Устройство для токовой защиты электродвигателя с обратно зависимой выдержкой времени Советский патент 1985 года по МПК H02H3/08 H02H7/85 

основной RC-цепочки через второй дополнительный пороговый элемент подключен к регулировочному входу резисторного потенциометра регулировки ycTaskH, первая дополнительная RC-це почка через фототиристор оптрона под ключена параллельно дополнительному сглаживающему конденсатору, причем конденсатор первой дополнительной

3373

RC-цепочки зашунтирован последовательно соединенньми третьим токоограничительным резистором и замыкающим контактом исполнительного органа, а разрядный резистор подключен между общей точкой катодов разделительных диодов и общей точкой эмиттера транзистора и катода тиристора.

.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ОБРАТНО ЗАВИСИМОЙ ВЫДЕРЖКОЙ ВРЕМЕНИ, содержащее датчики фазных токов, подключенные через двухполупериодньп выпрямитель к параллельно включенньм основному сглаживакнцему конденсатору и резисторному потенциометру регулировки уставки, основную RG-цепочку, конденсатор которой через основной пороговый -элемент и первый резистор подключен к управлякщему электроду тиристора, анод которого через исполнительный орган подключен к входу указанного основного пог рогового элемента, а катод через второй резистор объединен с управляющим электродом и подключен к .выходу основной RC-цепочки, отличающееся тем, что, с целью повьппения быстродействия при повторных пусках электродвигателя, введены параметрический стабилизатор напряжения, выполненньй на стабилитроне и резисторе, оптрон, два дополнительных пороговых элемента, транзистор, два разделительных диода, две дополнительных RC-цепочки, стабилитрон, три токоограничительных резистора, разрядный резистор, а также тахогенератор с вьтрямителем и дополнительным сглаживающим конденсатором (Л на выходе, причем база транзистора через стабилитрон подключена к общей точке резистора и конденсатора первой дополнительной RC-цепочки, эмиттер - к противоположному вьгаоду резистора той же RC-цепочки, а коллектор через первый токоограничитель- ный резистор - к катодам обоих раздеО1 лительных диодов, первый из которых со со анодом подключен к входу основного порогового элемента, а второй через второй токоограничительный резистор - к общей точке стабилитрона и резиссо тора параметрического стабилизатора напряжения, подключенного параллельно основному сглаживакмцему конденсатору, при этом последовательно соединены светодиод оптрона, первый дополнительный пороговый элемент и вторая дополнительная RC-цепочка, у которой конденсатор подключен мехщу анодом второго разделительного диода и эмиттером транзистора, объединенным с катодом светодиода оптрона, резистор

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты, и может быть использовано для защиты трехфазных злектродвигателей от перегрузок и коротких замыкаНИИ.

f Известно устройство для токовой зазащиты с ограниченно зависимой выдержкой времени, содержащее трансформатор тока, зашунтированный двумя последовательно соединенными постоянным и переменным резисторами, выпрямитель иьй мост с подключенными на выходе сглаживающим конденсатором и стабили троном. К сглаживающему конденсатору присоединен в рем я задающий контур, конденсатор которого зашунтирован резистором. Параллельно последнему включена управляющая цепь тиристора, содержащая последовательно соединенные динистор, стабилитрон и ограничительньй резистор. Анод тиристора через исполнительный элемент соединен с конденсатором времязадакядего контура D

Однако зто устройство имеет завышенную вьщержку времени при з ащите асинхронных электродвигателей, особенно при большом времени их разгона, что обусловлено отстройкой от сверхтоков в пусковом режиме, а также подвержено срабатываниям при повторном пуске защищаемого асинхронного двигателя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для токовой защиты, содержащее датчики фазных токов и тока нулевой последовательности, подключенные через выпрямитель к конденсатору и резисторам регулировки уставок, времязадающую RC-цепочку. Параллельно ее конденсатору подключены пороговый элемент, резистор и тиристор, анод которого через исполнительный орган подключен к пороговому эле менту, а катод через резистор объединен с управляющим электродом и подключен к конденсатору 2.

Известное устройство по способу своего функционирования отстроено от срабатывания при пусковых сверхтоках путем введения выдержки времени, большей времени разгона. В то же время характеристика перегрузочной способности двигателя при кратностях тока, равных пусковым, требуе много меньшей уставки времени срабатывания. Завышенным по той же причине оказывается и время отключения коротких замыканий. Кроме того, конденсатор органа выдержки времени осуществляет запоминание интегрированного за время пуска электродвигателя первичного тока. Запуск последуклцей машины защищаемого присоединения или повторньш же. вызывает дополнительный заряд хронирующей емкости , добавляемый к имекяцемуся. В результате напряжение конденсатора достигает уровня пробоя порогового элемента - происходит ложное срабатывание защиты и отключение нагрузки.

