Устройство для защиты реверсивного тиристорного электропривода постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H02H7/12 H02P5/16 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тиристорных электроприводах экскаваторов, буровыхустановок и других механизмов,е

Условия работы тиристорных электроприводов таких механизмов характеризуются следутадимй особенностями: наличием слабых карьерных сетей, широким диапазоном рабочих темпера- . тур, вибрациями, запыленностью, а также недостатком квалифицированного обслуживающего персонала, обусловленным удаленностью объектов от крупных промьпапенных центров. .,

В этих условиях к тиристорному 5 электроприводу предъявляются повышенные требования в части простоты и надежности силовой схемы преобразователя, системы регулирования и особенно его загциты,20

Опыт промышленного внедрения тиристорных электройриводов на экскаваторах показывает, что аварийные отключения преобразователя по разным причинам, и особенно связанные 25 с внезапными просадками напряжеиия в карьерных сетях, происходят по несколько раз в рабочую смену Йри неблагоприятных условиях такие отключения нередко Сопровождаются выхо- 30 дом из строя тиристоров.

Ограничение аварийных ударных токов и повышение таким образом стойкости тиристорного преобразователя к аварийным реясимам может быть 35 достигнуто за счет Применения силовой схемы с уравнительными реакторами, а также повышения эффективности тоКОБОЙ зшииты. С этой целью стремЯтся использовать дифференциальную за- . щиту, которая позволяет Подавать сигнал на отключение автоматов и снятие управляющих импульсов в самом начале развития аварийного режима.

Известен реверсивный Электроприводу имеющий максимальную и дифЛерёнциальную защиту, в нем датчиками выпрямленного тока служат два герконовых реле, которые выполняют одновременно роль сумматоров. Оба реле установлены между двумя отрезка- 50 ми шин, по которым в одном направлении протекают соответственно выпрямленные токи вентильных групп вперед и назад. Каждое реле имеет по одной обмотке управления. Об 55 мотня максимального геркрнового реле получает питание от источника пост.оянного напряжения и служит для регулирования уставки срабатывания.

Обмотка герконового реле диЛферен- д циальмой защиты подключена через регулируемое сопрртивление к нагруЭке датчика переменного тока, в качестве которого используется трехфазный трансформатор тока tl3 «

Однако известное устройство имеет ряд недостатков. В устройстве используются датчики разных типов. Геркбновые датчики выпрямленного тока могут быть использованы только в схеме защиты. Для измерения тока и его регулирования необходима дополнительно установка датчиков других типов с линейным выходом -,полупроводниковых или магнитных.

Для преобразователей различной мощности конструктивное исполнение |Герконовых датчиков будет также раэ|личным. При этом овтновка преобразователя, особенно при болычих мощностях, с 1чественно усложняется. Поскольку срабатывание герконового реле происходит под действием полей .рассеяния силовых шин, то настройка уставки может быть выполнена только экспериментально на.изготовленном образце.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты реверсивного тиристорного электропривода ПО9ТОЯННОГО тока, выполненного в виде регулятора тока и двух мостовых выпрямительных групп, соединенных через уравнительные реакторы по реверсивной противопараллельной схеме и подключе нных к электродвигателю постоянного тока и выводам для присоединения питающей сети, содержащее автоматические выключатели, предназначенные -дЛя включения в цепи электродвигателя и питакадей сети, соединенные с выходом исполнительного блока защиты, первый и второй датчики тока предназначенные для включения в выходные цепи выпрямительных групп, выполненные в виде проходных магнитных усилителей, потенциометры нагрузки, входы которых подключены к выходам датчиков тока, а выходы предназначены для подключения ко входам регулятора токами узел максимальной токовой защиты 23.

Однако в известном устройстве на входе электронного усилителя осуществляется суммирование сигналов с датчиков тока, представленных в виде напряжений, что существенно снижает помехозащищенность. Кроме того, данное устройство не обеспечивает защиту преобразователя от опрокидывания в инверторном режиме в случае внезапной просгшки напряжения сети.

