устройство для защиты электроустановок трехфазной сети при повреждении нулевого провода

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ НУЛЕВОГО ПРОВОДА, содержащее первое и второе реле каждой фазы, общую шину соединения трехфазной нагрузки в виде электроустановок и шину фазной линии, причем первые выводы обмоток реле имеют общую точку соединения, отличающееся тем, что оно содержит командную кнопку, замыкающие контакты которой включены в электрическую цепь между общей точкой соединения вторых выводов обмоток реле и общей точкой соединения размыкающих контактов второго реле и замыкающих контактов первого реле, крайние контакты которых подключены соответственно к шине фазной линии и к общей точке соединения вторых выводов обмоток реле, подключенных к одному выводу фазной нагрузки, другой вывод которой подключен к общей точке соединения первых выводов обмоток реле и к общей шине соединения трехфазной нагрузки, причем порог срабатывания первого реле равен U/ + U_o, а порог срабатывания второго реле имеет значение U/ - U_o, контакты первого и второго реле имеют задержку на размыкание, где U - фазное напряжение, а U_o - допустимое отклонение напряжения от номинального для электроустановки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроавтоматике и может быть использовано в трехфазных электрических сетях энергоснабжения с нулевым проводом для защиты электроустановок, например электродвигателей бытовых холодильных агрегатов, при повреждении нулевого провода.

Известно устройство для защиты электроустановок от ненормальных значений параметров электрической цепи, содержащее последовательно соединенные между собой вентиль, трансформатор тока, измерительный двухвходовый блок, формирующий блок, одновибратор и исполнительный орган, выход которого подключен ко входу сигнализатора срабатывания и к управляющему входу вентиля [1] . Второй вход измерительного блока подключен через трансформатор напряжения к шине контролируемой электрической цепи. С помощью элементов И, НЕ и линии задержки контролируется исправное состояние блоков измерения и формирования, а также запрещается автоматический повторный запуск устройства. Недостаток известного устройства состоит в сложности его конструкции и эксплуатации из-за наличия большого количества в его составе функциональных блоков и необходимости контролировать включенное состояние сразу нескольких сигнализаторов.

Наиболее близким техническим решением является устройство для защиты трехфазных электроустановок от ненормальных режимов работы, содержащее трехфазную нагрузку, трехфазный трансформатор тока, три выпрямителя, выходы которых подключены к соответствующим трем реле с рабочей и тормозной обмоткой каждое, размыкающие контакты которых включены по одному в каждую соответствующую фазу [2]. При появлении ненормальной работы в любой из трех фаз электроустановок срабатывает соответствующее реле, размыкающие контакты которого отключают эту фазу.

Недостаток прототипа состоит в низких эксплуатационных свойствах, т.к. исполнительные реле срабатывают при появлении только предельно крайних ненормальных режимов работы электроустановок, связанных с коротким замыканием или обрывом любой из фаз. Промежуточные вариации питающего напряжения трехфазной сети в диапазоне, не превышающем крайних предельных значений могут иметь место сколько угодно длительное время, в течение которого электроустановка может выйти из строя. Например, при повреждении нулевого провода длительное время нагрузка трехфазной сети может симметрироваться через общую шину соединения этой нагрузки самостоятельно. При этом значения фазных напряжений изменяются случайным образом, выводя из строя то одну, то другую электроустановку соответствующей фазной нагрузки, какой может быть бытовые холодильные агрегаты компрессорного типа. Электродвигатель такого бытового холодильника при пониженном напряжении питания не запускается надежно в работу с помощью своего пускового реле, вызывая опасный перегрев его рабочих обмоток, а при повышенном фазном напряжении происходит повреждение либо пускового реле, либо пусковой обмотки электродвигателя компрессора бытового холодильника.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств устройства путем автоматического отключения электроустановок при изменении питающего фазного напряжения в пределах, превышающих заданные допусковые значения при исправном нулевом проводе.

