying electron lamp. The circuit also provides an increase in the protection sensitivity in the event of a phase failure in the network supplying the motor.

Недостатки схемы заключаютс в ее сложности и низкой надежности работы, обусловленной как ограниченным ресурсом электронной лампы, так и тем обсто тельством , что лампа перестает работать приThe disadvantages of the circuit are its complexity and low reliability, due to both the limited resource of the electronic lamp and the fact that the lamp stops working when

соwith

обрыве одной из фаз, к которым подключен трансформатор питани схемы.a break in one of the phases to which the power supply transformer is connected.

Наиболее близким по технической сущности к за вленному и прин тым за прототип вл етс устройство дл тепловой защиты трехфазной электрической машины .The closest in technical essence to the claimed and adopted for the prototype is a device for thermal protection of a three-phase electric machine.

Это устройство содержит термодатчик (позистор), управл ющий блок с токовым реле , блок контрол нагрузки, состо щий из двух трансформаторов тока, и элемент контрол обрыва фазы в виде реле напр жени .This device comprises a temperature sensor (posistor), a control unit with a current relay, a load monitoring unit consisting of two current transformers, and a phase loss monitoring element in the form of a voltage relay.

Позистор встраиваетс в оболочку защищаемой машины и нагреваетс совместно с теплом обмотки и током, протекающим через него от трансформаторов тока. Резкое возрастание сопротивлени позистора приводит к отпусканию токового реле и отключению катушек пускател . В случае обрыва фазы А отпускает реле напр жени и переключает свои контакты во вторичной цепи трансформатора тока, сохран функциональную св зь между током машины и. током в цепи позистора.The posistor is built into the shell of the machine being protected and is heated together with the heat of the winding and the current flowing through it from the current transformers. A sharp increase in the resistance of the posistor leads to the release of the current relay and disconnection of the starter coils. In the event of phase A failure, it releases the voltage relay and switches its contacts in the secondary circuit of the current transformer, while maintaining the functional connection between the machine current and. current in the circuit of the posistor.

К недостаткам данного устройства относитс пониженна надежность его работы из-за наличи переключаемых под нагрузкой контактов во вторичной цепи трансформаторов тока, а также усложненность выполнени , обусловленна необходимостью встраивани позистора в обмотку машины и прокладки соединительных проводов между встроенным позистором и ос- тальными элементами устройства, расположенными вне машины.The disadvantages of this device include the reduced reliability of its operation due to the presence of contacts switched under load in the secondary circuit of current transformers, as well as the complexity of execution, due to the need to embed a posistor in the winding of the machine and lay the connecting wires between the built-in resistor and the remaining elements of the device located outside the car.

Цель изобретени заключаетс в упрощении устройства и повышении надежности его работы.The purpose of the invention is to simplify the device and increase the reliability of its operation.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве тепловой защиты трехфазной электрической машины, содержащем магнитный пускатель с катушкой, два трансформатора тока с первичной и вторичной обмотками, токовое реле с обмоткой и замыкающим контактом, реле напр жени с обмоткой и размыкающим контактом, позистор , причем, первичные обмотки трансформаторов выполнены с возможностью включени в две фазы питани , машины, а вторичные соединены последовательно между собой, с обмоткой токового реле и позистором , контакт токового реле включен в цепь питани катушки пускател - позистор снабжен тепловым аналогом защищаемой машины , обмотка реле напр жени включена параллельно позистору, а контакт реле включен в цепь питани катушки пускател последовательно с контактом токового реле.This goal is achieved by the fact that in the thermal protection device of a three-phase electric machine containing a magnetic starter with a coil, two current transformers with primary and secondary windings, a current relay with a winding and a make contact, a voltage relay with a winding and a make contact, a resistor, the primary windings of the transformers are made with the possibility of turning on the two phases of the power supply, the machine, and the secondary windings are connected in series with each other, with the current relay winding and the resistor, the current relay contact a power actuator coil circuit - PTC thermistor provided with the thermal analogue the protected machines voltage relay coil is connected in parallel thermistor and relay contact included in the coil of the actuator supply circuit in series with the current relay contact.

Техническа сущность предложенного устройства защиты заключаетс в использовании влени лавинообразного возрастани падени напр жени на позисторе, питаемом от источника тока, присутствующего в данном устройстве в виде трансформаторов тока. Тот факт, что это лавинообразное возрастание напр жени происходит при определенном пороговом знамении тока, позволил упростить пороговый элемент устройства , выполнив его в виде реле напр жени , обмотка которого включена параллельно позистору. Это вл етс существенным отличием данного устройства, от известных устройств аналогичного назначени , позвол ющим упростить выполнениеThe technical essence of the proposed protection device consists in using the phenomenon of an avalanche-like increase in the voltage drop across the posistor, powered by the current source present in this device in the form of current transformers. The fact that this avalanche-like increase in voltage occurs at a certain threshold current value made it possible to simplify the threshold element of the device by performing it in the form of a voltage relay, the winding of which is connected in parallel with the resistor. This is a significant difference of this device from known devices of similar purpose, allowing to simplify the implementation

устройства и повысить надежность его работы .devices and increase the reliability of its work.

