Устройство для защиты синхронного двигателя от асинхронного режима Советский патент 1987 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты синхронных двигателей.

Цель изобретения - повьшение быстродействия.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства с выделением функциональных блоков, на фиг.2 - времяимпульсные диаграммы работы основных блоков.

Устройство содержит импульсньш датчик (ИД) 1, выход которого подключен к первому блоку 2 формирования импульсов (БФИ), выполненный из последовательно соединенных порого- :вого элемента (ПЭ) 3, дифференциру- ющего элемента (ДЭ) 4 и линии задерж- ки (ЛЗ) 5; второй блок формирования импульсов (БФИ) 6, выполненный из последовательно соединенных порогового элемента (ПЭ) 7, на вход которого подается напряжение сети, питающей двигатель, дифференцирующего элемента (ДЭ) 8 и л Инии задержки (ЛЗ) 9, тр иг- герньш блок (ТВ) 10, первьш и второй входы которого подключены к выходам дифференцирующих элементов ДЭ4 и ДЭ8 соответственно, элемент сравнения (ЭС) 11, первый вход которого подключен к выходу триггерного блока 10, а второй - к выходу Л39; вторую линию- задержки (ЛЗ) 12 своим входом подключенную к выходу ДЭ8; два счетчика импульсов (СЧ) 13 и (СЧ) 14, причем вход установки нулевого состояния СЧ 13 подключен к выходу Л312, а вход предварительной установки СЧ 14 подключен к выходу ДЭ 4; генератор импульсов эталонной длительности (ГЭ) 15, подключенный к сч етныг-1 входам СЧ 13 и СЧ 14; блок памяти (БП) 16, информационные входы которого подключены к выходу СЧ 13, а вход предварительной установки соединен с выходом ДЭ 8; блок уставок (БУ1 17, выходы которого подключены к информационным входам СЧ 14; блок 18 комбинационного совпадения кодов, входы которого соединены с выходами БП 16 и СЧ 14j блок формирования выходного сигнала (БФВС) 19, состоящий из двух триггеров Т 20 и Т 21, на первый вход которого подключен выход ЛЗ 5, на второй ДЭ 4, на третий выход блока комбинационного совпадения 18, элемент ИЛИ 22, первый вход которого соединен с выходом блока 19 формирования выходного сигнала, второй вход - с выходом 11, а выход

к исполнительному органу

подключен (ИО) 23.

На вход блока 6 формирования импульсов подается напряжение U ..е- ти, питающей двигатель, с выхода ПЭ7 снимаются прямоугольные импульсы U длительностью, равные положительному

полупериоду U

в

соответствии с передним фронтом импульсов Uy ДЭ 8 вырабатывает короткие импульсы Ug. Данные импульсы с помощью Л39 и Л312 задерживаются на заданное время. С помощью ЛЗ 9 импульсы Ug задерживаются на время, соответствующее уставке по

углу вылета ротора, (например, при уставке 90 это время равно 5 мс), а с помощью ЛЗ 12 - на время, необходимое для правильной работы СЧ 13 и блока формирования импульсов. Выходные сигналы с ИД 1 поступают на вход ПЭ 3, который вырабатывает прямоугольные импульсы Uj, период следования которых пропорционален частоте вращения ротора. В соответствии с

передним фронтом импульсов Ug ДЭ 4 вырабатывает короткие импульсы, которые с помощью ЛЭ 5 задерживаются на заданное время, необходимое для функционирования БФВС 19. Генератор

ГЭ 15 вырабатывает импульсы эталонной длительности, число которых подсчитывается с помощью счетчиков СЧ13 и СЧ 14. Блок 16 памяти служит для запоминания числа импульсов, накопленных счетчиком СЧ 13 в течении пре- дьщущего периода измерения. Работой счетчика СЧ 13 и блока памяти БП 16 управляют выходные импульсы ДЭ 8 и ЛЗ 12, а счетчика СЧ 14 - выходные

импульсы ДЭ 4 соответственно. С приходом короткого импульса Ug на вход БП 16 осуществляется считывание числа импульсов, накопленных в счетчике СЧ 13 в течение предьщущего периода

измерения. Выходной импульс ЛЗ 12U,2 осуществляет обнуление счетчика СЧ 13. Момент обнуления счетчика СЧ 13 соответствует окончанию преддзщ тцего и началу текущего периода измерения.