Сущность изобретения заключается в тем, что, кроме известных и общих узлов и блоков, а именно: первого и второго реле каждой фазы, общей шины соединения трехфазной нагрузки и шины фазной линии, причем первые выводы обмоток первого и второго реле имеют общую точку соединения, предлагаемое устройство содержит командную кнопку, замыкающие контакты которой включены в электрическую цепь между общей точкой соединения вторых выводов обмоток первого и второго реле и общей точкой соединения размыкающих контактов второго реле и замыкающих контактов первого реле, крайние контакты которых подключены соответственно к шине фазной линии и к общей точке соединения вторых выводов обмоток реле, подключенных к одному выводу фазной нагрузки, другой вывод которой подключен к общей точке соединения первых выводов обмоток реле и к общей шине соединения трехфазной нагрузки, причем уровень срабатывания первого реле равен + U_o + U_o, а уровень cрабатывания второго реле имеет значение U U-U_o - U_o, размыкающие контакты второго реле имеют задержку на размыкание, а замыкающие контакты первого реле имеют задержку на размыкание, где U - фазное напряжение, а U_o - допустимое отклонение напряжения от номинального для электроустановок. В результате сопоставительного анализа известных и предложенных признаков можно сделать вывод, что предложенный объект изобретения обладает существенной новизной, за счет которой достигается новый положительный эффект, а именно: улучшаются эксплуатационные свойства устройства для защиты электроустановок трехфазной сети при повреждении нулевого провода.

На чертеже изображена электрическая схема предложенного устройства для одной из трех фазных нагрузок, где обозначено: 1 и 2 - пороговые реле с замыкающим 3 и размыкающим 4 контактами соответственно и уровнями срабатывания, равными ^{+ U}o + U_o и U U-U_o - U_o соответственно; 3 - командная кнопка с замыкающими контактами; 6 - нагрузка одной из трех фаз, например электроустановка в виде бытового холодильника компрессорного типа; 7 и 8 - общая и фазная шины трехфазной системы энергоснабжения с нулевым проводом соответственно.

На чертеже показано, что в статистике в исходном состоянии общая шина 7 подключена к одним обмоткам реле 1 и 2 и к одному выводу нагрузки 6 непосредственно, а фазная шина 8 подключена к другому выводу нагрузки 6 и другим выводам обмоток реле 1 и 2 через последовательно соединенные между собой размыкающие и замыкающие контакты реле 2 и 1 соответственно. Общая точка соединения контактов реле подключена через замыкающие контакты командной кнопки 5 к общей точке соединения других выводов обмоток реле 1 и 2. Замыкающий контакт 3 имеет задержку на размыкание, и размыкающий контакт 4 имеет задержку на размыкание.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При номинальном значении фазного напряжения U в пределах допуска U_o после нажатия командной кнопки 5 включается реле 1 с низким уровнем срабатывания по цепи, составленной из элементов: 8-4-5-1-7. Реле 1 самоблокируется с помощью своих замыкающих контактов 3 по цепи: 8-4-3-1-7 и подключает шину 8 фазы к одному выводу электроустановки 6 через контакты 4 и 3, к другому выводу которой общая шина 7 подключена непосредственно.

При обрыве нулевого провода фазное напряжение на выводах электроустановки 6 любой из трех фаз изменяется случайным образом, что приводит к поломке этих электроустановок 6. Предлагаемое устройство защищает электроустановку 6 от включения в работу трехфазную сеть с оборванным ее нулевым проводом. Например, при увеличении фазного напряжения выше порога U U-U_o - U_o срабатывает реле 2, которое, спустя время задержки, своим размыкающим контактом 4 отключит электроустановку 6 от поражающего действия фазного напряжения. Время задержки на размыкание контактов 4 предназначено для исключения ложных срабатываний реле 2 при появлении кратковременных безопасных пиков и всплесков фазного напряжения, которые обычно выравнивает нулевой провод.

При уменьшении фазного напряжения ниже порога + U_o + U_o реле 1 отключается и контакты 3, спустя время задержки на размыкание, отключают нагрузку 6 от нежелательного воздействия пониженного фазного напряжения и разблокируют реле 1. Время задержки на размыкание контактов 3 реле 1 предназначено для исключения ложного отключения электроустановки 6 при случайных кратковременных пропаданиях фазного напряжения, которые обычно выравнивал нулевой провод.

Повторное включение устройства возможно только при повторном нажатии командной кнопки 5 и устранении повреждения нулевого провода.

Положительный эффект от использования изобретения состоит в том, что простыми техническими средствами улучшаются эксплуатационные свойства устройства защиты дорогостоящих электроустановок трехфазной сети энергоснабжения при повреждении нулевого провода.