Устройство для максимальной токовой защиты электропривода постоянного тока Советский патент 1986 года по МПК H02H3/08 H02H7/85 

ного тока. Устройство содержит датчик 1 тока якоря двигателя 2, датчик 3 производной тока якоря. Датчики 1 и 3 присоединены к шунту 27 и трансформатору 28 тока. Датчик 16 напряжения питания двигателя подключен к шинам преобразователя 25, Сумматоры 4-6 предназначены для определения отклонения заданных значений тока, производной тока и времени срабатывания аппаратуры. Блок 11 деления реализует вычисление времени, в течение которого ток достигает предельного значения уставки. Повьшение надежности отключения аварийного тока достигается

I Изобретение относится к электротехнике, касается защиты электрических машин и приборов от аварий, в том числе в автоматизированном электроприводе постоянного тока, и предназначено для автоматической бесконтактной остановки электропривода при возникновении аварийного роста тока, не допуская его до критического значения.

Цель изобретения - повышение надежности отключения аварийного тока.

На чертеже изображена приндипиаль- ная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 тока якоря двигателя 2, датчик 3 производной тока якоря, сумматоры 4-6, блок 7 задания значения предельного тока якоря, пороговые элементы 8- 10, блок 11 деления, задатчик 12 максимального значения производной тока якоря, задатчик 13 времени срабатьгоа- ния коммутационной аппаратуры, логический элемент ИЖ 14, логический элеиент И-НЕ 15, датчик 16 напряжения питания двигателя, датчик 17 напряжения задания системы управления приводом, триггеров, усилители 19 и 20, задающий командоаппарат 21, промежуточный усилитель 22, задатчик 23 интенсивности, систему 24 управления преобразователем 25 электрической энергии, ког «мутационный элемент 26 силЬвой цепи, шунт 27 якорной цепи, трансфпрматор 28 тока, задатчик 29

введением зйдатчика 12 максимального значения производной тока якоря и за- датчика 13 времени срабатывания коммутационной аппаратуры, блока 7 задания уставки значения предельного тока, блока I1 деления величины тока на его производную, пороговых элемен TDB 9 и 10, элемента ИЛИ 14. Блок 7 задания уставки значения предельного тока содержит два формирователя 30 и 31 сигналов знака производной тока якоря, инвертор 32, два коммутатора 33 и 34 и задатчик 29 максимально допустимого тока якоря двигателя. 1 3.п.ф-лы, I ил.

максимально допустимого тока якоря двигателя, формирователи 30 и 31 сигналов знака производной тока якорной цепи, инвертор 32, коммутаторы 33 и 34 и блок 35.бесконтактного воздействия на систему управления электроприводом.

Датчик 1 тока якоря подсоединен к шунту 27 якорной цепи двигателя 2,

который питается от преобразователя

25электрической энергии, соединенный входом с системой 24 управления пре- образовзтелем.

Датчик 3 производной тока якоря присоединен, например, к ненасьщенно-, му трансформатору 28 постоянного тока, включенному последовательно с шунтом 27, коммутационным элементом

26и якорем электродвигателя 2 к пре- образователю 25.

Сумматоры 4-6 предназначены для определения отклонения заданных значений тока, производной тока и времени срабатывания аппаратуры с фактическими данными. Сумматор 4 соединен входами с датчиком 3 производной тока якоря и задатчиком 12 максимального значения производной тока якоря, Сумматор 5 присоединен входами к датчику 1 тока якоря и блоку 7 задания установки предельного тока якоря. Сумматор 6 соединен входами с выходом блока 11 деления и задатчиком 13 времени срабатывания коммутационной аппаратуры. Два входа блока П деле

ния присоединены соответственно к вы31259391

датчика 3 производной тока якоря

ли

к те

и к выходу сумматора 5.

Блок деления реализует вычисление времени t, в течение которого ток достигает предельной установки при допустимой скорости изменения тска

1-( т L . VX

,а -

1 - максимальное допустимое

значение тока, задаваемое датчиком 29;

1 - фактическое значение тока, измеряемое датчиком 1;

dl dt

фактическое значение проиводной тока, измеряемое датчиком 3.

Выходы всех сумматоров 4-6 присодинены через пороговые элементы 9 и 10 логическим элементом ИЛИ 14.

Датчик 16 напряжения питания двигателя 2 присоединен к шинам преобрзователя 25. Датчик 17 напряжения здания системы управления приводом подключен своим входом к выходу задющего командоаппарата 21, Выходы дачиков 16 и 17 напряжения через логический элемент И-НЕ 15 подсоединены к второму входу триггера 18, первый вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ 14.