Целью изобретения является повышение быстродействия при повторных пусках электродвигателя.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для токовой защиты электродвигателя с обратно зависимой вьщержкой времени, содержадее датчики фазных токов, подключённые через двухполупериодный выпрямитель к.параллельно включенным основному сгла3115живающему конденсатору и резисторному потенциометру регулировки уставки, основную RC-цепочку, конденсатор которой через основной порогювый элемент и первьй резистор подключен к управляющему электроду тиристора, анод которого через исполнительный орган подключен к входу указанного основного порогового элемента, а катод через второй резистор объединен с управляющим электродом и подключен к выходу основной RC-цепочки, введены параметрический стабилизатор напряжения, выполненный на стабилитроне и резисторе, оптрон, два дополнительных пороговых элемента, транзистор, два разделительных диода, две - дополнительных RC-цепочки, .стабилитрон, три токоограничительнык резистора, разрядный резистор, а также тахогенератор с выпрямителем и дополнительным сглаживающим конденсатором на выходе причем база транзистора через стабилитрон подключена к общей точке резистора и конденсатора первой дополнительной RC-цепочки, эмиттер - к противоположному вьюоду резистора той же RC-цепочки, а коллектор через первый токоограничительный ре:,истор к катодам обоих разделительных диодов первый из которых анодом подключен к входу основного порогового элемента, а второй через второй токоограничи-тельный резистор - к общей точке стабилитрона и резистора параметрического стабилизатора напряжения, подключенного параллельно основному сглаживающему конденсатору, при этом последовательно соединены светодиод оптрона, первый дополнительный пороговый элемент и вторая дополнительная RCцепочка, у которой конденсатор подключен между анодом второго разделительного диода и эмиттером транзистора, объединенным с катодом светодиода оптрона, резистор основной RC-цепочки через второй дополнительный пороговый элемент подключен к регулировочному входу резисторного потенциометра регулировки уставки, первая дополнительная RC-цепочка через фототиристор оптрона подключена параллельно дополнительному сглаживающему конденсатору, причем конденсатор первой дополнительной RC-цепочки зашунтирован последовательно соединенными третьим токоограничительным резистором и замыкающим контактом исполнительного органа, а разрядный резистор подключен между общей точкой катодоВ разделительных диодов и общей точкой- эмиттера транзистора и катода тиристора. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства для защиты в пусковом и номинальном режимах. Устройство содержит датчики фазных токов (трансформаторы тока) 1 и 2, вторичные обмотки которьк соединены по схеме неполной звезды и через двухполупериодный выпрямитель 3 подсоединены к сглаживающему конденсатору 4, резисторному потенциометру 5 регулировки уставки и параметрическому стабилизатору напряжения, выполненному на резисторе б и стабилитроне 7. Параллельно стабилитрону 7 через резистор 8 подключен конденсатор 9 дополнительной RC-цепочки, а через пороговый элемент (динистор 10 ее резистор 11 подключен к светодиоду 12 оптрона. Регулировочный выход потенциометра 5 через пороговьм элемент (динистор) 13 подключен к RC-цепочке, состоящей из резистора 14 и конденсатора 15. Конденсаторы 9 и 15 через разделительные диоды 16 и 17 соединены с разрядным резистором 18 и транзистором 19, коллектор которого соединен последовательно с резистором 20. База транзистора 19 через стабилитрон 21 подключена к резистору 22 первой дополнительной RC-цепочки, включающей также конденсатор 23, зашунтированный цепочкой резистор 24 - замыкающий контакт 25исполнительньШ элемент 26. Фототиристор 27 оптрона подключен к сглаживакнцему конденсатору 28, который в свою очередь через выпрямитель 29 подсоединен к тахогенератору 30, расположенному на одном валу с защищаемым двигателем 31. Кроме того, конденсатор 15 через пороговый элемент (динистор) 32 и резистор 33 соединен с управляющим электродом тиристора 34 и Чьфез резистор 35 с его катодом. Исполнительный элемент 26 связан с цепью отключения выключателя 36. Пуск асинхронной машины сопровождается появлением 5-7 кратных первичных токов, а соответственно, и пропорциональных напряжений на вторйчHbtx -обмотках транпформаторов тока (ТТ) 1 и 2 (выпрямленное и сглаженное вторичное напряжение ТТ обозначено на фиг. 2, как U, в то время как номинальному режиму соответствует U;, ) , На уровне потенциала U2 с запасом в сторону завышения выбирается опорное напряжение стабилитрона 7. Напряжением его выхода через резистор 8 -заряжается конденсатор 9 (экспоненциальная кривая заряда обозначена; позицией 37) . Одновременно выходное напряжение потенциометра 5 вызывает пробой динистора 13 и заряд через резистор 14 времязадающего конденсатора 15. Постоянная времени заряда выбираетс не менее чем на 10% -большей Tt) R g С g. Напряжение обоих конде.