Цедью изобретения является повышение надежности устройства для защиты тиристорного электропривода. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты реверсивного тиристорного электропривода постоянного тока, выполненного ,в виде регулятора тока и двух мостовых выпрямительных групп, соединен|ных через уравнительные реакторы по реверсивной противопараллельноя схеме и подключенных к электродвигателю постоянного тока и выводам для присоединения питающей сети, содержащее автоматические выключатели, предназначенные для включения в цепи электродвигптеля и питающей сети, соединенные с выходом исполнительного блока защиты, первый и второй датчики тока, предназначенные для включения в выходные цепи выпрямительных групп, выполненные в виде проходных магнитных усилителей, потенциометры нагрузки, входы которых подключены к выходам датчиков тока, а выходы предназначены для подключения ко Входам регулятора тока,, и узел максимальной токовой защиты, введены трётИй датчик тока, выполненный в виде проходного магнитного усилителя с резистором нагрузки, герконовые реле максимальной и дифференциальной защиты, соответственно, с двумя и четырьмя одинаковыми низкоомнымй обмотками управления, трансформатор, выпрямитель, первый и вто-рой резисторы, при этом третий датчик тока предназначен для включения в цепь электродвигателя, первые обмотки управления обоих герконовых реле соответственно, через первый и второй резисторы подключены к выходу выпрямителя, соединенного с выходом транс(Ьорматора, вход которого подключен к выводам для соединения с питающей сетью, вторые обмотки управления соединены последовательно между собой и с резистором нагрузки третьего датчика тока, третья и четвертая обмотки управления герконового реле дифференциальной защиты включены, соответственно, последовательно с потенциометрами нагрузки первого и второго датчиков тока, а размыкающие контакты обоих герконовых реле соединены пар аллельн о и подключеныко входу исполнительного блока защиты.

На чертеже представлена схема электропривода с устройством для его защиты.

Устройство содержит трехфазные мостовые тиристорные выпрямители 1 и 2, двухобмоточные уравнительные дроссели 3 и 4, двигатель постоянного тока 5, автоматический выключа- , тель 6 переменного тока с независимым расцепителем, автоматический выключатель постоянного тока с независимым расцепителем 7, датчики тока - трехфазные проходнью магнитные усилители с выпрямителями на выходе 8 - 10, герконовое реле 11 дифференциёипьной защиты с четырьмя обмотками управления, подключенное

к выпрямителю 12, обмотки 13-16 герконового реле 11, герконовое реле максимальной защиты 17, размглкающий контакт 18 герконового реле диЛЛеренииальной Зсичиты, обмотки управления

19 и 20 герконового реле максимальной защиты, размыкающий контакт 21 максимального реле, потенциометр и нагрузки датчика тока группы тиристоров вперед, потенциометр 23 нагрузки датчика группы тиристоров назад, резист.ор 24 нагрузки датчика в цепи двигателя, регулятор тока 25, исполнительный блок -защиты 26 для (Нормированного отключения автоматических выключателей и снятия

управляющих импульсов, понижающий трансформатор 27 и. выпрямитель Д2 , добавочные термостабильные резисторы 28 и 29 в цепи задающих обмоток

ток нагрузки преобразователя (ток двигателя)Д,3,,-2Уравнительные ( контурные ) токи преобразователя, 30-выводы для подключения к трехфазному сетевому транслорматору с тремя вторичными обмотками для питания датчиков тока, СИФУ система импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем. Мостовые выпрямители 1 и 2, уравнИтельные реакторы 3 и 4 и двигатель 5 соединеньз по реверсивной противопараллельной схеме, подключенной к сети .через автоматический выключатель 6. Автоматический выключатель 7 постоянного тока включен в

цепь якоря двигателя.

Трехфазные проходные магнитные усилители 8-10 включены соответственно в анодные цепи тиристорных

выпрямителей вперед и назад и в цепь якоря двигателя.

Последовательно с потенциометром нагрузки 27 магнитного усилителя 8 включена обмотка управления 13

четырехобмоточного дифЛеренциального герконового реле 11, вторая обмотка управления 14 реле включена в цепь потенциометра нагрузки 23 магнитного усилителя 9, его третья

обмотка 15 и обмотка управления 19 максимального реле 17 включены в цепь резистора нагрузки 24 магнитного усилителя 10, При эт.м обмотки дифференциального реле 13 и 14 включены согласно, а обмотка 15 встречно. Задающие обмотки 16 и 19 обоих реле через резисторы 28 и 29 выпряглитель 12 и понижающий трансформатор 27 подключены к шинам переменного тока преобразователя,

Движки потенциометров 22 и 23 соединены со входом регулятора тока 25, а размыкаки ие контакты реле 11 и 17 соединены параллельно и подключены ко входу исполнительного

