Устройство защиты электродвигателей переменного тока от пусковых токов Советский патент 1987 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электрической защите электродвигателей переменного тока, преимущественно устройствам токовых защит с зависимой вьщержкой времени.

Цель изобретения - повьшюние надежности и быстродействия.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 иЗ- временные диаграммы и графики; на фиг. 4 - варианты вьтолнения гисте- резисного элемента.

Устройство содержит датчик тока, образованный трансформатором 1 тока, -выпрямителем 2 и фильтрующим конденсатором 3. Выход датчика тока соеди- чнен с входом порогового элемента 4. С целью получения зависимой выдержки времени предложенное устройство содержит блок 5 коррекции выдержки времени, состоящий из управляемого напряжением генератора 6 двоично-десятичного N-разрядного счетчика 7, соединенного информационным входом с выходом генератора 6 и входом разрешения записи R - с выходом порогового элемента 4. Выход счетчика соединен с исполнительным реле 8.

Устройство снабжено также амплитудным дискриминатором 9, формирователями коротких импульсов 10 и 11, RS-триггером 12, электронным ключом 13 и гистерезисным элементом 14.

Алгоритм работы отдельных узлов устройства и их исходное состояние после подачи напряжения питания следующее: пороговый элемент 4 после подачи напряжения питания находится в отпущенном состоянии (выходной сигнал отсутствует) и срабатывает только в случае достижения контролируемым током величины заранее выбранных уставок.

Амплитудньй..дискриминатор 9 после подачи напряжения питания находится в отпущенном состоянии (выходной сигнал отсутствует) и срабатьшает при появлении в контролируемой цепи минимально возможного (выявляемого датчиком тока) значения тока.

Формирователь 10 обеспечивает формирование на входе R-триггера 12 короткого импульса, формируемого от среза (заднего фронта) выходного импульса порогового элемента 4, и может быть выполнен в виде последовательно соединенных инвертора и дифференцирующей цепи.

272262

Формирователь 11 обеспечивает формирование на входе S-триггера 12 короткого импульса формируемого от переднего фронта выходного импульса дискриминатора 9, и может быть выполнен в виде дифференцирующей цепи.

Триггер 12 после подачи напряжения питания устанавливается в нуле Q вое состояние и на его инверсном выходе присутствует единичный логический уровень сигнала.

Электронный ключ 13 управляется сигналом триггера 12 и при подаче

5 на его управляющий вход сигнала логической единицы находится в замкнутом состоянии. Электронный ключ может быть выполнен в виде обычного транзисторного ключа, генератор, уп20 равляемый напряжени ем 6, начинает работать при подаче напряжения питания. При отсутствии выходного сигнала датчика тока 1-3 генератор 6 выдает импульсы, следующие с минималь25 ной частотой.

Двоично-десятичный счетчик 7 управляется сигналами, подаваемыми на вход разрешения R. При отсутствии на указанном ходе сигнала логической

единицы счетчик находится в нулевом

состоянии. При поступлении на вход R сигнала логической единицы от порогового элемента 4 счетчик переводится в режим счета импульсов генератора 6. При переполнении счетчика 7 происходит срабатывание исполнительного реле 8.

Работа устройства защиты протекает следующим образом.

При пуске электродвигателя на выходе датчика тока появляется сигнал (см. фиг. 2-15), приводящий к срабатыванию амплитудного дискриминатора 9 и порогового элемента 4, причем срабат ;шание дискриминатора происходит по времени раньше, чем срабатывание порогового элемента, так как уставка последнего намного больше порога срабатьшания дискриминатора 9. Выходные сигналы дискриминатора 9 и порогового элемента 4 показаны соответственно на фиг. 2 - диаграммы 16, 1-7, выходные сигналы триггера 12 и ключа 13 показаны на фиг. 2 - диаграммы

18, 19J на фиг. 3 -:время-токовые характеристики 20, 21 для разных режимов работы. От переднего фронта выходного импульса дискриминатора 9 формирователем 11 формируется короткий импульс, переводящий триггер 12 в единичное состояние. При этом на его инверсном выходе устанавливается сигнал логического нуля, и электронный ключ 13 размыкается, что приводит к передаче сигнала от датчика тока на вход блока коррекции вьщержки времени через гистеризесный элемент 14, реализующий функцию Зона нечувствительности.

Вариант исполнения указанного элемента показан на фиг. 4. Гистерезис- ный элемент 14 может быть выполнен в виде электрической цепи, состоя- щей из вычитающего двуханодного стабилитрона 22 и резистора 23. При раз- мьжании ключа 13 подача сигнала и датчика тока на вход блока коррекции выдержки времени возможна только в случае превышения значением указанного сигнала напряжения пробоя стаби- литрона 22 гистерезисного элемента 14, величина которого выбирается равным значению сигнала датчика тока при достижении контролируемым током максимально допустимого значения (rib условиям эксплуатации) пускового тока защищаемого электродвигателя.

