ЗАЩИТА ТРЕХФАЗНЫХ ДВИГАТЕЛЕМ ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

Схемы / Прочие схемы
Administrator
1 631
14-04-2017, 20:28
0

Во многой литературе дано описание несложных схем защиты электродвигателей (ЭД) с помощью токового реле, которое включено между нулевой точкой двигателя и нейтралью сети. Одним из недостатков этих схем является то, что они требуют доступа к нулевой точке обмоток ЭД, т.е. двигатель должен иметь шесть выводов. Поскольку ЭД серии 4А мощностью 0,06...0,37 и 0,55...11 кВт имеют только три вывода (С1, С2, С3) при соединении обмоток звездой или треугольником, то область использования предложенных схем защиты ограничена. Кроме того, схемы не имеют задержки во времени на срабатывание защиты.

Схема защиты ЭД (см. рисунок) свободна от указанных недостатков. Искусственная нейтраль создается с помощью трех конденсаторов С1...С3 емкостью 0,01 ...0,033 мкФ с напряжением 400...600 В, которые подключены к входным клеммам ЭД или к выходным клеммам магнитного пускателя (контактора). Резисторы R3, R4 используются как делитель напряжения. Потенциометром R4 можно регулировать уставку срабатывания защиты. Диод VD3 и конденсатор фильтра С4 выполняют функцию однополупериодного выпрямителя, с выходом которого соединены балластный резистор R5 и стабилитрон VD4, предназначенные для параметрической стабилизации напряжения. Транзистор УТ1 выполняет функцию усиления напряжения смещения при несимметричных режимах работы ЭД. Он питается от параметрического стабилизатора напряжения на балластном резисторе R8 и стабилитроне VD5, который вместе с накопительным конденсатором С5 обеспечивает необходимое напряжение питания усилителя при обрыве любой фазы питающей сети. Защита перехода база-эмиттер транзистора УТ1 от повышенного напряжения смещения нейтрали осуществляется стабилитроном VD4. Стабилизатор напряжения транзисторного усилителя питается от двухфазного выпрямителя, собранного на диодах VD1, VD2, которые подключены к фазам А и В сети питания ЭД через резисторы R1, R2 и предохранители Еи. Резисторы R1 и R2 облегчают режим работы диодов VD1, VD2 и повышают их надежность. К двухфазному выпрямителю через тиристорный ключ VS1 подключено электромагнитное реле К1 (исполнительный элемент). Контакты реле К1.1 введены в цепь катушки магнитного пускателя КМ последовательно с блокирующими контактами КМ 1.1. Диод VD6, включенный параллельно с катушкой К1, облегчает работу реле К1 и защищает тиристор УБ1 от ЭДС самоиндукции, которая наводится в цепи реле при его отключении. Катушка магнитного пускателя КМ через кнопки "Стоп" и "Пуск" подключается к фазам А и С сети питания ЭД для повышения надежности работы диодов VD1, VD2 выпрямителя.

Устройство защиты ЭД от несимметричных режимов работает следующим образом. Допустим, что напряжение присутствует на всех трех фазах сети питания ЭД. Во время пуска ЭД при нажатии кнопки "Пуск" трехфазное напряжение питания подается на конденсаторы С1...С3 искусственной нейтрали. При этом напряжение смещения между искусственной и заземленной нейтралью отсутствует, напряжение на резисторе R4 практически равно нулю, транзистор УТ1 и тиристор УБ1 остаются закрытыми, реле К1 обесточено, а его контакты К1.1. в цепи катушки магнитного пускателя КМ остаются замкнутыми, что обеспечивает блокирование кнопки "Пуск" после запуска ЭД. Одновременно через резистор R8 заряжается конденсатор С5 до напряжения стабилизации стабилитрона VD5, что обеспечивает готовность схемы защиты к работе. Поскольку элементы схемы УТ1, УБ1 и реле К1 обесточены, а сопротивление резистора R8 достаточно велико и составляет 51 кОм, то во время работы ЭД практически не потребляет энергии.

При обрыве одной из фаз сети питания ЭД или нарушении симметрии линейных напряжений между искусственной нейтралью конденсаторов С1...С3 и заземленной нейтралью трехфазной сети возникает напряжение смещения нейтрали, часть которого снимается с потенциометра R4, выпрямляется диодом VD3, стабилизируется параметрическим стабилизатором и подается на базу транзистора УТ1. При этом транзистор УТ1 и тиристор УБ1 открываются, срабатывает реле К1 и размыкает свои контакты К1.1 в цепи управления ЭД, катушка магнитного пускателя (контактора) обесточивается, и ЭД отключается от сети питания линейными контактами К. После размыкания линейных контактов магнитного пускателя напряжение смещения нейтрали становится практически равным нулю, транзистор УТ1 и тиристор УБ1 закрываются, реле К1 обесточивается и возвращается к дежурному режиму.

Устройство обеспечивает также блокирование пуска ЭД при обрыве одной из фаз или недопустимом значении несимметрии напряжений трехфазной сети.

С помощью конденсатора С4 осуществляется задержка времени срабатывания устройства при неодновременном замыкании линейных контактов магнитного пускателя (контактора) КМ, а также в случае несимметричных коротких замыканий в электросети. Для повышения надежности работы схемы уставка срабатывания защиты от несимметричных режимов выставляется для режима нерабочего хода ЭД потенциометром R4.

Детали. В устройстве используются резисторы типа МЛТ, переменный резистор типа СП3-16а или СП5-2, диоды УР1, VD2 серии Д211 на 600 В можно заменить на КД105В,Г. Вместо стабистора УР4 типа КС119А с напряжением стабилизации 1,9 В можно использовать стабистор КС107А (2С107А на 0,7 В) и КС11 ЗА (2С113А на 1,3 В), соединив их последовательно. Стабилитрон УР5 типа Д814А с напряжением стабилизации 7...8,5 В можно заменить на два последовательно соединенных стабилитрона типа КС139А. Диод УР6 серии Д226Б или КД105 с любым буквенным индексом. Тиристор УБ1 типа КУ202Н можно заменить на КУ202М, КУ202Л, КУ202К, КУ201Л или унифицированный типа ТИ2-10 класса 4, который имеет корпус практически идентичный корпусу диода КД202. Транзистор УТ1 (п-р-п) типа КТ315 с любым буквенным индексом, его можно заменить германиевым типа МП38 или МП37 с коэффициентом усиления по току 20...30. Конденсаторы С1...С3 типа МБМ или керамические с одинаковым отклонением от номинала. Электролитические конденсаторы С4 и С5 - типа К50-6 на напряжение 10 В. Реле К1 малогабаритное типа РП-21 на напряжение 220 В переменного тока.

Элементы схемы защиты ЭД смонтированы на печатной плате, которая размещена в корпусе промежуточного реле типа РП-24 или РП-25 и подключена к схеме ЭД входными клеммами 1...8.

Устройство опробовано в лабораторных и производственных условиях. Его практическое использование даст возможность значительно повысить надежность работы ЭД во время эксплуатации.