нсаторов 9 и 1 5 сравнивается с пороговыми значениями: первое из них на 2025% больше напряжения номинального режима, второе, наоборот, выбирается меньшим номинального ( на фиг. 2 Конденсатор с меньшей постоянной времени заряда, т.е. 9, раньше дост гает этого уровня (момент времени t включается динистор 10, светодиод 1 обтекается током, вызывающим отпира ние фототиристора 27. Через фототиристор 27 сглаживающий конденсатор 28, напряжение которого пропорционал но частоте вращения ротора электродвигателя, оказывается подключенным к конденсатору 23 и резистору 22 (п раллельный резистор 24 в замкнутом состоянии выключателя 36 дешунтирован замыкающим контактом 25). Если ротор;Двигателя не заторможен, напряжение сглаживающего конденсатора 28 имеет ненулевое значение - начинается заряд конденсатора 23. Возникающее при этом падение напряжения на резисторе 22 подается через стабилитрон 21 (повьш1ающий помехоустойчивость схемы ) на управлякяций переход транзистора 19. Последний открывается, обеспечивая быстрый раз ряд конденсаторов 9 и 15. Динистор 10 при этом запирается. Одновременно завершается этап конденсатора 23 ток через фототиристор 27 уменьшается до порога удержания и оптрон пере ходит в непроводящее состояние. Кривая 38 соответствует новому циклу за ряда конденсатора 9 до момента tj, когда прэисходит повторное включение динистора И .. Если разгон яащ1щаемого электродвигателя 31 на интерь-зле времени t-,- t продолжа тся, то напряже1П1е конденсатора 28 больше, чем конденсатора 23. Зарядный -JOK последнего вновь открывает тг-анзистор 19. Конденсаторы 9 и 15 вторично разряжаются. В случае успешного пуска на всем его протяжении t действие схемы периодически повторяется, так как конденсатор 15 при этом циклически разряжается, срабатывание защиты не происходит. В том случае, если ротор машины при подключении ее к сети неподвижен, в момент времени t при включении фотористора 27 напряжения конденсаторов 28 и 23 оказываются равными, падение напряжения резистора 22 равно нулю-- транзистор 19 закрыт. Конденсатор 15, следовательно, продолжает свой заряд, его напряжение Достигает уровня пробоя динистора 32. Включение последнего вызывает появление управляющего, а следовательно, и анодного тока тиристора 34. Исполнительный орган 26 срабатывает, вызывая отключение защищаемого электродвигателя выключателем 36. В номинальном режиме асинхронного двигателя 31 кривая заряда конденсатора 9 имеет вид 39 фиг. 2 и периодически достигает уровня Uср. Динистор 10 и фототиристор 27 поэтому пероидически включаются. При этом происходит сравнение напряжений конденсаторов 28 и 23. Так как частота вращения не претерпевает глубоких изменений, то транзистор 19 остается в непроводящем состоянии. Конденсатор 15 разряжен.(это обеспечивается описанными вьш1е количественными дропорциями порога включения динистора I3 и выходного напряжения потенциомет ра 5 в номинальном режиме ). Поэтому срабатывание устройства в номинальном режиме защищаемого потребителя невозможно, В режиме перегрузки работа цепи: конденсатор 9, динистор 10, резистор 11, оптрон, аналогична описанной в пусковом режиме. Однако разгон машины отсутствует и подзаряд конденсатора 23 постоянно, увеличивающимся напряжением конденсатора 28, как это имеет место при пуске, не происходит . Транзистор 19 поэтому не отпирается и разность потенциалов конденсатора 15 достигает порога включения ди7нистора 32. Устройство срабатывает Включение в схеме стабилитрона 7 ог раничивает зарядное напряжение конденсатора 9 при коротких замыканиях в защищаемой зоне, А так как зарядное напряжение конденсатора 15 пропорционально первичному току, то темп роста его напряжения превышает темп конденсатора 9. Поэтому незави симо от момента короткого замыкания (даже если оно произошло при пуске двигателя) напряжение конденсатора 15 быстрее достигнет порога включения динистора 32, чем конденсатора 9 порога динистора 10. Устройство защиты срабатьгоает. Введение в схему резистора 24 и высокоомного г,27 гз

.7 3 - 8 резистора 18 обеспечивает разряд конденсаторов 23, 9 и 15 в отключенном состоянии электродвигателя 31, подг тавливая схему к работе. Положительный эффект изобретения заключается в повыпении быстродейст4 ВИЯ защиты двигателя от сверхтоков. Достигается это периодическим разрядом конденсатора в пусковом.режиме, что исключет необходимость введения при пусковых кратностях тока вьщержек времени, равных максимальному времени разгона. Кроме того, исключено накапливание заряда конденсатора при повторном пуске машины, чем предотвращено ложное срабатывание защиты в таких режимах. Пгг

г

1сф // tn

Пушбои

petfoM , Нонинальныи peMfufi

Ui Ucp

иг.2