В случае, если величина пускового, тока двигателя не превьшает максимально допустимого по условиям эксплуатации значения тока, то при срабатывании порогового элемента 4, установке на входе R счетчика 7 единичного уровня сигнала заполнение последнего осуществляется импульсами генератора 6, следующими с минимальной частотой, значение которой выбирается исходя из максимально допустимого времени пуска защищаемого электродвигателя и полной емкости счетчика 7, т.е. работа устройства защиты при нормальном запуске (т.е. при нахождении пусковых токов в допустимых пределах) электродвигателя не отличается от работы систем защиты постоянной выдержкой времени. Срабатывание исполнительного реле 8 в данном случае происходит только при превьшении длительности действия пусковых токов наперед заданных значений времени.

Если же величина пускового тока электродвигателя превьшает допустимые по УСЛОВИЯМ эксплуатации значения, то величина сигнала, получаемого с выхода датчика тока, превосходит напряжение пробоя стабилитрона 22 и на вход блока коррекции вьщержки времени подается сигнал, равный разности текущего значения выходного сигнала датчика тока и напряжения пробоя стабилитрона 22 гистерезисного элемента 14. При этом пропорционально превышению текущего значения контролируемого тока над максимально допустимой величиной пускового

тока возрастает частота следования импульсов генератора 6 и соответственно снижается время заполнения счетчика 7, переполнение которого вызывает срабатывание исполнительного реле 8, т.е. работа устройства защиты в описанном случае соответствует алгоритму работы системы запщты с зависимой выдержкой времени.

По окончанию пуска-контролируемого электродвигателя текущее значение тока принимает номинальное значение, меньшее чем величина уставки порогового элемента 4, что приводит к его отпусканию (см. фиг. 2-15). При

этом от среза, выходного импульса порогового элемента 4 (см. фиг. 2-17) формирователем 10 формируется имг пульс, который переводит триггер 12

в исходное нулевое состояние. На

30

35

инверсном выходе триггера устанавливается единичный логический уровень сигнала (см. фиг. 2-17), и. электронный ключ 13 замыкается, осуществляя непосредственную передачу выходного сигнала датчика тока на вход блока коррекции выдержки времени (см. фиг.З 19). В дальнейшем до момента отключения защищаемого электродвигателя и повторного пуска работа устройства

40 не отличается от алгоритма работы типовых защит с зависимой вьщержкой времени, поскольку состояние дискриминатора 9, триггера 12 и электронного ключа 13 не изменяется при ка45 ких-либо изменениях контролируемого тока.

Таким образом, предлагаемое устройство защиты имеет для различных режимов работы дйе различные время- токовые характеристики, показанные на фиг. 3, причем характеристика 21 соответствует режиму запуска электродвигателя, по окончанию которого устройство автоматически перехо55 дит на характеристику 20, соответств кщую нормальному режиму эксплуатации электродвигателя и идентичную время- токовым характеристикам известных защит с зависимой вьщержкой времени.

50

Формула изобретения

YcTpcrftCTBO защиты электродвигателей переменного тока от пускових токов, содержащее датчик тока, включаемый в цепь защищаемого электродвигателя и своим выходом подключенный к входу выпрямительного моста, выход выпрямительного моста пороговый элемент подключен к установочному входу двоично-десятичного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора, управляемого напряжением, а вьрсод - с вхо дом исполнительного органа, о т л и чающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия и надежности, в него дополнительно введены

fO

15

амплитудный дискриминатор, входом подключенный к выходу выпрямительного моста, первый-и второй формирователи коротких импульсов напряжения, входами подключенные соответственно к выходу амплитудного дискриминатора и порогового элемента, а выходами - соответственно к S- и R-вход ам вновь введенного RS-триггера, выход которого подключен к управляющему входу вновь введенного электронного ключа, гистерезисный элемент, входом соединенный с выходом вьшрями- тельного моста, выходом - с входом генератора, управляемого напряжением, а выходы электронного ключа подюпоче- ны параллельно гистерезисному элементу.

Изобретение относится к области электрической защиты электродвигателей тсеременного тока, преимущественно к устройствам токовых зашрнт с зависимой выдержкой времени. Цель изобретения - повышение надежности и быстродействия. Цель достигается введением в устройство амплитудного дискриминатора 9, первого 10 и второго 11 формирователей коротких импульсов напряжения и RS-триггера 12. Это обеспечивает для различных режимов работы устройства две различные вре- мятоковые характеристики. Одна обеспечивает режим запуска электродвигателя, по окончании которого устройство автоматически переходит на другую характеристику, которая соответствует нормальному режиму эксплуатации электродвигателя. 4 ил. (/) 1чЭ Ь Фиг. /

us,2

20

(риг.З

Редактор А.Долинич

Составитель К.Шилан Техред И.Попович

Закаэ 3402/51 Тираж 617 .Подписное

ВНИИ1Ш 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

Корректор А.Зимокосов