Число импульсов, хранящихся в БПТб, зависит от частоты .периода напряже- . Н1-1Я сети, соответствующего предыдущему периоду измерения.

В свою очередь число импульсов,

накопленных счетчиком СЧ 14, соответствует фактическому периоду частоты вращения ротора, определенному во время текущего периода измерения. Число импульсов, хранящихся в БП 16

313

и накопленных СЧ 13, сравнивается с помощью блока 18 комбинационного сов падения. При синхронной работе двигателя число импульсов, хранящихся в БП 16, равно числу импульсов, накопленных в СЧ 14,- за вычетом числа, заданного блоком 17 уставок. При появлении асинхронного режима по какой либо причине ротор двигателя начинает тормозиться. Вследствие этого период следования выходных импульсов ВД 1, а также U и U увеличивается

При поступлении на вход счетчика СЧ 14 числа импульсов, равного сумме чисел БП 16 и БУ 17 (т.е. равенстве цифровых кодов на выходе БП 16 и СЧ 14), на выходе блока 18 комбинационного совпадения появляется короткий импульс U,g , длительностью равны периоду следования импульсов ГЭ 15 и свидетельствующий о начале асинхронного хода.

Во время синхронной работы двигателя, когда импульсы не появляются, триггер Т 20 в каждом измерительном периоде устанавливается импульсами и в единичное, а триггер Т 21 импульсами U в нулевое состояние. При нарушении синхронизма триггер Т 20 импульсами U,o опрокидывается в нулевое состояние, а триггер Т 21 с приходом импульса U - в единичное состояние, подавая управляющий сигнал на исполнительный орган.

При очень медленном изменении скорости вращения ротора период следования серии трех импульсов U измениться столь незначительно, что счетчиком СЧ 14 не достигается число импульсов, превьш1ающее число импульсов, хранящихся в БП 16 на величину уставки БУ 17. В этом случае увеличивается внутренний угол двигателя.

Устройство для защиты -синхронного двигателя от асинхронного режима, содержащее импульсньш датчик, триггер- ный блок, элемент сравнения, исполЭто приводит к тому, что задний фронт нительный орган, первый блок формировыходного импульса ТБ 10 изменяет свое положение относительно импульса Uq. При превьшении углом В значения 90° синхронная работа двигателя нарушается, выходные импульсы ТУ 10 и ЛЗ 9 совпадают, что приводит к срабатыванию ЭС 11. Вьпсодной сигнал с ЭС 11 через элемент ИЛИ 22 поступает на вход ИО 23, осуществляющего контактный выход устройства. Генератор 15 эталонных импульсов обеспечивает функционирование первой, второй и третьей линий задержки, первого и второго счетчика импульсов.

вания импульсов, выполненный из последовательно соединенных первого порогового элемента, первого дифференцирующего элемента и первой линии держки, и второй блок формирования импульсов, выполненньш из последовательно соединенных второго порогового и второго дифференцирующего элементов, причем на вход второго поро55 гового элемента подается напряжение сети, питающей двигатель, вход первого порогового элемента соединен с выходом импульсного датчика, выходы первого и второго дифференцирующих

4

Введение ГЭ

4

15, СЧ

13 и СЧ 14,

блока 16 памяти, блока 18 комбинационного совпадения и блока 19 формирования выходного сигнала позволяет с

высоким быстродействием выявить нарушения синхронной работы электродвигателя. Минимальное время, которое требуется для выявления асинхронного. режима, равно измерительному периоду,

длительностью 0,02 с.

Введение блока 18 комбинационного совпадения кодов позволяет отстроиться от синхронных качений ротора двигателя, так как выходной сигнал блока

18 появ1 ется лишь в том случае, когда число импульсов, накопленных счетчиком СЧ 14, превышает число импульсов, хранящихся в БП 16, на величину, определяемую БУ 17. Работа блока 18

не зависит от того, в какой момент времени импульс ПЭ 3 появляется относительно импульса ПЭ 7 U, а определяется только числом импульсов, накопленных СЧ 14 и хранящихся в БП 16.