К,выходам триггера 18 подключены два усилителя 19 и 20 узла 35 бесконтактного воздействия на систему управления электроприводом. Усилители

19 И 20 подсоединены к фазоинверсным

выходам триггера 18. Усилитель 19 постоянного тока подсоединен своим входом к тому выходу триггера 18, транзистор которого при нормальной работ привода ненасьпцен (закрыт), а выход этого усилителя 19 подсоединен к цепи ограничения промежуточного усилителя 22, установленного в канале задания системы управления электропривода до задатчика 23 интенсивности, Второй усилитель 20 постоянного тока подсоединен своим входом к второму гыходу триггера 18, транзистор которого при нормальной работе насыщен (открыт), а выход этого усилителя подсоединен к цепи смещения задатника 23 интенсивности в канале задания системы управления электроприводом, вьтход которого подключен к системе 24 управления преобразователем 25 электрической энергии.

Командоаппярат 21 присоединен к одному из входов промежуточного уси

лителя 22., выход которого подключен

(

к одному из входов задатчика 23 интенсивности.

Блок 7 заданий уставки предельно- го тока якоря состоит из двух формирова-. телей 30 и 31 сигналов знака производной тока якорной цепи, входы которых соединены с выходом датчика 3 производной тока якоря, а выходы - с управляющими входами коммутационных элементов 33 и 34, информационные входы которых подключены к задатчику 29 максимально допустимого тока якоря двигателя к первому непосредствен- но, Ъ к второму - через инвертор 32. Выходы коммутационных элементов 33 и 34 объединены и подсоединены к входу сумматора 5.

Устройство работает следующим об- разом.

В нормальных условиях работы электродвигателя 2 на вход сумматор 5 подается сигнал с датчика 1 тока, который, пропорционален току якорной це- пи, и с блока 7 заданияj который пропорционален установке предельного тока якоря, При этом знак установки предельного тока якоря определяется знаком изменения тока, т. е, знаком производной тока, измеряемой датчиком 3 производной тока якоря, который определяется с помощью формирователей 30 и 31 сигналов знака производной и является управляющим входом коммутационных элементов 33 и

(

помощью этих элементов на вход сумматора 5 из задатчика 29 максимально допустимого .тока двигателя подаются сигналы, пропорциональные допустимому току с определенным знаком: положительный - при подаче сигнала непосредственно от задатчика 29, максимальный - при подаче сигнала непосредственно от задатчика 29 максимально допустимого тока и отри- цатепьный - при подаче сигнала от задатчика 29 через инвертор 32, Таким образом на вход второго сумматора 5 подается при росте тока положительное значение уставки предельного тока, а при спадании - отрицательное,

В сумматоре 5 происходит сравнение уставки предельного тока якоря с фактическим током якоря и, если он не превышает величины, заданной пороговым элементом 10, на вход логического элемента ИЛИ 14 сигнал не посту- паеТл что не вызывает изменение соетояния триггера 18 и соответственно узла 35 воздействия систему управления электроприводом,

С началом роста тока в сумматоре 4 производится сравнение скорости изменения тока якоря с предельной, которая задается задатчиком 12 максимального значения производной тока якоря. При значениях скорости изменения тока, не превышающих допустимых, на вход логического элемента ИЛИ I4 сигнал не поступает, Одновременно в блоке П деления осуществляется не- прерьгеное вычисление времени роста тока до срабатывания аппаратуры защиты. Вычисленное время сравнивается в сумматоре 6 и, если оно не превышает величины порогового элемента 9, то на Еход логического элемента ИЛИ 14 сигнал не поступает.

В аварийных режимах при резком нарастании тока якоря, если произвдд- ная скорости тока превьштает допустимую, то на выходе сумматора 4 появляется сигнал, воздействующий через логический элемент ШШ 4 на состояние трьтгера 18, который, перебрасываясь через узел в5 бесконтактного воздействия на систему управления электроприводом, производит остановку электропривода до увеличения тока вьше максимально допустимого значения.

В сумматоре 5 при превышении тока предельных значений и появлении на его выходе напряжения, равного установке порогового элемента 10, последний формирует сигнал, который поступает на логический элемент ИЛИ 14, и привод останавливается, что не позволяет развиться аварии.

В сумматоре 5 производится сравнение времени роста тока до срабатывания аппаратуры защиты и, если оно меньше времени, заданного задатчиком 13 .времени срабатьЬания коммутационной аппаратуры, то пороговый элемент 9 формирует сигнал, воздействующий на отключение привода через логический элемент ИЛИ. Этим обеспечивается упреждение срабатывания защиты при значениях тока, близких к предельным а также при предельной скорости измв нения тока якорной цепи,

Таким .образом, при увеличении скорости нарастания тока вьш1е предельной, превьш1ении значения тока максимально допустимой величины и при значении времени изменения тока в допус0

