Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от перегрузки Советский патент 1987 года по МПК H02H7/85 H02H5/04 

ляется интегрирующей цепочкой 9 и функциональным преобразователем 10 преобразуется в сигнал, пропорциональный мощности потерь в электро двигателе 1. Этот сигнал поступает на вход теплового аналога 30, Если перегрев электродвигателя достигает предельно допустимого значения, то сигнал на выходе теплового аналога 30 и инвертирующем входе компаратора 29 превышает по модулю сигнал с за- датчика 32 допустимого перегрева на неинвертирующем входе того же компаратора. В результате на выходе компаратора 29 появляется положительный сигнал, что приводит к срабатыванию исполнительного органа 34. При асимметричном питании амплитуда переменной составляющей возрастает и при обрыве одной фазы достигает 60% от

t

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к устройствам защиты электроустановок от анормаль- ных режимов работы.

Цель изобретения - повышение на- дежности устройства защиты.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства. I .

Устройство для защиты асинхронно-

го трехфазного электродвигателя 1 содержит трансформаторы 2, 3 и 4 тока, нагруженные; резисторами 5, 6 и 7 и подключенные к трехфазному вьшря- мительному мосту 8, выход которого через интегрирующую цепочку 9 подключен к входам функционального преобразователя 10 и делителя 11 напряжения а через соединенные последовательно дифференцирующую 12 и интегрирующую 13 цепочки подключен к входу компаратора 14, выход которого через диод 15 соединен с входом сумматора 16, в цепь отрицательной обратной связи которого включены последова- тельно конденсатор 17 и усилитель 18 в цепь положительной обратной связи которого включен делитель 19 напряжения, высокоомный резистор 20 которого зашунтирован выходной цепью

постоянной составляющей выходного сигнала датчика тока 33. Вследствие этого сигнал на неинвертирующем входе компаратора 14 превьшает сигнал на его инвертирующем входе, на выходе компаратора 14 появляется положительный потенциал, отпирающий диоды 15 и 27. В результате сигнал с выхода функционального преобразователя 10 суммируется на входе теплового аналога 30 с выходным сигналом компаратора 14. Коэффициент передачи усилителя 18 становится равным единице, а постоянная времени теплового ана- лога 30 принимает минимальное значение. Выходной сигнал теплового аналога 30 возрастает с максимальной скоростью,-что приводит к опрокидыванию компаратора 29- и срабатыванию исполнительного органа. 1 ил.

2

ключа 21 и через добавочный резистор 22 выходной цепью ключа 23. Управляющие входы ключей 21 ц 23 через токоограничивающие резисторы 24 и 25 и диоды 26 и 27 соединены с выходами компараторов 28 и 14. Инвертирующие входы компараторов 28 и 29 подключены к выходу сумматора 16, являющегося и выходом теплового аналога 30 электродвигателя 1.

Неинвертирующие входы компараторов 28 и 29 подключены к выходам задатчиков 31 и 32 номинального и допустимого перегрева соответственно Трансформаторы 2-4 фазных токов, нагруженные резисторами 5-7 и трехфазным вьтрямительным мостом 8, составляют датчик 33 тока нагрузки электродвигателя 1. К выходу компаратора

29 подключен исполнительный орган 34. I

Устройство работает следующим, образом.

Постоянная составляющая выходного сигнала датчика 33 тока, пропорциональная току нагрузки электродвигателя, вьщеляется интегрирующей цепочкой 9 и функциональным преобразователем 10 преобразуется в сигнал, пропорциональный мощности потерь в

электродвигателе 1. Этот сигнал поступает на вход теплового аналога 30, реализующего следующую передаточную функцию:

W(P)

К

Тр+1

(1)

где Т - постоянная времени нагрева

электродвигателя j К - коэффициент пропорциональности между потерями электродвигателя и установившимся перегревом последнего. Коэффициент передачи теплового аналога 30 равен коэффициенту передачи сумматора 16. Постоянная времени определяется по формуле

R

т,

ос

-19

где R - сопротивление в цепи обратной связи сумматора 16;

ос

С;т - емкость конденсатора 17; 25 oi - коэффициент передачи делителя 19.

Поскольку ))

.1, то

и с.

при не- можно

ос значения постоянбольших значениях R получить требуемые ной Т. Когда сигнал на выходе теплового аналога 30, пропорциональный перегреву электродвигателя, превышает значение, соответствующее перегреву при номинальной нагрузке, задаваемое задатчиком 31 номинального перегрева, опрокидывается компаратор 28 и через диод 26 и токоограничива- ющий резистор 25 включается ключ 23, который шунтирует высокоомньм резистор 20 делителя 19 добавочным резистором 22. В результате коэффициент передачи теплового аналога остается неизменным, а постоянная времени Т уменьшается до значения

R,

-

(3)

об

9

oi,, об

коэффициент передачи делителя 19 зашунтированно- го доб 1вочным резистором

22 1

19

Когда перегрев электродвигателя достигает предельно допустимого значения, сигнал на выходе теплового аналога и инвертирующем входе компаратора 29 превьщает по модулю сигнал.

