RU2195762C1 - Магнитный пускатель - Google Patents

Abstract

Магнитный пускатель относится к области электротехники и может быть использован в схемах распределения трехфазного тока и защиты электродвигателей ответственных электроприводов от токов короткого замыкания, токов перегрузки и обрыва фазы. Сущность изобретения: магнитный пускатель с устройством защиты двигателя от токов короткого замыкания, блоком управления, силовым блоком и средством защиты двигателя от токов перегрузки снабжен узлом защиты двигателя от обрыва фазы, содержащим три реле контроля напряжения с размыкающими и замыкающими контактами в каждой фазе и два фазосдвигающих конденсатора, каждый из которых соединен с неисправной фазой и со смежной с ней фазой, расположенной по часовой стрелке, последовательно с размыкающим контактом реле контроля напряжения неисправной фазы и замыкающим контактом реле контроля напряжения смежной фазы и включенным между средством защиты двигателя от токов перегрузки и трехфазной электрической установкой (двигателем). Технический результат - повышение надежности. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве магнитного пускателя в схемах распределения трехфазного тока и защиты электроустановок, например электродвигателей ответственных электроприводов от токов короткого замыкания, токов перегрузки и обрыва фазы.

Известен магнитный пускатель, содержащий устройство защиты двигателя от токов короткого замыкания, состоящее из трех предохранителей фаз, цепь управления, включающую контакты тепловых реле, катушки прямого и обратного хода, блок-контакты, кнопки "вперед", "назад" и "стоп", силовой модуль, содержащий контактор прямого хода и контактор обратного хода и средство защиты двигателя от токов перегрузки, состоящее из двух тепловых реле [1]. Данный пускатель нашел применение в реверсивных электроприводах для управления трехфазными двигателями, однако его схема не имеет узла защиты от обрыва фазы, поэтому при пропадании напряжения в любом из проводов сети электропривод неработоспособен.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для защиты трехфазного электродвигателя от обрыва фазы, содержащее три реле, каждое из которых имеет замыкающий контакт, и два фазосдвигающих конденсатора, при этом первый и второй фазосдвигающие конденсаторы включены последовательно с замыкающими контактами второго и третьего реле соответственно, а также три трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в цепи соответствующих фаз, а вторичные обмотки через выпрямительные мосты подключены к сглаживающим конденсаторам с шунтирующими резисторами, три диода, анод каждого из которых соединен с положительным выводом выпрямительного моста соответствующей фазы, отрицательные выводы указанных мостов соединены между собой, обмотка первого реле подключена между катодом первого диода и анодом второго диода, обмотка второго реле подключена между катодом второго диода и анодом третьего диода, обмотка третьего реле подключена между катодом третьего диода и анодом первого диода, первый фазосдвигающий конденсатор одним выводом присоединен к первой фазе, вторым выводом присоединен через замыкающий контакт третьего реле ко второй фазе, второй фазосдвигающий конденсатор одним своим выводом присоединен к третьей фазе, другим выводом через замыкающий контакт первого реле присоединен к второй фазе, точка соединения вывода первого фазосдвигающего конденсатора и контакта третьего реле подключена через замыкающий контакт второго реле к третьей фазе [2]. Недостатком известного устройства является относительно низкая надежность.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности за счет обеспечения защиты работающего двигателя ответственного электропривода от обрыва фазы.