Кроме того, техническа сущность за вленного устройства состоит в использовании зависимости указанного пороговогоIn addition, the technical essence of the claimed device consists in using the dependence of the specified threshold

значени тока от температуры нагрева позистора . Снабжение позистора тепловым аналогом защищаемой машины дает ему возможность воспроизводить с определенной степенью точности температуру обмотки машины и, соответственно, реагировать на нее без встраивани позистора в обмотку машины, исключает необходимость прокладки соединительных проводов между позистором и расположенными вне машиныcurrent values from the heating temperature of the posistor. The supply of a posistor with a thermal analogue of the machine being protected allows it to reproduce with a certain degree of accuracy the temperature of the winding of the machine and, accordingly, respond to it without embedding the posistor in the winding of the machine, eliminates the need for laying connecting wires between the posistor and those located outside the machine

элементами устройства.elements of the device.

Следовательно, снабжение позистора тепловым аналогом также вл етс существенным отличием за вл емого устройства, упрощаемым его изготовление.Consequently, the supply of a thermistor with a thermal analog is also a significant difference between the claimed device and its simplified manufacturing.

На чертеже представлена схема устройства тепловой защиты трехфазной электрической машины.The drawing shows a diagram of a thermal protection device for a three-phase electric machine.

Устройство содержит трансформаторыThe device contains transformers

тока 1 и 2, первичные обмотки которых включены в фазы А и С питани обмотки защищаемой машины 3. Вторичные обмотки трансформаторов 1 и 2 соединены последовательно мужду собой с обмоткой 4current 1 and 2, the primary windings of which are included in the phases A and C of the power supply of the winding of the protected machine 3. The secondary windings of transformers 1 and 2 are connected in series with each other with winding 4

токового реле и позистором 5, снабженным тепловым аналогом 6 защищаемой машины 3, причем, параллельно позистору 5 включена обмотка 7 реле напр жени . Замыкающий контакт 8 токового реле и размыкающий контакт 9 реле напр жени включены последовательно в цепь питани катушки 10 магнитного пускател , коммутирующего своими контактами 11 цепь питани обмотки машины 3. Тепловой аналог 6 может быть выполнен в виде теплоемкого элемента , наход щегос в тепловом контакте с позистором, и теплоизолирующей оболочкой , окружающей позистор и теплоемкий элемент. Посто нна времени и уровень нагрева позистора, снабженного тепловымa current relay and a resistor 5 provided with a thermal analogue 6 of the protected machine 3, and, in parallel to the resistor 5, the voltage relay coil 7 is connected. The closing contact 8 of the current relay and the opening contact 9 of the voltage relay are connected in series to the power supply circuit of the coil 10 of the magnetic starter, which switches the power supply circuit of the winding of the machine 3 with its contacts 11. , and a heat-insulating shell surrounding the posistor and the heat-absorbing element. The time constant and the heating level of a thermistor equipped with a thermal

аналогом, аналогичны этим же параметрам обмотки защищаемой машины.similar, similar to the same parameters of the winding of the protected machine.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

При включении машины 3 контактами 11 пускател по вторичным обмоткам трансформаторов 1 и 2 протекает ток, определ емый геометрической суммой векторов токов указанных обмоток, по модулю равный току фазы В, умноженному на коэффициент трансформации трансформаторов 1 и 2.When the machine is turned on by 3 contacts 11 of the starter, a current flows through the secondary windings of transformers 1 and 2, which is determined by the geometric sum of the current vectors of these windings, modulo equal to the phase B current multiplied by the transformation coefficient of transformers 1 and 2.

Под действием этого тока, протекающего по обмотке 4 токового реле, данное реле срабатывает и замыкает свой контакт 8, обеспечива цепь питани катушки 10 пускател . Указанный ток протекает и по позистору 5, вызыва его нагрев до температуры , соответствующей температуре обмотки машины 3. При отсутствии перегрузки машины 3 температура ее обмотки и температура позистора 5 не достигают критического значени , сопротивление позистора 5 остаетс приблизительно неизменным, а падение напр жени на нем - малым и недостаточным дл срабатывани реле напр жени .Under the influence of this current flowing through the winding 4 of the current relay, this relay operates and closes its contact 8, providing a power supply circuit for the starter coil 10. The indicated current also flows through the posistor 5, causing it to warm up to a temperature corresponding to the temperature of the winding of the machine 3. If there is no overload of the machine 3, the temperature of its winding and the temperature of the posistor 5 do not reach a critical value, the resistance of the resistor 5 remains approximately unchanged, and the voltage drop across it - small and insufficient to operate the voltage relay.

