Устройство для защиты машины постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря Советский патент 1983 года по МПК H02K11/00 H02H7/08 

1

Изобретение относится к электромашвностроению и, в частности, к защитным устройствам машин постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря.

Известны устройства зашиты машин постоянного тока, содержащие токовое реле, соединенное с органом, реагирующим на изменение параметров при аварийных режимах 1.

Однако такое устройство имеет невысокую селективность и, как следствие, низкую чувствительность. Кроме того, за счет подвижных частей токового репе устройство имеет низкую надежность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты машин постоянного тока от внутренних повреждений O&VJOTKH якоря, содержащее токовое реле, соединенное с органом, реагирующим на изменение параметров при аварийных режимах, который выполнен в виде трансформатора тока с двумя первичными обмотками со

встречным направлением тока в них, пода ключенными к внещнвм однополярным параллельным ветвям машины. На вторичную обмотку трансформатора тока подключено токовое реле, которое при возникновения аварийного режима/ срабатывает и дает сигнал на отключение машины постоянного тока 12 .

Существенными недостатками этого устройства является наличие трансформац

to тора тока, который помимо своих низких весогабаритных показателей, сложности и дороговизны изготовления имеет вторичнную обмотку,работающую в режиме короткого замыкания,что снижает надежность ра15боты всего устройства защиты. Кроме того, применение токового реле приводит к тому, что вероятность отказа из-за контактного принпипа действия этого устройства выссжа.

20

Цель изобретения - повышение надежиости защиты, уменьшение весс|габаритных показателей и стоимости. 310 Указанная цепь достигается тем, что в устройстве для зашиты машин постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря, содержащем орган, реагируюшей та изменение параметров при аварийных режимах, входы которого подключены к внешним однопопярным параллельным ветвям машины с двумя последовательно соединенными обмотками со встречным направлением тока в них, а выходы связаны с исполнительным органом, выход которого соединен с последовательно соединенными магнитным пуска телем и управляемым преобразователем мошности, орган, реагирующий на изменение параметров при аварийных режимах, i выполнен в виде четырех магнитных диодов, входные обмотки которых соединены . попарно последовательно и являются входами органа, реагирующего на изменение параметров при аварийных режимах, а сами магнитные диоды соединены nonapHtv-параллельно между собой, и выходы каждой последовательно соединенной пары магнитных диодов через вновь введенный операционный усилитель подключены к исполнительнее у органу. I На чертеже представлена схема четырехполюсной машины постоянного тока. Устройство состоит вз органа реагиру ющего на изменение параметров при аварийных режимах, выполненного на четырех магнитных диодах 1-4, подключенных к внешним однополярны1 Г параллельным ветвям 5 и 6 обмотки якоря машины 7 постоянного тока. Одна пара диодов выпо нена на элементах 1 и 2, а вторая пара на элементах 3 и 4. Элементы 1 и 3 (2 и 4) соединены попарно-параллельно. Каждая пара магнитных Диодов 1,2 и 3, 4 имеет обмотки 8,9 или 1О,11 со встречным направлением тока в них. Выходы магнитных диодов 1 и 2 через входные резисторы 12 и 13 включены на первый вход операционного усилителя 14. Выходы магнитных диодов 3 и 4 через входные реавсторы 15 и 16 вкгао чены на второй вход операционного усилителя 14. Каждая пара магнитных диодов 1,2 и 3,4 соединена последовательно. Для получения пропорциональной зависимости выходного напряжения от вход ного в усилителе 14 его выход связан с входом резистором 17. Выход операционного усилителя 14 включен на вход ио полнительного органа 18, в качестве которого может использоваться нуль2рган, в частности на операционном усиителе. На первый вход системы 19 имульсно-фазового управления подается игнал от источника оперативного напря- ения Ugi. Выход исполнительного орана 1 8 подключен на второй вход блока 9 импульсно-фазового управления, коорый управляет бесконтактным магнитным пускателем 2О, подаюшим питание на тиристорный преобразователь 21 мошности. Выходное напряжение преобразователя 21. мощности подается в якорную цепь машины 7 постоянного тока. Устройство работает следующим образом. При подключении первого входа блока 19 импульсно-фазоБОго управления к истоннику оперативного напряжения на выходе 19 появится сигнал, который приводит к включению бесконтактного магнитного пускателя 20 и тем самым обеспечит подачу сетевого напряжения и сети на тиристорвый преобразователь 21 мощности. Управляя углом запаздывания зажигакия, на выходе тирисгорного преобразователя 21 будет появляться регулируемое выходное напряжение, подаваемое на якорь машины 7 постоянного тока. При работе машины постоянного тока 7 в направлении вращения якоря Вперед будут проводить ток два магнитных диода 1 и 3, подключенных к внешним однополярным параллельным ветвям 5 и 6 машины 7. При отсутствии внутренних повреждений обмотки якоря машины 7, т.е. когда токи., протекающие по ветвям 5 и 6, будут одинаковой величиньг,в результате алгебраического суммирования на разнополярных входах операционного усилителя, 14 выходных напряжений магнитных диодов 1 и 3 на выходе усилителя будет нулевой сигнал. Второй комплект магнитных диодов 2 и 4 за счет встречного включения первичных обмоток по сравнению с нх включением для маг нитных диодов 1 и 3 .смещен в обратном направлении, подавая нулевой сигнал на разнополярные входы усилителя 14. Следовательно, при работе машины 7 в наг -правлении вращения Вперед магнитные диоды 2 и 4 на работу усилителя 14 влияния не оказывают. Выходной сигнал усилителя 14 нулевого значения подается на вход исполнительного органа 18. Выходное напряжение исполнительного органа 18 имеет малый уровень и не оказывает влияния на работу блока 19 импульсно-фазового управления, т.е. бесконтактный магнитный пускатель 20 находится во включенном состоянии.

