Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки Советский патент 1986 года по МПК H02H7/08 

11

Изобретение относится к электрЬ- технике и предназначено для запщты электродвигателей переменного тока от перегрузки в системах с изолированной нейтралью.

Целью изобретения является повы- щение точности и упрощение эксплуатации .

На фиг. 1 представлена функцио- нальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки содержит из- мерительный блок 1, состоящий из датчиков тока в виде трансформаторов 2 и 3, подключенных через выпрямители 4 к сумматору 5, предназначенному для получения мгновенных значе- НИИ напряжения, пропорциональных току двигателя во всех трех фазах, выход которого подключен к формирователю 6 напряжения, представляющему собой амплитудный выпрямитель, пре- образующий максимальное амплитудное значение напряжения в постоянное напряжение, и к первому входу второ схемы 7 сравнения, сравнивающей амплитудные значения напряжения с пос- тоянным напряжением от регулируемого задатчика 8 напряжения, выполненного, например, на переменном резисторе и подключенного к измерительному прибору 9 напряжения. Выход фо мирователя 6 подключен к первому входу интегратора 10, второй вход которого подключен к выходу первого ключа 11 управления, служащего для изменения направления интегрирова- ния входного напряжения. Интегратор 10 вьшолнен, например, на операционном усилителе с КС-цепями в охватывающем его контуре обратной связи и резисторами, через которые на вход операционного усилителя поданы его первый и второй входные сигналы. Ключ 11 управления вьшолнен, например, на полевом транзисторе. Выход интегратора 10 подключен к первому входу первой схемы 12 сравнения, сравнивающей напряжение с выхода интегратора 10 с напряжением с выхода фазочувствительного демодулятора 13, предназначенного для получе- ния знакопеременного напряжения, пропорционального напряжешш на выходе регулируемого задатчика 8 напряжения, которое поступает на первы

вход фазочувствительного демодулятора 13, второй вход которого подключен к выходу второго ключа 14 управления, предназначенного для изменения знака выходного напряжения фазочувствительного демодулятора 13. Входы управляющих ключей 11 и

14подключены к выходу схемы 12 сравнения, выход которой подключен также к счетному входу счетчика 15, предназначенного для формирования интервала времени на срабатывание защиты. Установочный вход счетчика

15подключен к выходу третьей схемы

16сравнения, сравнивающей напряжение с выхода второго интегратора 17 с постоянным напряжением с делителя 18 напряжения. Вход интегратора 17 соединен с выходом схемы 7 сравнения Вьпсод счетчика 15 подключен к входу исполнительного механизма 19, выполненного, например, на промежуточном реле и силовом контакторе с контактами в цепи питания электродвигателя (не показан).

Устройство работает следуюпщм образом.

j Счетчик 15 находится в нулевом состоянии. Напряжения Од и U, пропорциональные току двух фаз защищаемого электродвигателя, поступают на вьтрямитель 4 с датчиков 2 и 3 тока С выхода выпрямителя 4 напряжения и подаются на вход сумматора 5. Так как погружной электродвигатель представляет собой трехфазную нагрузку с изолированной нейтралью, то при суммировании напряжений U и и, пропорциональных токам двух фаз на выходе сумматора 5 (или на выходе измерительного блока 1), получается напряжение U, , максимальные значения пульсаций которого пропорциональны ампл11тудным значениям токов в каждой из фаз защищаемого электродвигателя. I

Напряжение U с выхода измерительного блока 1 поступает на вход второй схемы 7 сравнения и на вход формирователя 6. Последний преобразует напряжение U, в постоянное напряжение U, величина которого пропорциональна амплитудному значению тока наиболее нагруженной фазы электродвигателя. Параметры формирователя 6 выбраны такими, что величина пульсаций напряжения менее 1%. Напряжение Vf с выхода формирователя 6 поступает на вход интегратора 10. В зависимости от состояния ключа 11 (замкнут или разомкнут) интегратор 10 интегрирует напряжение U в сторону положительных или отрицательных выходных напряжений. Предположим, ключ 11 замкнут. Интегратор

10интегрирует напряжение U.- в сторону положительных значений. Напряжение Ц., с выхода интегратора 10 сравнивается на входах первой схемы 12 сравнения с напряжением U,, на выходе фазочувствительного демодулятора 13, которое пропорционально величине опорного напряжения U регулируемого задатчика 8 напряжения. При достижении напряжения Uy, с выхода интегратора 10 величины напряжения и g на выходе схемы 12 сравнения напряжение U изменит знак,

что приведет к размыканию ключей

11и 14. Размыкание ключей 11 и 14 приведет к изменению знака напряжения Ug на выходе фазочувствительного демодулятора 13 и изменению направения интегрирования интегратора 10. Напряжение U, с выхода интегратора 10 начинает уменьшаться до величины, определенной напряжением Un фазочувствительного демодулятора 13. По остижении напряжением и величины напряжения на выходе схемы 12 сравнения напряжение U изменит знак,

что приведет к замыканию ключей 11 14. Замыкание ключей 11 и 14 приодит к изменению знака напряжения g и изменению направления интегриования в сторону положительных напяжений, т.е. процесс повторяется. апряжение U с выхода схемы 12 сравнения поступает также на счетный вход счетчика 15, которьш предназначен для получения выдержки времени при срабатывании защиты.

Время интегрирования интегратором 10 напряжения U.-, пропорционального амплитуде входного напряжения U/.,

.t, и

где Up и Ujj, - входное и выходное

напряжения интегратора 10,

t - постоянная времени интегрирования .