При перегрузке машины 3 температура ее обмотки приближаетс к предельно допустимому значению, а температура позистора 5 достигает критического значени , при котором происходит быстрый рост сопротивлени позистора и лавинообразно возрастает падение напр жени на нем, подающеес на обмотку 7 реле напр жени . Последнее срабатывает, размыка свой контакт 9 и отключа катушку 10 пускател .When the machine 3 is overloaded, the temperature of its winding approaches the maximum permissible value, and the temperature of the posistor 5 reaches a critical value at which a rapid increase in the resistance of the posistor occurs and the voltage drop across it, supplied to the winding 7 of the voltage relay, increases like an avalanche. The latter is triggered by opening your contact 9 and disconnecting the starter coil 10.

В случае обрыва фазы В токи первичных и вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 оказываютс в противофазе, ввиду чего ток в цепи вторичных обмоток этих трансформаторов перестает протекатьчерез обмотку 4 токового реле, последнее возвращаетс , размыкает свой контакт 8 и отключает катушку 10 пускател .In case of phase B failure, the currents of the primary and secondary windings of transformers 1 and 2 are out of phase, as a result of which the current in the secondary winding circuit of these transformers ceases to flow through the winding 4 of the current relay, the latter returns, opens its contact 8 and disconnects the starter coil 10.

При обрыве фазы А или С обеспечиваетс первична обмотка трансформатора тока 1 или 2. В результате этого вторична обмотка этого трансформатора переходит из активного режима генератора в пассивный режим нагрузки и ее импеданс складываетс с сопротивлением позистора 5 и импедансом обмотки 4 токового реле, резко увеличива нагрузку оставшегос в активном режиме трансформатора. Трансформаторы тока 1 и 2 выбираютс маломощными, не имеющими запаса относительно их нормальной нагрузки - позистора 5 и обмотокWhen phase A or C breaks, the primary winding of the current transformer 1 or 2 is provided. As a result, the secondary winding of this transformer switches from the active mode of the generator to the passive load mode and its impedance is added to the resistance of the resistor 5 and the impedance of the winding 4 of the current relay, dramatically increasing the remaining load in active transformer mode. Current transformers 1 and 2 are selected low-power, not having a margin with respect to their normal load - posistor 5 and windings

4 и 7 токового реле и реле напр жени . При этом указанное резкое увеличение нагрузки трансформатора тока значительно перегружает его, снижа ток в цепи вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 до такого4 and 7 current relay and voltage relay. Moreover, the indicated sharp increase in the load of the current transformer significantly overloads it, lowering the current in the secondary circuit of transformers 1 and 2 to such

0 значени , при котором токовое реле возвращаетс , размыкает свой контакт 8 и отключает катушку 10 магнитного пускател .0 value at which the current relay returns, opens its contact 8 and disconnects the coil 10 of the magnetic starter.

Проведенна экспериментальна проверка подтвердила работоспособность схе5 мы устройства.An experimental verification confirmed the operability of the device circuit.

Технико-экономическа эффективность .за вл емого устройства по сравнению с устройством - прототипом по авторскому свидетельству СССР № 1029305 состоит в его Technical and economic efficiency. For an existing device compared to a prototype device according to the USSR copyright certificate No. 1029305 consists in its

0 удешевлении за счет исключени диода, конденсатора и соединительных проводов между позистором и расположенными вне защищаемой машины элементами устройства , упрощении выполнени благодар от5 сутствию необходимости встраивани позистора в обмотку машины и повышении надежности работы в результате изъ ти из вторичной цепи трансформатора тока, переключаемых под нагрузкой контактов.Cheaper due to elimination of the diode, capacitor and connecting wires between the posistor and the device elements located outside the protected machine, simplification of execution due to the absence of the need to integrate the posistor into the winding of the machine and to increase the reliability of operation as a result of removing from the secondary circuit a current transformer switched under load of contacts .

00

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for thermal protection of a three-phase electric machine, comprising a magnetic starter with a coil, two

5 current transformers with primary and secondary windings, a current relay with a winding and a make contact, a voltage relay with a winding and a make contact, a resistor, with the primary transformer transformers being able to turn on the machine’s two phases, and the secondary ones are connected in series between by itself, with a current relay coil and a posistor, the current relay contact is on

5 into the starter coil power supply circuit, characterized in that, in order to simplify the device and increase its reliability, the posistor is in thermal contact with the newly introduced thermal analog of the machine to be protected, the voltage relay coil is connected in parallel with the resistor, and its contact is connected to starter coil power circuit in series with the current relay contact.

,with

L L L

J