при синхронных качаниях изменяется только взаимное положение импульсов и J и и, в период следования каждой серии из трех импульсов U не изменяется.

Введение элемента ИЛИ 22 позволяет осуществлять выявление асинхронного режима как и в устройстве прототипа путем контроля угла Б , т.ак и с помощью вновь введенных блоков путем контроля

изменения скорости вращения ротора, что повьшает надежность работы устройства в целом.

Формула изобретения

Устройство для защиты -синхронного двигателя от асинхронного режима, содержащее импульсньш датчик, триггер- ный блок, элемент сравнения, исполнительный орган, первый блок формирования импульсов, выполненный из последовательно соединенных первого порогового элемента, первого дифференцирующего элемента и первой линии задержки, и второй блок формирования импульсов, выполненньш из последовательно соединенных второго порогового и второго дифференцирующего элементов, причем на вход второго порогового элемента подается напряжение сети, питающей двигатель, вход первого порогового элемента соединен с выходом импульсного датчика, выходы первого и второго дифференцирующих

513

элементов подключены к первому и второму входам тригг ериого блока, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, на второй вход которого подключен выход первой линии задержки, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, дополнительно введены гене- .ратор импульсов эталонной длительности, два счетчика импульсов, блок памяти, блок уставок, блок формирования выходного сигнала, вторая линия задержки, третья линия задержки, комбинационный блок совпадения кодов, выполненный из элементов попарного совпадения цифровых кодов и многовхо- дового элемента И, число входов которого равно числу элементов попарного совпадения кодов И элемента ИЛИ, причем, выход дифференцирующего элемента первого блока формирования импульсов подключен к входу третьей линии задержки и к входу предварительной установки блока памяти, выход дифференцирующего элемента второго блока формирования импульсов соедине с входом второр линии задержки, с первым входом блока формирования выходного сигнала и с входом предварительной установки второго счетчика импульсов, выход элемента сравнения соединен с первым входом элемента

/- Г

УУ УУ W

к.

Редактор С.Лисина

Составитель Т.Щеголькова

Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Заказ 2429/49 Тираж 618Подписное

ВНИШШ 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

46

ИЛИ, а выход-которого подключен к входу исполнительного органа, кроме того, выход третьей линии задержки соединен с выходом установки нулевого

состояния первого счетчика импульсов, а выход которого подключен к информационным входам блока памяти, выходы блока памяти соединены с первыми входами элементов попарного совпадения

цифровых кодов, вторые входы элементов попарного совпадения цифровых кодов подключены к выходам второго счетчика импульсов, а выходы элементов попарного совпадения цифровых

кодов подключены к входам многовхо- дового элемента И, информационные входы асинхронной установки второго счетчика импульсов соединены с выходами блока уставок, выход первой

линии задержки подключен к второму входу блока формирования выходного сигнала, третий вход блока формирования выходного сигнала соединен с выходом блока комбинационного совпадения кодов, выход блока формирования выходного сигнала подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход генератора эталонных импульсов подключен к счетным входам

первого счетчика импульсов и второго счетчика импульсов ,

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение быстродействия. Это достигается за счет введения генератора импульсов эталонной длительности 15, частота которых подсчитывается. Число импульсов, хранящихся в блоке памяти 16 и накопленных счетчиком 13, сравнивается с помощью введенного блока комбинационного совпадения 18, который позволяет отстроиться от синхронных качаний ротора двигателя. При превышении числа импульсов в блоке памяти 16 на величину, определяемую блоком уставок 17, на выходе блока комбинационного совпадения 18 появляется короткий импульс длительностью, равной периоду следования импульсов генератора импульсов 15, что свидетельствует о начале асинхронного хода. Введение элемента ИЛИ 22 позволяет осуществлять выявление асинхронного режима путем контроля изменения скорости вращения ротора. 2 ил. i (Л КЗлокам W .5-9,KifJi74 (TJ 0/п ГЭГ5 .« :о СП 1 N фиг. 1