Система защитного отключения трехфазной нагрузки

 

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике, в частности к средствам защитного отключения, и может быть использована для защиты трехфазного силового оборудования от асимметрии токов, от утечки тока на землю, от короткого замыкания и от поражения электрическим током человека в трехфазных сетях переменного тока, с заземлением и/или без заземления нейтрали.

Система защитного отключения трехфазной нагрузки, от асимметрии фазных токов, короткого замыкания, утечек тока на землю и человека, от поражения электрическим током, содержащая магнитный пускатель и нагрузку, дополнительно содержит реле оценки степени асимметрии фазных токов в нагрузке, соединенное входами с выходами магнитного пускателя, выходами - со входами нагрузки, а нормально замкнутыми контакты реле - последовательно с обмоткой соленоида магнитного пускателя.

Достоинства системы защитного отключения трехфазной нагрузки, от асимметрии фазных токов, короткого замыкания, утечек тока на землю и человека, от поражения электрическим током, состоят в автоматической защите нагрузки при минимизации инерционности отключения нагрузка, в случае выхода асимметрии фазных токов в нагрузке за поле допуска, а также в повышении надежности в работе. Так, при разнице модуля тока в одной из фаз и модулей токов в других фазах, протекающих через реле, система, с задержкой не более 0,2 сек, отключает нагрузку, что позволяет защитить источник питания и нагрузку от короткого замыкания и утечек тока на корпус оборудования, а следовательно и человека от поражения электрическим током.

Система способна предупредить чрезвычайные ситуации в угле- и нефтедобыче, на транспорте, в промышленности и т.д.

Предлагаемая полезная модель «система защитного отключения трехфазной нагрузки» относится к электротехнике, в частности к средствам защиты трехфазных силовых установок от асимметрии токов, коротких замыканий, утечек на землю и человека от поражения электрическим током в сетях переменного тока, как с заземленной, так и с незаземленной нейтралью.

Известны способ и устройство защиты нагрузки [1], преимущественно для защиты трехфазной сети от токов утечки на землю, предписывающие плавное изменение сопротивления нелинейного элемента и перераспределение тока в цепи органа релейного элемента, для чего устройство содержит нелинейный элемент, соединенный через ограничительный резистор параллельно вспомогательному источнику тока, и выходное реле, соединенное обмоткой параллельно резистору. (Выделенное курсивом - признаки присущие предмету изобретения).

Известен способ и устройство защиты нагрузки [2], преимущественно для защиты человека от поражения электрическим током, предписывающие отключение питающей сети при появлении на исполнительном устройстве сигнала, формирующегося за счет наведения ЭДС в теле человека электромагнитным полем, создаваемым в опасной зоне, что достигается подачей сигнала путем замыкания ЭДС на исполнительное устройство через токоведущие линии нагрузки и линии питания нагрузки в момент прикосновения человека к токоведущим линиям, находящимся под опасным напряжением. (Выделенное курсивом - признаки присущие предмету изобретения).

Известны способ и устройство защиты нагрузки [3], преимущественно для защитного отключения электрических установок от сети переменного тока с трехфазными проводами и нулевым проводом, предписывающие, при нарушении симметрии токов, отключение нагрузки, для чего обеспечивается

срабатывание магнитного пускателя, управляемого от трансформатора нулевой последовательности через усилитель напряжения, реле и два асимметра. (Выделенное курсивом - признаки присущие предмету изобретения).

Существенным недостатком, присущим выше указанным способам и устройствам защиты являются значительные аппаратурная избыточность, инерционность и ограниченная надежность в работе.

Задача полезной модели - защита трехфазных симметричных нагрузок от асимметрии фазных токов, коротких замыканий, обрывов фаз и утечек на землю, а также человека от поражения электрическим током.

Технический результат полезной модели достигается тем, что система защитного отключения трехфазной нагрузки, включающая магнитный пускатель и трехфазную нагрузку, дополнительно содержит трехфазное реле оценки степени асимметрии фазных токов, соединенное обмотками последовательно, между магнитным пускателем и нагрузкой, нормально замкнутые контакты которого последовательно соединены с обмоткой магнитного пускателя.

Система защитного отключения трехфазной нагрузки, от асимметрии фазных токов (I a, Ib и Ic), короткого замыкания и человека, от поражения электрическим током, содержит (см. фиг.1) магнитный пускатель 1, соединенный входами (контактами 41a, 41b и 41c) с источником питания, нагрузку 2 и реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов, соединенное входами соленоида (обмотками 53a, 5 3b и 53c) пофазно с выходами магнитного пускателя 1 (с контактами 41a, 4 1b и 41c), выходами (обмотками 5 3a, 53b и 53c ) - пофазно со входами нагрузки 2, а нормально замкнутыми контактами 43 - последовательно с обмоткой 5 1 соленоида магнитного пускателя 1. Реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов содержит соленоид 53 из трех идентичных (53a, 5 3b и 53c) обмоток и нормально замкнутые контакты 43, управляемые магнитным полем соленоида 5. Входы соленоида 6 (обмоток wi ) пофазно соединены с выходами магнитного пускателя 1, выходы соленоида 53 (обмоток 5, 53b и 53c ) реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов

соединены пофазно со входами нагрузки 2, а нормально замкнутые контакты 43 реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов соединены последовательно с обмоткой соленоида 5 1 магнитного пускателя 1.