5

0

5

0

5

0

5

тимых пределах меньших, чем время срабатывания защиты, происходит воздействие логического элемента ИЛИ 14 на триггер 18, который изменяет свое состояние. Перебрасываясь, триггер 18 через узел 35 бесконтактного воздействия на систему управления электроприводом производит JCTaHOBKy электропривода, причем напряжение на выходе усилителя 19 становится равным нулю, т.е. происходит ограничение промежуточного усилителя 22 в канале задания системы управления электроприводом до нуля, и, кроме того, уси- литель 19 выдает напряжение смещения на транзистор задатчика 23 интенсивности, соответствующее ускоренному торможению электропривода. В исходное состояние триггер 18 возвращается элементом И-НЕ 15, на выходе которого сигнал появляется при нуле напряжения задания привода, т.е. при установке задающего командоаппарата 21 в нулевое положение, и при нуле напряжения преобразователя 25 питания якорной цепи электродвигателя, т.е. после окончаний торможения двигателя.

Предлагаемое устройство имеет ряд преиму4цеств по сравнению с известным. В устройстве за счет введения блока задания уставки предельного тока якоря учитывается направление изменения тока, т.е. характер его изменения : уменьшение или увеличение, что исключает ложные срабатьшания защиты при значениях тока близких к предельным.

За счет введения блока деления, соединенного с выходами датчика производной тока якоря и второго сумматора, определяют время, в течении которого возможно изменение тока, что позволяет упредить рост тока до опасных значений и тем самым., повысить эффективность и надежность отклонения аварийного тока высокодинамических приводов.

За счет сравнения скорости изменения тока якоря с предельно допустимой для предлагаемого привода исключается подгар коллектора электродвигателя и упреждается срабатьгоание .защиты, что повьшкает надежность и эф- .фективность устройства.

Устройство может найти широкое распространение р aвfoмaтизиpoвaннoм электроприводе постоянного тока, в том числе в машиностроении, металлургии и других отраслях промьшшенности.

12 iVi

Формула изобретения

1, Устройство для максимальной т. ковой защиты электропривода постоянного тока, содержащее датчики величины и производной тока, входы которых присоединены соответственно к шунту и трансформатору тока, включенным последовательно в цепь якоря электродйигателя, первый сумматор, один из входов которого соединен с выходом датчика производной тока, а выход - с первым пороговым элементом узел бесконтактного воздействия на систему управления электроприводом, выполненный на триггере и двух усилителях, первый и второй выходь бесконтактного воздействия на систему управления электроприводом которого служат для присоединения к системе управления электропривода, а третий выход присоединен к элементу И-НЕ, входы которого соединены соответственно с датчиком напряжения задани систем управления электроприводом и датчиком -напряжения питания электродвигателя, отличающееся тем, что, с целью повьппения надежности отключения аварийного тока, оно снабжено задатчиком максимального значения производной .тока якоря и задатчиком времени срабатывания коммутационной аппаратуры, блоком задания уставки значения тока, вторым и третьим сумматорами, блоком деления величины тока на его производную, йто- рым и третьим пороговыми элементами, элементом ИЛИ, при этом вьпсод датчика производной тока соединен с одним входом блока деления величины тока на его производную и выходом блока

задания уставки значения предельного

Редактор И. Дербак

Составитель Л, Анисимова

Техред М;Ходанич Корректор В. Бутяга

Заказ 5132/53

Тираж 612Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., Д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, п. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

S

Vi

0

5

0

5

0

З П8

тока, выход KOTOpcipo соедимен с одним входом второго сумматора, другой вход которого присоединен к выходу датчика тока, выход второго суммато- ра подключен к второму пороговому элементу и другому входу блока деления, выход которого подключен к одному входу третьего сумматора, другие входы первого и третьего сумматоров присоединены соответственно к за- датчику максимального значения производной тока якоря и к задатчику времени срабатывания коммутационной аппаратуры, выход третьего сумматора подключен к третьему пороговому элементу, выходы всех пороговых элементов подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого соединен с узлом бесконтактного воздействия на систему управления электроприводом.

2. Устройство по П.1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок задания уставки значения предельного;тока содержит два формирователя сигналов знака производной тока якорной цепи, инвертор, два коммутатора и задатчик максимально допустимого тока якоря электродвигателя, причем управляющие входы коммутаторов присоединены к выходам формироззателей сигналов, входы которых объединены и являются входом блока задания уставки предельного тока, информационный вход первого коммутатора присоединен к задатчику максимально допустимого тока якоря электродвигателя, к которому также присоединен через инвертор информационный вход второго коммутатора, а выходы коммутаторов объединены и являются выходом блока задания уставки предельного тока.

Изобретение относится к области электротехники релейной защиты электроустановки и.может быть использовано для защиты и автоматической бесконтактной остановки электропривода постоянного тока при увеличении тока, ие допуская роста тока выше критического значения. Цель изобретения - по- вьш1ени1е надежности отключения аварий