Этот технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем три реле, каждое из которых имеет замыкающий контакт, и два фазосдвигающих конденсатора, при этом первый и второй фазосдвигающие конденсаторы включены последовательно с замыкающими контактами второго и третьего реле соответственно, в качестве реле применены реле контроля напряжения, обмотки первого, второго и третьего реле подключены между выводами для подключения первой и второй, второй и третьей и первой и третьей фаз трехфазной электрической установки соответственно, каждое реле дополнительно содержит размыкающий контакт, цепь из последовательно соединенных первого конденсатора, замыкающего контакта второго реле и размыкающего контакта первого реле подключена соответствующими крайними выводами к выводам для подключения соответствующих первой и второй фаз трехфазной электрической установки, цепь из последовательно соединенных второго конденсатора, замыкающего контакта третьего реле и размыкающего контакта второго реле подключена крайними выводами к выводам для подключения соответствующих второй и третьей фаз трехфазной электрической установки, при этом первые выводы первого и второго конденсаторов соединены с выводами для подключения первой и второй фаз трехфазной электрической установки соответственно, а цепь из последовательно соединенных размыкающего контакта третьего реле и замыкающего контакта первого реле подключена между вторым выводом первого конденсатора и выводом для подключения третьей фазы трехфазной электрической установки. Кроме того, трехфазной электрической установкой является двигатель. Кроме того, устройство содержит силовой модуль и блок управления, входом через размыкающий контакт кнопки "стоп" подключенный к выводам для подключения двух фаз сети, в состав блока управления входят катушка контактора прямого хода и катушка контактора обратного хода, через блок-контакты соединенные с кнопкой "вперед" и кнопкой "назад", через замыкающие контакты которых катушки контакторов прямого и обратного хода соответственно подключаются к входу блока управления, силовой модуль содержит контактор прямого хода и контактор обратного хода, замыкающие контакты которых включены последовательно в разрыв цепей соответствующих фаз между выводами для подключения фаз сети и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки. Кроме того, устройство содержит средства защиты трехфазной электрической установки от токов перегрузки, состоящее из двух тепловых реле, обмотки которых включены в разрывы цепей двух фаз между выводами для подключения фаз сети и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки, при этом вход блока управления соединен с выводами для подключения соответствующих фаз сети через последовательно соединенные разомкнутые контакты первого и второго тепловых реле. Кроме того, устройство содержит три предохранителя, каждый из которых включен последовательно в разрыв цепи соответствующей фазы между выводами для подключения фаз сети и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки.

На чертеже изображена схема магнитного пускателя, подключенного к сети и трехфазному двигателю.

Магнитный пускатель содержит устройство 1 защиты двигателя от токов короткого замыкания, состоящее из трех предохранителей 2, 3 и 4, блок 5 управления, включающий контакты 6 и 7 тепловых реле 18 и 19, катушки прямого 8 и обратного 9 хода, блок-контакты 10, кнопки "вперед" 11, "назад" 12 и "стоп" 13, а также силовой модуль 14, содержащий контактор 15 прямого хода и контактор 16 обратного хода, при этом блок-контакты 10 замыкают контакты контактора 15 прямого хода и контактора 16 обратного хода. Устройство также содержит средство 17 защиты двигателя от токов перегрузки, состоящее из двух тепловых реле 18 и 19, и узел 20 защиты двигателя от обрыва фазы, содержащий три реле 21, 22 и 23 контроля напряжения фаз с размыкающими 24, 25 и 26 и замыкающими 27,28,29 контактами, и два фазосдвигающих конденсатора 30 и 31, включенных последовательно с замыкающими контактами 25 и 26 второго 22 и третьего 23 реле соответственно. Обмотки первого 21, второго 22 и третьего 23 реле подключены между выводами для подключения первой и второй и третьей и первой третьей фаз трехфазной электрической установки 32, которой является двигатель, соответственно. Цепь из последовательно соединенных первого фазосдвигающего конденсатора 30, замыкающего контакта 28 второго реле 22 и размыкающего контакта 24 первого реле 21 подключена соответствующими крайними выводами к выводам для подключения соответствующих первой и второй фаз трехфазной электрической установки 32; цепь из последовательно соединенных второго фазосдвигающего конденсатора 31, замыкающего контакта 29 третьего реле 23 и размыкающего контакта 25 второго реле 22 подключена крайними выводами к выводам для подключения соответствующих второй и третьей фаз трехфазной электрической установки 32, при этом первые выводы первого 30 и второго 31 фазосдвигающих конденсаторов соединены с выводами для подключения первой и второй фаз трехфазной электрической установки 32 соответственно, а цепь из последовательно соединенных размыкающего контакта 26 третьего реле 23 и замыкающего контакта 27 первого реле 21 подключена между вторым выводом первого фазосдвигающего конденсатора и выводом для подключения третьей фазы трехфазной электрической установки 32. Вход блока 5 управления через размыкающий контакт кнопки 13 "стоп" подключен к выводам для подключения двух фаз сети А и С. Катушки контакторов прямого 8 и обратного 9 хода через блок-контакты 10 и замыкающие контакты кнопок "вперед" 11 и "назад" 12 соответственно подключены ко входу блока 5 управления. Замыкающие контакты контактора 15 прямого хода и контактора 16 обратного хода включены последовательно в разрыв цепей соответствующих фаз между выводами для подключения фаз сети А, В, и С и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки 32. Обмотки тепловых реле 18 и 19 средства 17 защиты двигателя от токов перегрузки включены в разрывы цепей двух фаз между выводами для подключения фаз сети А, В и С и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки 32, при этом вход блока 5 управления соединен с выводами для подключения соответствующих фаз сети через последовательно соединенные разомкнутые контакты первого 18 и второго 19 тепловых реле. Предохранители 2, 3 и 4, входящие в устройство 1 защиты двигателя от токов короткого замыкания, включены последовательно в разрыв цепи соответствующей фазы между выводами для подключения фаз сети А, В, и С и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки 32.