Система защитного отключения трехфазной нагрузки, от асимметрии фазных токов, коротких замыканий, утечек тока на землю и человека, от поражения электрическим током, работает следующим образом (см. фиг.1). Нормально замкнутые контакты 43 реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов обеспечивают гальваническую связь обмотки соленоида 5 1 магнитного пускателя 1, через нормально замкнутые контакты его кнопки 415 «Стоп», с источником питания. При нажатии кнопки 414 «Пуск» контакты 41a, 41b и 4 1c магнитного пускателя 1, нормально разомкнутые, замыкаются и нагрузка 2, через магнитный пускатель 1 (через контакты 4 1a, 41b и 41c ) и реле 3 (через обмотки 53a, 5 3b и 53c) оценки степени асимметрии фазных токов (Ia, Ib и Ic), соединяется с источником питания. В нагрузке 2, при симметричности ее фазных сопротивлений 2 ba, 2ac и 2cb , протекают равные по модулю фазные токи со сдвигом по фазе на 120°, а асимметрия фазных токов не выходит за пределы поля допуска , тогда напряженность магнитного поля |Н| в соленоиде реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов - недостаточна (|H|<|H p) для размыкания контактов 43 реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов и обесточивания обмотки соленоида 51 магнитного пускателя 1. При нарушении симметрии фазных токов, т.е. при , в момент выхода асимметрии за поле допуска (при ), по причинам неравенства модулей фазных токов , неравенства фазных сопротивлений нагрузки (2 ba, 2ас и 2cb ), неравенства сопротивлений между входом фазы нагрузки 2 и корпусом нагрузки и/или землей и т.д., в обмотках (катушках 5 3a, 53b и 53c ) реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов протекают несимметричные токи, напряженность магнитного поля в соленоида 5 3 реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов достигает уровня |Hp|, достаточного для срабатывания реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов, при этом его нормально замкнутые контакты 43 размыкаются (при |Н|p|), обмотка 51 соленоида магнитного

пускателя 1 обесточивается, контакты 41a, 41b и 4 1c магнитного пускателя 1 размыкаются, а нагрузка 2 автоматически отключается от питающей сети (обесточивается). Нарушение симметричности фазных токов нагрузки 2, т.е. токов протекающих через соленоид 53 реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов, независимо от причины ее вызвавшей, приводит к обесточиванию нагрузки 2, а следовательно и к ее защите, равно как и к защите питающей сети от короткого замыкания, обрыва фазы, утечки на землю, а при достаточной чувствительности реле 3 оценки степени асимметрии фазных токов - и к защите человека от поражения электрическим током.

Результаты испытаний - инерционность защитного отключения трехфазной нагрузки (с нейтралью или без таковой) не превышает 0,2 сек при модуле асимметрии фазных токов , что даже при снижении сопротивления изоляции любой из фаз на корпус обеспечивает защиту нагрузки 2 (электропривода) от асимметрии фазных токов, перегрева обмоток, коротких замыканий и человека от поражения электрическим током в 30÷40 мА/сек и более, при допуске (в шахтной угледобыче) в 100÷150 мА/сек.

Достоинства системы защитного отключения трехфазной нагрузки, от асимметрии фазных токов, короткого замыкания, утечек тока на землю и человека, от поражения электрическим током, состоят в автоматическом срабатывании защиты при минимизации аппаратурной избыточности и инерционности отключения нагрузки в случае выхода асимметрии фазных токов на стороне нагрузки за поле допуска, и, как следствие, в повышении надежности в работе. Так при разнице тока в одной из фазных обмоток реле оценки степени асимметрии фазных токов на десятки миллиампер система, с задержкой не более 0,2 сек, отключает (обесточивает) нагрузку, что позволяет защитить нагрузку от перекоса фазных токов, при нарушении асимметрии сопротивления фазных обмоток нагрузки, и утечек тока на корпус оборудования, и даже при появлении тока утечки через цепь с сопротивлением в единицы и десятки тысяч Ом, а следовательно - защитить человека от токов в десятки мА/сек, что в шахтных условиях, условиях повышенной влажности, обеспечивает защиту человека от поражения током. Применительно к угле- и

нефтедобывающей отрасли - предлагаемая система способна предупредить чрезвычайные (взрыво- и пожароопасные) ситуации.

Источники информации:

1. Патент RU 2069434, МПК Н02Н 3/16, 20.11.1996;

2. Патент RU 2131161, МПК Н02Н 5/00, 27.05.1999;

3. Патент RU 2017299, МПК Н02Н 3/16, 30.07.1994;

4. Патент RU 2286634, МПК Н02Н 3/00, Н02Н 7/09, 27.10.2006.

Система защитного отключения трехфазной нагрузки от асимметрии фазных токов, короткого замыкания и человека, от поражения электрическим током, содержащая магнитный пускатель, соединенный входами пофазно с источником питания, и нагрузку, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введено реле оценки степени асимметрии фазных токов в нагрузке, соединенное входами пофазно с выходами магнитного пускателя, выходами - с входами нагрузки, а нормально замкнутые контакты реле оценки степени асимметрии фазных токов соединены последовательно с обмоткой соленоида магнитного пускателя, причем реле оценки степени асимметрии фазных токов содержит соленоид из трех идентичных обмоток, в которой размещен сердечник из магнитомягкой электротехнической стали и нормально замкнутые контакты, управляемые магнитным полем соленоида.



 

Похожие патенты:

Реле тепловой защиты трансформатора относится к технике релейной защиты и предназначено для защиты силовых трансформаторов от предельного повышения температуры верхних слоев трансформаторного масла в баке и от несимметричной нагрузки (перенапряжений).

Средства интеллектуальной защиты электрических сетей относится к электротехнике, а именно к способам релейной защиты тяговых сетей и может использоваться в цифровых защитах тяговых сетей железных дорог, промышленных предприятий и метрополитенов от токов короткого замыкания.
Наверх