Реверс машины 7 постоянного тока осуществляется изменением полярности выходного напряжения преобразователя 2 мощности, управлением углом запаздывания зажигания. При работе машины постоянного тока 7 в направлении вращения $жоря Назад контроль тока в ветвях 5 и 6 будет осуществляться магнитными диодами 2 и 4. По сравнению с режимом работы машины 7 в направлении вращени Вперед токи в ветвях 5 и 6 меняют свое направление на противоположное} за счет чего первичные обмотки 9 и 11 подмагничивают магнитные диоды 2 и 4, а обмотки 8 и 1О размагничивают магнитные диоды 1 и 3. Магнитные диоды 1 и 3 смещены в обратном направлении, тока не пропускают и не оказывают влияния на работу усилителя 14. При отсутствии внутренних повреждений о&MotKH якоря, т.е. когда токи по ветвям 5 и 6 будут одинаковой величины, выходные напряжения магнитных диодов 2 и 4 имеют одинаковое напряжение по величине. Алгебраическое суммирование сигналов магнитных диодов 2 и 4 осуществляется на входе усилителя 14. Выходные напряжения усилителя 14 и исполнительного органа 18 имеют нулевые значения, а исполнительный орган 18 не оказывает влияния на работу блока 19 импульсно-фазового управления. При замыкании или обрыве витка, рао пайке петушка и т.п. нарушается симметрия o&vioTKH якоря машины 7. При вращающемся якоре, такое нарушение сим метрии вызывает появление токов в одно полярных параллельных ветвях 5 и 6 машины 7 различной величины. При работе машины 7 в направлении вращения Вперед протекание различных токов по вели чине в ветвях 5 и 6 вызывает разные выходные напряжения магнитных диодов 1 и 3. Магнитные диоды 2 .и 4 за счет обратного смещения не оказывают влия. ния на работу операционного усилителя 14. Алгебраическая сумма различных по величине выходных напряжений магнитных диодов 1 н 3 на выходе операционного усилителя 14 приводит к появленшо выходного напряжения на выходе усилителя 14 исполнительного органа 18. На второй вход блока 13 импульсно-фазового управления при аварийном режиме преходит сигнал, приводящий к откл1оченшо бесконтактного магнитного пускателя 2О .и снятию сетевого напряжения с тириоторного преобразователя 21 мощности. Выходное напряжение которого будет имет нулевое значение, и машина постоянного тока 7 останавливается.

Аналогичным образом работает устройство при внутренних повреждениях обмотки якоря и вращении машины 7 в напра&лении Назад.При этом магнитные диоды 1 и 3 смещены в обратном направлении и не оказывают влияния на работу операционного усилителя 14. Контроль различных по величине токов в ветвях 5 и 6 осуществляется магнитными диодами 2 и 4. В аварийном режие выходные напряжения диодов 2 а 4 имеют различные по величине напряжения, алгебраически суммируемые на входе операционного усилителя 14. Появление выходных напряжений на операционном усилителе 14 и исполнительном органе 18 также приводит к отключению бесконтактного магнитного пускателя 2 О, снятию сетевого нас гйристорного прёобразовапряжениятеля 21 мочшости и остановке . машины 7.

Предлагаемое устройство для защиты машин постоянного тока от внутренних повреждений о&лотки за счет выполнения оргйна, реагирующего на изменение параметров при аварийных режимах работы, в виде четырех магнитных диодов, подключенных попарно-параллельно к внешним однополярным параллельным ветвям машины постоянного тока, в операционного усилителя, имеющего пропорциональную зависимость выходного напряжевия от эходного, причем выходы попарно-паралЛельных магнитных диодов подключены к двум разнополярным входам операционного усилителя, выход которого соединен с входом релейного элемента, а кажЬая пара последовательно соединенных магнитных диодов имеет обмотку со встречным направлением тока в них,рбвопёчивает повышение надежности защиты, уменьшение весргабарртных показателей и стоимости. Устройство для защиты машин постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря является статическйм преобразователем с высоким быстродействием, отключая машину на самой начальной стадии возникновения siBapBH. Высокая чувствительность предлагаемого устройства на практически безынерционных полупроводнтпсовых еле- мевтах обеспечивает надежную защиту машины постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря.

Формула изобретения

Устройство для зашиты машины постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря, содержашее орган, реагируюший на изменение параметров при аварийных режимах, входы которого подключены к внешним однополярным параллельным ветвям машины с двумя последовательно соединенными обмотками со встречным направлением тока в них, а выходы связаны с исполнительным органом, выход которого соединен с последовательно соединенными магнитными пускателями и управляемым преобразователем мощности, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности зашиты, уменьшения) весогабаритных показателей и стоимости устройства, орган,

реагирующий на изменение параметров при аварийных режимах, выполнен в виде четырех магнитных диодов, входные обмоки который соединены попарно-последовательно и являются входами органа, реагирующего на изменение параметров при аварийных режимах, а сами магнитные диоды соединены, попарно-параллельно между собой, и выходы каждой последовательно соединенной пары магнитных диодов через вновь введенный операционный усилитель подключены к исполнительному органу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № Н 02 К 11/ОО, I960.

2.Авторское свидетельство СССР . № 330713, кл. Н 02 К 11/00, 1978.