Магнитный пускатель работает следующим образом. В статическом состоянии напряжение сети отсутствует, поэтому все элементы магнитного пускателя находятся в положении, указанном на схеме на чертеже, при этом фазосдвигающие конденсаторы 30 и 31 не заряжены и катушки прямого 8 и обратного 9 ходов обесточены, двигатель 32 не вращается. Положения элементов магнитного пускателя не изменятся, если напряжение сети подано, но кнопки "вперед" 11 и "назад" 12 не замкнуты.

При наличии напряжения сети и нажатии кнопки 11 "вперед" образуется замкнутая цепь: вывод сети третьей фазы С - контакт 6 теплового реле - контакт 7 теплового реле - катушка 8 прямого хода - замыкающий контакт кнопки 11 "вперед" - размыкающий контакт кнопки 12 "назад" - размыкающий контакт кнопки 13 "стоп" - вывод сети первой фазы А. При этом срабатывает катушка 8 прямого хода, замыкается ее блок-контакт 10 и обеспечивается замыкание силовых контактов контактора 15 прямого хода силового модуля 14 и трехфазное напряжение сети подается на двигатель 32 через предохранители 2-4 фаз устройства 1 защиты двигателя от токов короткого замыкания, контактор 15 прямого хода силового модуля 14, тепловые реле 18, 19 и средство 17 защиты двигателя от токов перегрузки, минуя элементы узла 20 защиты двигателя от обрыва фазы, так как сработавшие реле 21...23 разрывают зарядные цепи фазосдвигающих конденсаторов 30 и 31 с помощью размыкающих контактов 24, 25 и 26, при этом двигатель 32 приходит во вращение. Останов двигателя 32 производится путем нажатия кнопки 13 "стоп", а реверс двигателя 32 возможен при нажатии кнопки 12 "назад". При этом образуется замкнутая цепь: вывод сети третьей фазы С - контакт 6 теплового реле - контакт 7 теплового реле - катушка 9 обратного хода - замыкающий контакт кнопки 12 "назад" - размыкающий контакт кнопки 11 "вперед" - размыкающий контакт кнопки 13 "стоп" - вывод сети первой фазы А, что приводит к срабатыванию катушки 9 обратного хода и замыканию блок-контакта 10, что обеспечивает включение контактора 16 обратного хода силового модуля 14, при этом цепь подачи напряжения от сети через все элементы магнитного пускателя на двигатель 32 остается прежней. При возникновении короткого замыкания в магнитном пускателе или двигателе 32 срабатывают предохранители 2...4 устройства 1 защиты двигателя от токов короткого замыкания и прерывают путь прохождения токов короткого замыкания. При длительных токах перегрузки срабатывают тепловые реле 18 и 19 средства 17 защиты двигателя от токов перегрузки и размыкают контакты 6 и 7 тепловых реле блока 5 управления, исключая возможность дальнейшей работы двигателя 32 как в прямом, так и в обратном направлениях. При обрыве любой из фаз сети в работу вступает узел 20 защиты двигателя от обрыва фазы, механизм функционирования которого рассмотрим на примере обрыва фазы С. Отсутствие напряжения в указанной фазе приведет к тому, что сработает только одно реле 21 контроля напряжения, которое замкнет свой замыкающий контакт 29, обеспечивая путь прохождения зарядного тока фазосдвигающего конденсатора 30 и образование неисправной фазы от смежной фазы. При обрыве фазы В сработает только реле 23 контроля, которое, замкнув замыкающий контакт 28, обеспечит путь зарядного тока для фазосдвигающего конденсатора 31 и неисправная фаза будет восстановлена. При обрыве фазы сети А сработает только реле 22 контроля напряжения, которое замкнет замыкающий контакт 27 и фазосдвигающий конденсатор 30 будет заряжен по верхней цепи: фаза В - замыкающий контакт 27 и размыкающий контакт 24. Во всех трех случаях двигатель 32 будет работать при номинальной частоте вращения, так как время образования неисправной фазы будет определяться только постоянной времени:
τ = rC,
где r - активное сопротивление фазы двигателя;
С - емкость конденсатора.

