В статье дается описание простого устройства защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима роботы, который имеет место при обрыве цепи силового предохранителя, выполненного на тиристорных оптопарах, контролирующих целостность цепи плавких вставок предохранителей в фазах электродвигателя при его работе.

Известно, что работа трехфазного асинхронного электродвигателя (АД) на двух фазах приводит к его перегрузке и выходу из строя [1].

Ранее предлагалось устройство защиты АД от неполнофазных режимов работы [2], которое обеспечивало его защиту при перегорании плавкой вставки предохранителя или плохих контактах в коммутационных аппаратах.

Ниже приводится описание более простого устройства защиты АД от неполнофазного режима работы. Устройство относится к электротехнике и предназначено для использования в цепях питания трехфазных АД, защищаемых предохранителями (см. рисунок). Предлагаемое техническое решение защищено авторским свидетельством [3].

Устройство для защиты трехфазного АД от работы на двух фазах при обрыве цепи силового предохранителя РШ-РШ, включенного в линию питания фазы АД от сети, содержит шунтирующие цепочки 1, 2 и 3 по числу контролируемых предохранителей, каждая из которых выполнена на диоде VD1 (VD2, VDЗ) резисторе R1 (R2, RЗ) и оптроне U1 (U2, U3) по числу контролируемых предохранителей. Устройство содержит также реагирующий орган К с размыкающим контактом К1, который включен в цепь управления АД.

Каждая шунтирующая цепочка 1, 2 и 3 снабжена первым выводом 7 для подключения к выводу предохранителя со стороны сети и вторым выводом 8 для подключения к выводу предохранителя со стороны АД.

Светодиоды 9, 10, 11 оптронов включены согласно с диодами VD1-VDЗ соответствующей шунтирующей цепочки 1, 2 и 3. Анодный вывод каждого из фототиристоров 4-6 оптронов соединен с первым выводом 7 соответствующей шунтирующей цепочки 1, 2 и 3. Катоды фототиристоров соединены между собой и подключены к первому выводу реагирующего органа К и к катоду дополнительного диода VD4, анод которого соединен со вторым выводом реагирующего органа К и подключен к нейтрали сети N. Диод VD4 обеспечивает протекание тока через реагирующий орган К в отрицательный полупериод напряжения сети за счет ЭДС электромагнитной индукции, что повышает надежность его работы. Стабилитроны VD5-VD7 защищают светодиоды 9-11 оптронов от перегрузки при изменениях нагрузки двигателя и, соответственно, обеспечивают работоспособность устройства при этих изменениях.

Подключение АД к сети осуществляется контактами 1К1-1КЗ магнитного пускателя, включенного в цепь управления электродвигателя.

Устройство работает следующим образом. В исходном рабочем состоянии плавкая вставка исправного предохранителя соединяет накоротко между собой выводы 7 и 8 цепочек 1, 2 и 3 в каждой фазе АД. Фототиристоры 4, 5 и 6 оптронов закрыты, обмотка К реагирующего органа обесточена, контакт К1 в цепи управления АД замкнут, что обеспечивает возможность запуска электродвигателя.

Отказ любого из предохранителей, например, в фазе А при работе АД приводит к появлению напряжения между выводами 7 и 8 шунтирующей цепочки 1. В результате через светодиод 9 течет ток, фототиристор 4 открывается, что приводит к срабатыванию реагирующего органа К. Контакты К1 размыкают цепь питания катушки 1К (на схеме не показана) магнитного пускателя, который силовыми контактами 1К11КЗ отключает АД от сети. Аналогично работает устройство при отказе предохранителя в фазах В и С.

В устройстве использованы маломощные оптроны типа 3ОУ1OЗГ с прямым и обратным напряжением на фототиристоре 400 В. Резисторы R1-RЗ типа МЛТ-0,5. Диоды типа КД105 с любым буквенным индексом. Возможна замена диодами Д226Б, Д209-Д211 и Д237 с буквенными индексами Б, В, Ж. Реагирующий орган К - реле переменного тока на 220 В типа РП-21, РП25 или МКУ-48. Возможно использование реле и более низких напряжений в пределах допустимого тока фототиристора, так как устройство находится под током кратковременно, только на период отключения АД от сети. В качестве стабилитронов VD5-VD7 использованы стабисторы типа КС119А (2С119А) при прямом их включении. Они могут быть заменены цепочкой из двух последовательно включенных стабисторов типа Д219С или Д223С, а также стабистором КС107А, (2С107А) и стабистором КС113А (2С113А), включенными последовательно.

Для повышения надежности устройства и возможности использования оптронов с меньшим обратным напряжением необходимо анодные выводы тиристоров 4-6 оптронов соединить соответственно с выводами катодов диодов VD1-VD3, а не с выводами 7 шунтирующих цепочек 1, 2 и 3, шунтировав при этом диод и тиристор каждой цепочки резистором типа МЛТ-0,5 сопротивлением 100...200 кОм.

Монтируется устройство на печатной плате, которая устанавливается в корпусе реагирующего органа К (реле РП-25). Возможна также установка печатной платы непосредственно в корпусе магнитного пускателя 1К, но при этом необходимо использовать малогабаритное реле переменного тока, например, РП-21 на напряжение 220 В.

Наладка устройства осуществляется следующим образом. Клемму N соединяют с выводом 8 шунтирующей цепочки 1, а выводы 7 и 8 этой же шунтирующей цепочки присоединяют к выходу регулируемого автотрансформатора (АТ), первичная обмотка которого подключена к сети 220 В. Вращая рукоятку АТ, устанавливают на его выходе напряжение 180 В, при этом реле К должно сработать, а его контакты К1 разомкнуться. Если реле К не срабатывает, то необходимо уменьшить величину сопротивления резистора R1, добиваясь срабатывания реле. Подобным образом настраивают шунтирующие цепочки фаз В и С.

Можно при настройке вместо оптронов включить светодиоды типа АЛ307 и добиться изменением величины сопротивления резистора R1 их нормального свечения, а затем уже включать оптроны и осуществлять проверку надежного срабатывания реле К от каждой шунтирующей цепочки.

При отсутствии АТ настройку можно осуществить, присоединив выводы 7 и 8 шунтирующей цепочки непосредственно к сети напряжением 220 В, добиваясь свечения светодиода и срабатывания реле изменением величины сопротивления резистора R1. После чего величину найденного сопротивления резистора R1 необходимо уменьшить на 2...3 кОм. На этом настройка устройства заканчивается.

Отличительной особенностью устройства является отсутствие потребления электроэнергии в дежурном режиме, малая масса и габариты. Отсутствие блок-контактов магнитного пускателя в цепи исполнительного элемента (реле) и более низкое напряжение на ключевых элементах (фототиристорах оптронов) повышает надежность работы устройства, облегчает его монтаж и наладку, а следовательно, надежность отключения электродвигателя в аварийных режимах выше, что и определяет технико-экономический эффект устройства, выражаемый в стоимости сохраненного электродвигателя.

Авторы: К.В. Коломойцев, Р.М. Коломойцева