Величина напряжения U, на выходе интегратора 10 меняется от. kU, до минус kUз,гдe и, - величина опорного

напряжения регулируемого задатчика 8 напряжения, пропорциональная амплитуде номинального тока электродвигателя, k - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами фазочувствительного демодулятора 13. Таким образом, величина изменения напряжения , 2kU. Входное напряжение интегратора 10 U пи,где

п - кратность перегрузки электродвигателя . Время интегрирования, определяемое как

Т - U,

2kU:| 2k iUJT п

не зависит от величины опорного нап- ряжения, а зависит только от кратности перегрузки электродвигателя. Параметры интегратора 10 выбраны такими, что частота импульсов с выхода схемы 12 сравнения, поступаюпц х на счетный вход счетчика 15, изменяется по экспоненциальному закону, обеспечивая большие выдержки времени срабатывание -защиты при малых превышениях текущего тока электродвигателя выше допустимого и малые вьщержки времени при больших превьш1ениях текущего тока электродвигателя вьше допустимого.

Напряжение U, с измерительного блока 1 поступает на вход второй

схемы 7 сравнения, где сравнивается амплитудное значение этого напряжения с напряжением U от регулируемого задатчика 8 напряжения, величина которого измеряется прибором 9. В

случае возникновения перегрузки ( вышение текущего значения тока вьше допустимого) напряжение . на выходе второй схемы 7 сравнения представляет собой прямоугольные импульсы, длительность которых равна времени превьш1ения напряжения U., над напряжением УЗ. Прямоугольные импульсы напряжения U поступают на вход интегратора 17. Напряжение U с

выхода интегратора 17 сравнивается на входах третьей схемы 16 сравнения с напряжением Uотделителя 18 напряжений. Параметры интегратора 17 выбраны такими, что при возникновении

перегрузки напряжение превышает по величине напряжение U делителя 18 напряжений. На выходе третьей схемы сравнения при возникновении перегрузки формируется напряжение

и , поступающее на установочный вход счетчика 15. Таким образом, вторая схема 7 сравнения, интегратор 17, делитель 18 напряжения и третья схема 16 сравнения подают сигнал на установочный вход счетчика 15, , разрешающий его заполнение в случае превышения текущего значения тока Bbmie допустимого.

При уменьшении текущего значения тока до номинального и ниже с выхода третьей схемы сравнения на установочный вход счетчика 15 поступает сигнал, устанавливающий счетчик в исходное состояние.

В случае заполнения счетчика 15 импульсами с выхода схемы 12 сравнения на его выходе формируется сигнал, управляющий исполнительным механизмом 19 и отключением злектро двигателя,

Параметры интегратора и счетчика выбраны такими, что при пусках погружных электродвигателей, когда пусковые токи превьш1аеют в 3,5 - 4,5 раза значение номинального тока не происходит ложных отключений.

При коротких замыканиях в цепи кабель - электродвигатель, когда токи короткого замыкания превьшают в 7-10 раз значение номинального тока электродвигателя, счетчик 15 заполняется импульсами с выхода схемы 12 сравнения за время менее 0,05 с.

Таким обра-зом, индикация напря- жения регулируемого задатчика напряжения позволяет с достаточной точностью установить требуемое для каждого электродвигателя значение тока перегрузки, а подключение второй и третьей схем сравнения и второго интегратора к выходу измерительного блока позволяет определить начало перегрузки, что упрощает эксплуата- ,цию.

667

Фор

мула и

6

зоб

р е т е и и я

0

5

Устройство для зашиты электродвигателя от перегрузки, содержащее

трансформаторы тока, первичные обмотки которьк включаются в фазы сети защищаемого электродвигателя, а вторичные через выпрямитель подключены .к входу сумматора, формирователь 0 напряжения, выход которого соединен с первым входом интегратора, выход интегратора подключен к первому входу схемы сравнения, регулируемый задат- чик напряжения, измеритель напряжения

5 и исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения эксплуатации, в него дополнительно введены вторая и третья схемы сравнения, второй интегратор, фазочувстви- тельньй демодулятор, первый и второй ключи управления, делитель напряжения и счетчик, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, при этом выход сумматора подключен к входу формирователя напряжения и к первому входу второй схемы сравнения, второй вход второй схемы сравнения соединен с выходом регулируемо-

0 го задатчика напряжения, входом измерителя напряжения и первым входом фазочувствительного демодулятора, выход второй схемы сравнения через второй интегратор соединен с первым

5 входом третьей схемы сравнения, к второму входу которой подключен вы- ход делителя напряжения, выход третьей схемы сравнения соединен с установочным входом счетчика, к счетному

0 входу которого подключены выход схемы сравнения и входы первого и второго ключей управления, выходы которых соединены соответственно с вторым входом интегратора и с вторьм

45 входом фазочувствительного демодулятора, а выход фазочувствительного демодулятора подключен к второму входу схемы сравнения.

а

ft

3

- г

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки в системах с изолированной нейтралью. Целью изобретения является повышение точности и упрощение эксплуатации. Цель достигается введением в устройство второй 7 и третьей 16 схем сравнения и второго интегратора 17, что позволяет определять начало перегрузки, - а индикация напряжения регулируемо- о задатчика напряжения 8 позволяет с достаточной точностью установить требуемое дпя каждого электродвигателя аначение тока перегрузки. Введение счетчика 15, фазочувствитель- ного демодулятора 13 и первого 11 и второго 14 ключей обеспечивает необходимый диапазон времени срабатывания защиты. 2 ил. I сл tc 00 о О5 а 0UZ.t

,cf

11 1Л1Ш1 ШЛЛ1и

г.г

Редактор А.Лежнина

Составитель К.Шилан

Техред Л.Олейник Корректор А.Тяско

Заказ 7131/56Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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