Устройство для токовой защиты электродвигателя Советский патент 1985 года по МПК H02K17/18 H02H7/08 

. ; ,,, : , , Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты электродвигатиглей и может быть использовано на электричес ких станциях, а также на промышленных предприятиях для защиты электри ческих двигателей от повреждений в результате перегрузок, а также от коротких замыканий. Известно устройство для защиты электроэнергетической установки от перегрузки, содержащее датчик контролируемого параметра - тока и источника опорного напряжения, соединенные с входами блока выделения максимального напряжения и блока сравнения. Выход последнего связан с ключом пуска интегрирующего элемента блока временной задержки, под соединенного к выходу блока выделения максимального напряжения. Блок задержки, в свою очередь, подключен к реагирующему органу, на выходе ко торого включен исполнительный механизм lj . Недостатком этого устройства является большая выдержка времени отключения защищаемого электродвигате ля при несостоявшемся пуске (когда ротор машины остается в заторможенном состоянии). Защитное устройство при этом полностью отрабатывает время своей установки, вызывая перегрев обмоток, а следовательно, интенсивное старение изоляции машины. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для токовой защиты электродвигателя, содержащее линейный преобразователь входно го тока в напряжение, соединенный через выпрямитель с первым реагирующим органом, выход которого подклю чен к интегрирующему контуру, связанному с вторым вйгходным реагирующим, органом, причем выход выпрямителя через ключевой элемент связан с выходным реагирующим органом 2j . Однако данное устройство также работает с большой выдержкой времени при несостоявшемся пуске. Цель изобретения - повьппение быс родействия защиты электродвигателя при несостоявшемся его пуске. , Поставленная цель достигается тем, что в устройство для токовой защиты электродвигателя, содержащее линейный преобразователь ток-напря12жение, соединенньй через первый вы прямитель с первым реагирующим органом, причем первый выпрямитель соединен через первый полупроводниковый ключ с интегратором, к которому также подключен выход первого реагирующего органа, причем выход ицтегратора подключен к второму выходно-му реагирующему органу, к которому также подключен через согласующий орган выход первого выпрямителя, дополнительно -введены датчик частоты вращения ротора электродвигателя, второй выпрямитель, сглаживающий фильтр, третий реагирующий орган, второй полупроводниковый ключ и RC цепочка, соединенные последовательно, причем RC-цепочка подключена к интегратору. На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - потенциальные диаграммы выходных напряжений блоков устройства. Устройство для токовой защиты электродвигателя содержит преобразователь 1 ток-напряжение, подключенньпг через первый выпрямитель 2 к первому реагирующему органу 3, к первому полупроводниковому ключу 4 и через согласующий орган 5 - к второму реагирующему органу 6. Выход первого реагирующего органа 3 связан с вторым реагирующим органом 6 через интегратор 7. Датчик 8 частоты вращения ротора электродвигателя через второй выпрямитель 9 и фильтр 10 подключен к третьему реагирующему органу 11, который через второй полупроводниковый ключ 12 и RC -цепочку 13 связан с интегратором 7. На фиг. 2 показаны напряжения на выходах соответствующих блоков. , 11(5-, U(7 - опорные напряжения первого, второго и третьего реагирующих органов соответственно. Устройство работает следующим образом. В режиме пуска защищаемого электродвигателя его первичный ток превышает свое номинальное значение. Выходное напряжение первого выпрямителя 2 в этом случае много больше опорного потенциала U( первого реагирующего органа 3 (фиг. 2). На интервалах времени превышения этого напряжения над потенциалом инвертирующего .

входа операционного усилителя блока 3 его выходное напряжение меняет знак с отрицательного на положительный.. Отрицательно заряженный конденсатор интегрирующего контура 7 начи- нает перезаряжаться (диаграмма U на фиг. 2). Создаваемое на его зарядном резисторе падение напряжения вызывае отпирание ключа 4, через который происходит интегрирование сигнала, пропорциональндго первичному току. Тем самым обеспечивается необходимого 1вида обратно зависимая амперсекундная характеристика защитного устройства. В оставшуюся часть полупериюда, когда выходное напряжение на выходе операционного усилителя блока 3 отрицательно, потенциал выхода интегрирукмцего контура уменьшается. В целом от периода к периоду это напряжение возрастает. Его величина сравнивается вторым реагирующим органом 6 с опорным потенциалом неинвертируквцего входа U .

Успешный пуск электродвигателя со провождается нарастанием частоты вращения его ротора, а соответственно и входного выпрямленного сглаживающего напряжения Ujg датчика 8 (например тахометра). В тот момент t, когда величина достигает порога срабатывания органа 11 (фиг. 3), .на выходекомпаратора 11 появляется положительное напряжение, переводя,щее ключ 12 в проводящее состояние. К основному интегрирующему контуру 7 подключается дополнительная емкость, зарядно-разрядные цепи которой имеют диодную развязку с основной ем,костью. Напряжение на инвертирующем входе операционной схемы 6 падает (дополнительный конденсатор вступает в работу, имея отрицательный за|ряд). Темп нарастания выходного напряжения интегрирующего контура снижается (при неизменной кратнос1ти первичного тока) - кривая UjjiHa фиг. 2. Такой режим соответствует временным уставкам при кратности первичного тока, равной пусковой несколько превьивакядим время пуска.

Предположим, что ротор электродвигателя при его включении в сеть остается неподвижным (происходит, например, заклинивание приводного механизма). Тогда величина напряжения U(Q, как и частота вращения, остаются равными нулю. Ключ 12 сохраняет при этом непроводящее состо яние. Интегрирующий контур поэтому имеет малую постоянную времени заряда и напряжение U|7 быстро достигает порога срабатывания устройства защиты Ц, выходной компаратора подает сигнал на отключение защищаемого двигателя в момент времени Ь„

При коротких замыканиях (величине первичного тока, большей пускового) выходное напряжение согласующего органа 5 достаточное для срабтывания защиты без выдержки времени (превьшает опорный потенциал U|5) .

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в повышении быстродействия защиты при несостоявшемся пуске электродвигателя. Благодаря более быстрому отключению защищаемого электродвигателя при несостоявшемся пуске исключается недопустимый перегрев обмоток, что увеличивает срок службы электродвигателя, повышает его надежность и способствует повышению надежности технологических (процессов на предприятиях.

фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее линейный преобразователь ток-напря жение, соединенный через первый выпрямитель с первым реагирующим органом, причем первый- выпрямитель соединен через первый полупроводниковый ключ с интегратором, к -которому также подключен выход первого реагирующего органа,- причем выход интегратора подключен к второму выходному реагирующему органу, к которому также подключен через согласующий орган вькод первого выпрямителя, о тлича юще е ся тем, что, с целью повьшения быстродействия при несостоявшемся пуске электродвигателя, дополнительно введены датчик частоты- вращения ротора электродвигателя, второй выпрямитель сглаживающий фильтр, третий реагиру-; ющий орган, второй полупроводниковый (Л ключ и Я -цепочка, соединенные последовательно, причем ЯС -цепочка подключена к интегратору. i