блока 26 для Форсированного отключег1ия автоматических выключателей снч-тия управляющих импульсов. Устройство работает следующим образом. При включении сетевого автомата контакты 16 и 21 обоих герконовых реле размыкаются и цепь управления Исполнительного блЪка токовой защиты 26 подготавливается к работе. Если, например, в выпрямительном режиме ток нагрузки протекает чере группу вентилей 1. то суммарная намагничивающая : сила или сумг«1арный то (при одинаковом числе витков обмото дифференциального герконового реле будет -, --.- VJv +.-Ju-J.... a. +3-3, м н -з«А 2 У-, ЗОА Л Т -эвА полагая, что уравнительные токи в обоих контурах равны между собою. При этом ток уставки реле выбираетс таким, что зс( Таким образом, во всех нормальны симметричных режимах суммарная нама ничиваюл1ая сила реле, которая созда ется током уставки и уравнительными токами двух контуров, составляющими обычно 10%,отноминального тока дви гателя, оказь1вается достаточной для того, чтобы удерживать реле во вклю ченном состоянии. Если по каким-либ причинам, в результате развивающейся аварии, контурные токи превысят yKaaaHHSTO величину, дифференциально реле сраратывает. его ноомально-закрытый контакт замыкается и включает -цепь управления исполнительного блока токовойзащиты 26. Под действием независимых расцепителей автоматические выключатели 6 и 7 форсировано отключаются, а управляющие импульсы либо блокируются (снимаются), либо сдвигаются в инверторную область, Устройство реагирует на отклонение уравнительных токов от заданной величины уставки, которое проявляется почти при всех видах аварий; прорыве по уоавнительному контуру, опрокидывании инвертора, вызванного внезапной просадкой напряжения сети или сбоями в системе упра вления тиристорами, а также при внутреннем коротком замыкании выпрямителя (пробое вентиля). Максимальное герконовое реле 17 обеспечивает дополнительную защиту преобразователя в случае сквозного короткого замыкания по цепи постоянного тока, когда дифференциальное реле не действует. Режим сквозного короткого замыкания наиболее вероятен на электроприводе подъема экскаватора, когда при опускании ковша (инверторный режим преобразователя происходит внезапная просадка напряжения сети. ПОСКОЛЬКУ ток в задающей обмотке 19 при этом также резко снижается, то максимальное реле в этом режиме работает подобно дифференциальному, что приводит к увеличению быстродействия максимашьной зашиты. Если происходит полное отключение сети, задающие обмотки обеспечиваются и оба реле отключаются. Проходные магнитные усилители 8 и 9 вентильных групп одновременно являются реверсивными датчиками тока двигателя. Сигнал, соответствующий величине и знаку тока двигателя, снимается с датчиков потенциометров 22 и 23 и подается на вход регулятора тока 25,. где происходит суммирование с целью компенсации влияния уравнительных токов. Предлагаемое устройство за счет использования в цепях защиты сигналов, представленных в виде тока, обладает повьшенной помехоустойчивостью. Введение дополнительного датчика с соответствуюидими связями обеспечивав ет защиту преобразователя во всех аварийных режимах, в том числе и в случае просадки напряжения сети. Таким образом, предлагаемое устройство повышает надежность защиты электропривода.

s

tJ4

i§

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ РЕВЕРСИВНОГО ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА, выполненного В виде регулятора тока и двух мостовых выпрямительных групп, соединенных через уравнительные реакторы по реверсивной противопараллельной схеме и подключенных к электродвигателю постоянного тока и выводам для присоединения питающей сети, содержащее автоматические выключатели , предназначенные дЛя включения в цепь электродвигателя и питающей I сети, соединенные с выходом исполнительного блока заииты, первый и второй датчики тока, предназначенные для -включения в выходные цепи выпрямительных групп, выполненные в виде проходных магнитных усилителей, потенциометры нагрузки, входы которых подключены к выходам датчиков тока, а выходы предназначены для подключения к входам регулятора тока,и узел максимальной токовой защиты, отличающееся тем, что, с целью повышения нащежности, введены третий датчик тока, выполненный в виде проходного магнитного усилителя с резистором нагрузки , герконовые реле максимальной и дифференциальной защитыj соответственно с двумя и четырьмя одинаковыми низкоомными обмотками управления, i трансформатор, выпрямитель, первый и второй резисторы,- при этом третий (Л датчик тока предназначен для включения в цепь электродвигателя, первые обмотки управления обоих герконовых реле соответственно через первый и второй резисторы подключенык выходу выпрямителя, соединенного с выходом трансформатора, вход которого подключен к выводам для соединения с питакадей сетью, вторые обмотки управления соединены последовательно между собой и с резистором нагрузки третьего датчика тока, третья а: и четвертая обмотки управления .гер00 конового реле диЛференциальной защиты включены соответствеш о послесо довательно с потенциометром нагрузки первого и второго датчиков тока, а размыкающие контакты обоих герконовых реле- соединены параллельно и -подключены к. входу исполнительного ,блока защиты.