Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки при пуске Советский патент 1987 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки при неуспешном пуске из-за повреждения приводимого механизма, заклинивания подшипников или приводного механизма, задевания ротора о статор, примерзания механизма (например, водяного насоса), завала механизма (например, из-за завала топливом дробилок и мельниц системы топливоприготовления электростанций), из-за обрыва фазы, при глубоких посадках напряжения на питающих шинах, при внутренних коротких замыканиях и в других случаях когда при включении двигателя в работу он не разворачивается.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности функционирования защиты.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит три фазных датчика 1-3 тока статора двигателя, соединенные через фильтры 4-6 инфранизкой частоты и три выпрямителя 7-9 с блоком 10 преобразования выпрямленных фазных сигналов низкой частоты, выход которого через пороговый элемент 11, логический элемент НЕ 12 подключен к логическому элементу И 13, замыкающий блок-контакт 14 выключателя двигателя, импульсное реле 15 времени.

Датчики 1-3 тока служат для преобразования фазных токов статора защищаемого электродвигателя в пропорциональные им напряжения и могут быть выполнены, например, в виде щунта, трансреактора, специального измерительного преобразователя ток-напряжение и т. п. Фильтры 4-6 служат для выделения составляющих инфранизкой частоты (единицы герц) в фазных токах статора двигателя и могут быть построены как на дискретных полупроводниковых элементах, так и в виде активЕ1ых RC-фильтров на интегральных микросхемах. Выпрямители 7-9 выпрямляют фазные переменные напряжения низкой частоты с выходов фильтров 4-6. Дополнительно введенный функциональный блок 10 преобразования выпрямленных фазных сигналов низкой частоты служит для формирования из трех выпрямленных фазных сигналов низкой частоты с выходов выпрямителей 7-9 одного непрерывного аналогового сигнала, который все время существования составляющих низкой частоты в фазных токах статора не спадает до нулевого значения. Блок 10 может быть выполнен, например, в виде сумматора на операционном усилителе. При этом, поскольку низкочастотные составляющие фазных токов статора сдвинуты относительно друг друга на 120°, то напряжение на выходе сумматора, складываемое из выпрямленные фазных составляющих низкой частоты, все вре.мя существования этих составляющих не падает до нуля. Другой вариант реализации блока 10 - максисе- лектор, т. е. элемент, сигнал на выходе которого равен наибольщему из нескольких его выходных сигналов (в данном случае - наибольщему из трех выпрямленных сигналов низкой частоты, подаваемых на три входа блока 10). Т. е. и в этом варианте реализации блока 10 сигнал на его выходе

все время существования составляющих низкой частоты в токах статора не падает до нуля.

Максиселектор может быть выполнен в простейшем случае в виде пассивного

диодно-резис торного логического эле.мен- та ИЛИ, а также в виде более сложных и совершенных устройств на операционных усилителях. Т. е. функционально блок 10 решает задачу либо выбора .максимального мгновенного значения из трех выпрямленных низкочастотных сигналов (вариант с применением .максиселектора), либо суммирования мгновенных значений трех выпрямленных низкочастотных сигналов (вариант с применением сумматора). В обоих

случаях сигнал на выходе блока 10 имеет одну полярность и не спадает до нуля все время, пока в токах статора есть низкочастотные соста $ляющие.

Сигнал на выходе порогового элемента (компаратора) 11 появляется если входной сигнал превыщает некоторый заданный уровень. Пороговый элемент 11 служит для отстройки от небалансов на выходах фильтров 4-6 в переходном режиме при включении двигателя (прежде всего, отстройки от реакции фильтров 4-6 на апериодические составляющие в фазных токах статора). Сигнал с выхода порогового элемента 11 через логический элемент НЕ 12 подан на один из двух входов элемента И 13. Блок- контакт 14 выключателя замыкается при

включении выключателя двигателя и подает сигнал на вход импульсного реле 15 времени. Кратковременный импульс на выходе реле времени появляется спустя заданную выдержку времени, необходимую для отстойки фильтров 4-6 от апериодической

составляющей в фазных токах статора. Выход реле времени соединен со вторым входом логического элемента И 13.

Устройство работает следующим образом.