сfO

15

20

25

30

35

40

45

50

55

поступающий с выхода задатчика 32 допустимогр перегрева на неинвертирующий вход того же компаратора, в результате последний опрокидывается и на его выходе появляется положительный сигнал, свидетельствующий о недопустимом перегреве электродвигателя, т.е. об анормальном режиме его работы.

При трехфазном симметричном питании электродвигателя амплитуда переменной составляющей выходного сигнала датчика тока составляет приблизительно 6% от его постоянной составляющей. В результате сигнал на выходе интегрирующей цепочки 9 значительно превышает сигнал на выходе интегрирующей цепочки 13, которая совместно с дифференцирующей цепочкой 12 формирует сигнал, пропорциональный переменной составляющей выходного сигнала датчика 33 тока. В результате на выходе компаратора 1А устанавливается отрицательный потенциал, который запирает диоды 15 и 27. При асимметричном питании амплитуда переме нной возрастает и при обрыве одной фазы достигает 60% от постоянной составляющей выходного сигнала датчика 33 тока. Б результате сигнал на неинвертирующем входе компаратора 14 превышает сигнал на его инвертирующем входе, компаратор 14 опрокидывается и на его выходе появляется положительньй потенциал, отпирающий диоды 15 и 27. В результате сигнал с выхода функционального преобразователя 10 суммируется на входе теплового аналога 30 с выходным сигналом компаратора 14, открывается ключ 21, выходная цепь которого шунтирует резистор 20 делителя 19, в результате чего коэффициент передачи усилителя 18 становится ft 1. При этом постоянная времени теплового аналога 30 принимает минимальное значение (j(.- С выходной сигнал теплового аналога 30 возрастает

с максимальной скоростью, что быстро приводит к опрокидыванию компаратора 29 и появлению на его выходе по- ложительйого сигнала, свидетельству- ющего об анормальном режиме работы электродвигателя 1, по этому сигналу исполнительный орган 34 производит отключение электродвигателя. При необходимости выходы компараторов 14 и 29 могут быть соединены с входами схемы совпадения, появление положи513

тельного сигнала на выходе которой будет свидетельствовать об обрыве фазы электродвигателя.

Коэффициент передачи делителя 11 определяет допустимое соотношение между постоянной и переменной составляющими выходного сигнала датчика тока, т.е. допустимую степень асимметрии фазных токов электродвигателя

Предлагаемое устройство обеспечивает защиту от наиболее часто встречающихся анормальных режимов работы электродвигателя: перегрузки, обрыва фазы, асимметрии питающего напряжения.

Формула из

обр

е т е н и я

Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя от перегрузки, содержащее датчик тока, состоящий из трансформаторов фазных токов электродвигателя и трехфазного выпрямительного моста, последовательно соединенные функциональный преобразователь, тепловой аналог электродвигателя, включающий сумматор с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, первый компаратор, к второму входу которого подключен задатчик допустимого перегрева электродвигателя, исполнительный орган и ключ, выход которого соединен с выходом теплового аналога, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты устройство снабжено задатчиком номинального перегрева злека-родвигателя вторым и третьим компаратором и вторым ключом, двумя интегрирующими и

Редактор М.Петрова Заказ 1899/51

Составитель О.Муратов

Техред Л.Олийнык Корректор С.Шекмар

Тираж 619Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

9436

одной дифференцирующей цепочками, тремя диодами и делителем напряжения, а тепловой аналог снабжен неинвертирующим усилителем, включенным

5 последовательно с конденсатором и охваченным цепью положительной обратной связи через второй делитель напряжения, высокоомный резистор ко- торого зш 1унтирован через добавоч0 ный резистор выходной цепью второго ключа и выходной цепью первого ключа, управляющий вход которого через последовательно соединенные вновь введенный первый токоограничивающий

5 резистор и первый диод подключен к выходу второго компаратора, который через второй диод соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен с инвертирующими входами первого и третьего компараторов, к неинвертирующему входу третьего компаратора подключен задатчик номинального перегрева, при этом неинвертирующий вход второго компаратора че- рех последовательно со€;диненные интегрирующую и дифференцирующую цепочки подключен к выходу датчика тока, который через вторую интегрирующую цепочку соединен с входом

30 функционального преобразователя, который через первый делитель напряжения соединен с инвертирующим входом второго компаратора, выход третьего компаратора через последова35 тельно соединенные третий диод и

вновь введенный второй токоограничивающий резистор подключен к управляющему входу второго ключа, а выход первого компаратора подключен к исполнительному органу.

0

25

40

Изобретение относится к области электротехники, ё частности к защите электроустановок от анормальных режимов. Цель изобретения - повьшение надежности устройства защиты. Постоянная составляющая выходного сигнала датчика тока 33, пропорциональная току нагрузки электродвигателя, вьще(Л со