Таким образом, при обрыве любой из фаз сети неисправная фаза получает напряжение от смежной с ней фазы, расположенной по часовой стрелке, посредством фазосдвигающего конденсатора, размыкающего контакта реле контроля напряжения неисправной фазы и замыкающего контакта реле контроля напряжения смежной фазы, чем и достигается требуемый технический эффект, т.е. предлагаемый магнитный пускатель обеспечивает непрерывную работу двигателя ответственного электропривода при обрыве любой из фаз сети.

Источники информации
1. А. А. Чунихин, Электрические аппараты, М.: Энергоатомиздат, 1988, с. 330, рис.8.13
2. А.с. 734844, М. Кл.² Н 02 Н 7/09, 20.12.77.

Claims (4)

1. Магнитный пускатель, содержащий три реле, каждое из которых имеет замыкающий контакт, и два фазосдвигающих конденсатора, при этом первый и второй фазосдвигающие конденсаторы включены последовательно с замыкающими контактами второго и третьего реле соответственно, отличающийся тем, что введены силовой модуль и блок управления входом через размыкающий контакт кнопки "стоп", подключенный к выводам для подключения двух фаз сети, в состав блока управления входят катушка контактора прямого хода и катушка контактора обратного хода, через блок-контакты, соединенные с кнопкой "вперед" и кнопкой "назад", через замыкающие контакты которых катушки контактора прямого и обратного хода соответственно подключаются к входу блока управления, силовой модуль содержит контактор прямого хода и контактор обратного хода, замыкающие контакты которых включены последовательно в разрыв цепей соответствующих фаз между выводами для подключения фаз сети и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки, в качестве реле применены реле контроля напряжения, обмотки первого, второго и третьего реле подключены между выводами для подключения первой и второй, второй и третьей и первой и третьей фаз трехфазной электрической установки, соответственно, каждое реле дополнительно содержит размыкающий контакт, цепь из последовательно соединенных первого конденсатора, замыкающего контакта второго реле и размыкающего контакта первого реле подключена соответствующими крайними выводами к выводам для подключения соответствующих первой и второй фаз трехфазной электрической установки, цепь из последовательно соединенных второго конденсатора, замыкающего контакта третьего реле и размыкающего контакта второго реле подключена крайними выводами к выводам для подключения соответствующих второй и третьей фаз трехфазной электрической установки, при этом первые выводы первого и второго конденсаторов соединены с выводами для подключения первой и второй фаз трехфазной электрической установки соответственно, а цепь из последовательно соединенных размыкающего контакта третьего реле и замыкающего контакта первого реле подключена между вторым выводом первого конденсатора и выводом для подключения третьей фазы трехфазной электрической установки.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что содержит средства защиты трехфазной электрической установки от токов перегрузки, состоящее из двух тепловых реле, обмотки которых включены в разрывы цепей двух фаз между выводами для подключения фаз сети и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки, при этом вход блока управления соединен с выводами для подключения соответствующих фаз сети через последовательно соединенные разомкнутые контакты первого и второго тепловых реле.

3. Устройство по любому из пп. 1 и 2, отличающееся тем, что содержит три предохранителя, каждый из которых включен последовательно в разрыв цепи соответствующей фазы между выводами для подключения фаз сети и выводами для подключения фаз трехфазной электрической установки.

4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что трехфазной электрической установкой является двигатель.