При неуспешном пуске двигателя в его фазных токах присутствуют составляющая 50 Гц и апериодическая слагаемая, а составляющей низкой частоты нет. Поэтому, на выходах фильтров 4-6 сигналы не появляются. Фильтры 4-6 реагируют на апериодические слагаемые появление.м на их

выходах кратковременных всплесков. Вы.держка времени реле 15 времени и уставка

порогового элемента 11 выбираются сов

местно так, чтобы к моменту появления импульса на выходе реле 15 времени выходной сигнал блока 10 был менее уставки порогового элемента 11 (т. е. осуществляется отстройка от апериодических составляющих в токах статора). Следовательно, в момент появления импульса на выходе реле 15 времени сигнала на выходе порогового элемента 11 нет, а на выходе логического элемента НЕ 12 есть. Т. е. на обоих входах логического элемента И 13 одновременно присутствуют сигналы, что приводит к появлению отключающего импульса на выходе защиты.

При успещном пуске двигателя в его фазных токах присутствуют составляющие низкой частоты, которые выделяются фильтрами 4-6, выпрямляются выпрямителями 7-9 и блоком 10 преобразуются в непрерывный сигнал, ниспадающий до нуля все время существования составляющих низкой частоты. Т. е. в момент прохождения импульсов от реле 15 времени на один из входов логического элемента И 13 на другом его входе сигнал отсутствует, поскольку выходной сигнал блока 10 превыщает уставку порогового элемента 11. Следовательно, при успешном пуске двигателя защита не срабатывает.

В целом, быстродействие предложенного устройства повышено по сравнению с известным за счет того, что с помощью специального блока 10 преобразования из трех низкочастотных составляющих фазных токов статора сформирован один непрерывный, неспадающий до нуля в переходном процессе успешного пуска сигнал. Т. е. этот результирующий сигнал постоянно (до затухания низкочастотных составляющих в токах статора) превышает уставку порогового элемента 11. Поэтому в предлагаемом устройстве нет необходимости во втором импульсном реле времени, которое в известном устройстве вводило замедление в действие защиты для того, чтобы при успешном пуске с выхода фильтра после затухания апериодической слагаемой прошла хотя бы одна полуволна низкочастотной составляющей и сработал пороговый элемент. С другой стороны, повыщенное быстродействие

предлагаемого устройства по сравнешпо с известным повысило надежность функционирования защиты, особенно для двигателей относительно небольшой мощности н быстрым пуском.

По сравнению с известными устройств; ми (фильтровые защиты, максимальные токовые защиты) предлагаемое устройство отличается высоким быстродействием и способностью осуществлять защиту электродвигателей от неуспешного пуска по любой причине механического или электрического характера, т. е. расширением функциональных возможностей. Экономический эффект от примененения предлагаемого устройства 5 заключается прежде всего в уменьшении затрат на восстановительный ремонт электродвигателей и приводимых механизмов за счет более быстрого отключения и сокра- шения масштабов разрушений, а также за счет увеличения срока службы электро- двигателей и приводимых механизмов.

Формула изобретения

Устройство для защиты электродвигате5 ля от перегрузки при пуске, содержащее фазный датчик тока статора двигателя, фильтр низкой частоты, выпрямитель, пороговый элемент, а также последовательно соединенные з амыкающий блок-контакт выключателя двигателя и импульсов реле

0 времени, подключенное к одному из входов логического элемента И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности функционирования защиты, в него дополнительно введены два фазных датчика тока статора двигателя, два фильтра низкой частоты, два выпрямителя, б,лок преобразования выпрямленных фазных сигналов низкой частоты и логический элемент НЕ, причем все три фазные цепи выполнены в виде последовательно соединен0 ных датчика тока статора двигателя, фильтра низкой частоты и выпрямителя и подключены к входам блока преобразования выпрямленных фазных сигналов низкой частоты, выход которого через пороговый элемент и логический элемент НЕ соединен с

вторым входом логического элемента И.

5

Изобретение относится к электроте.х- нике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности функционирования защиты. Фильтры 4-6 реагируют на апериодические слагаемые, присутствующие в фазных токах при неуспешном пуске двигателя. Выдержка времени реле 15 времени и уставка порогового элемента 11 выбираются так, чтобы к моменту появления импульса на выходе реле 15 времени выходной сигнал блока 10 был менее уставки порогового элемента 11, т. е. осуществляется отстройка от апериодических составляющих в токах статора. В момент появления импульса на выходе реле 15 времени сигнала на выходе порогового элемента 11 нет, а на выходе элемента НЕ есть. Т.е. на обоих входах элемента И 13 одновременно присутствуют сигналы, что приводит к появлению отключающего импульса на выходе защиты. 1 ил. i (Л со о со а: