Устройство для защиты асинхронного трехфазного электродвигателя от аварийного режима Советский патент 1987 года по МПК H02H7/08 

20

25

1358033

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты асинхронных трехфазных электродвигателей и синхронных гене- раторовд работающих в автономных системах, от аварийного режима.

Цель изобретения - более полное использование перегрузочной способности асинхронных электродвигателей ю и синхронных генераторов автономных систем.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - характеристика срабатывания устрой- 15 ства и обеспечиваемая область допустимых режимов работы асинхронного трехфазного электродвигателя.

Устройство (фиг. 1) содержит пре- . образователи 1-3 переменного тока в напряжение постоянного тока, установленные в каждой фазе питающей сети электродвигателя, блок 4 выделе- Ия сигнала тока небаланса, своими входами подключенный к выводам отри- .ательной полярности блоков 1-3,блок. 5 контроля максимального тока, вход которого подключен к объединенным выводам положительной полярности блоков 1-3, блок 6 контроля тока небаланса, 0дин вход которого подключен к объединенным выводам положи - тельной полярности блоков 1-3, а другой - к блоку 6, выход которого через, блок 7 выделения сигнала, соответствующего максимальной перегрузке, подключен к блоку 8 задания выдержки времени, выход которого подключен к входу блока 9 управления электроустановкой.

Блоки 1-3, включаю щие трансформаторы тока, выпрямители и сглаживающие фильтры, имеют на выходе сигналы в виде напряжений постоянного тока, пропорциональных фазным токам.

Блок 4 представляет собой мост, положительное плечо ВЫПОЛНВРЕО на диодах 10-.12, отрицательное плечо - на диодах 13-15 и соединено с общей точкой 16 схемы. Из диодов 13-15 открыт gg

40

45

тот, к которому подсоединен блок с максимальной величиной напряжения, в результате в точке 17 соединения выводов положительной полярности блоков 1-3 формируется сигнал напряжения, пропорциональньй току небаланса, т.е. разности между максимальными и минимальными токами фаз. Если на вы- ходе блоков 1-3 имеются напряжения

и,

в

22 по пр эл ку но за га ка

28 по ци 30 ку то 24 за ма а га ре

и по си пе

ус де ет 37 вы и

35

то

бо са ко gc фа

- м об тр гр

и,, Uj, и , напряжения на диодах 13- 15 относительно общей точки 16 равны

39

и,

- и.

37

и

- и.

25

и

MdKC

- и.

в результате работы диодов 10-12 в точке 18 формируется сигнал

макс Си, Uj, Uj) - мин (U,, ).

Блок 5 состоит из резисторов 19- 22 и операционного усилителя 23 и позволяет получить на выходе сигнал, пропорциональньй величине перегрузки электродвигателя по максимальному току. Величина допустимого максимального тока задается резистором 19, а зависимость сигнала перегрузки двигателя от величины максимального тока - резисторами 20 и 21,

Блок 6 состоит из резисторов 24- 28 и операционного усилителя 29 и позволяет получить сигнал, пропорциональный величине перегрузки по то- ку небаланса. Величина допустимого тока небаланса задается резистором 24, зависимость уровня срабатывания защиты от сигнала, пропорционального максимальному току - резистором 26, а зависимость сигнала перегрузки двигателя от величины тока небаланса - резисторами 25 и 28,

Блок 7 состоит из диодов 30 и 31 и резистора 32, выделяет из сигналов; поступающих с выходов блоков 5 и 6, сигнал, соответствующий максимальной перегрузке.

Блок 6 состоит из операционного усилителя 33, резисторов 34-36, конденсатора 37. Выдержка времени задается резистором 34 и конденсатором 37, порог срабатывания и релейность выходного сигнала - резисторами 35 и 36.

На фиг. 2 обозначены максимальный

ток I

макс соответствующий току наиболее загруженной фазы, ток небаланса Л I, соответствующий разности токов наиболее и наименее загруженных- фаз, область 38 допустимых значений

- макс ПР длительной работе, область 39 срабатывания защиты электроустановки от перегрузки по току, граница 40 области длительно допустимых режимов, граница 41 области срабатывания защиты от перегрузки по току небаланса, граница 42 области срабатывания защиты от перегрузки по максимальному току, граница 43 области допустимых режимов, соответствующая максимальному току небаланса, когда ток в одной из фаз отсутствует, точка 44, соответствующая требованию ГОСТ (при несимметричной нагрузке трехфазных электрических машин допускается их длительная работа если токи в фазах не превышают номинального значения, а разности токов в фазах не более 20% номинального тока фазы), точка 45, соответствующая симметричному режиму, точка 46, соответствующая допустимому перегреву при обрыве одной из фаз, точка 47 срабатывания защиты при обрыве одной из фаз (на 10% больше величины длительно допустимого тока при обрыве одной из фаз), точка 48 срабатывания защиты по току небаланса при максимально допустимой величине максимального тока.

Область 39 срабатывания защиты обеспечивается защитой по максимальному току, с границей, представленной прямой 42, и защитой по току небаланса с границей 41,

Граница 41 соответствует неравенству

К, Л1 + I.

- , О,

где К 1 I

- 1

2 IMOKC f-i + К л ,

Значения 1„, I макс-,., 41,,., Л1, определяются в соответствии с областью 38 допустимых режимов защищаемого двигателя. Наклон прямой-41 задается резисторами 25 и 26 блока 6. Граница 42 соответствует максимальному току, равному 1,1 ,l.

Устройство работает следующим образом.

При нормальной работе защищаемого электродвигателя токи фаз меньше номинальных и незначительно отличаются один от другого. При этом сигналы на выходе блоков 5 и .6 положительные, а напряжение на выходе блока 8 отрицательное. При изменении нагрузки электродвигателя или при возникновении несимметрии питающего напряжения изменяются величина максимального тока и величина тока небаланса. Если максимальный ток превышает ток уставки,

на выходе блока 5 появляется отрицательное напряжение. Если ток небаланса превышает ток уставки, с учетом ее изменения от сигнала максимального тока, на выходе блока 6 появляется

отрицательное напряжение. Блок 7 обеспечивает выделение сигнала, соответствующего максимальной перегрузке, а блок 8 задает время срабатывания устройства защиты, достаточное для отстройки срабатывания от пусковых токов двигателя, зависимое .от величины сигнала перегрузки, при появлении на выходе блока 8 положительного сигнала блок 9 отключает электродвигатель от сети.

Ток небаланса асинхронного двигателя возникает чаще всего из-за несимметричности питающего напряжения сети, в том числе вследствие обрыва

одной из фаз питающей сети. Предлагаемое устройство позволяет сохранить асинхронный двигатель в работе при значительном токе небаланса в случае, если нагрузка меньше номинальной,

и защитить его от перегрева, если нагрузка близка к номинальной.

Устройство для защиты можно применять для защиты синхронных генераторов, работающих в автономных системах где ток небаланса обычно возникает в результате неравномерного распределения нагрузки по фазам сети. При этом допустимый ток небаланса генератора и соответственно мощность

однофазного потребителя в системе могут быть увеличены с 20 до 40-50%

от IHOM

Работа защиты совместно с генератором не отличается от работы защиты с асинхронным двигателем.

Формула изобретения

Устройство для защиты асинхронно- го трехфазного электродвигателя от аварийного режима, содержащее преобразователи переменного тока в напряжение постоянного тока, служащие для установки в фазах питающей сети, функционально соединенные с блоком .контроля максимального тока, последовательно соединенные блок задания выдержки времени и блок управления, отличающееся тем, что.

с целью более полного использования перегрузочной способности электродвигателя, оно дополнительно снабжено блоком выделения тока небаланса, блоком контроля тока максимальной перегрузки, при этом выводы положительной полярности преобразователей переменного тока в напряжение постоянного

тока присоединены к входу блока вьще- д грузки, выход которого присоединен

ления тока небаланса и входу блока контроля максимального тока, выводы

к входу блока задания выдержки врем ни.

отрицательной полярности указанных преобразователей присоединены к входам блока выделения тока небаланса, выходы которого присоединены к блоку контроля тока небаланса, выходы блоков контроля максимального тока и тока небаланса присоединены к входам блока выявления максимальной пере- .

к входу блока задания выдержки времени.

Изобретениа относится к области электротехники релейной защиты от аварийного режима трехфазных электроустановок при несимметрии фазных токов прежде всего электродвигателей и генераторов автономных систем. Цель изобретения - более полное использование перегрузочной способности электродвигателя. В устройство введены блок 5 контроля максимального тока. выходное напряжение которого пропорционально разности между сигналом, пропорциональным максимальному току, и сигналом уставки, блок 6 контроля небаланса токов, выходное напряжение которого пропорционально разности между сигналом, пропорциональным небалансу токов, и сигналом уставки, величина которого зависит от величины максимального тока, блок 8 задания времени, время срабатывания которого зависит от величины сигнала перегрузки. Для одновременного получения максимального тока и небаланса токов использована схема, в которой положительные выводы преобразователей 1-3 переменного тока в постоянное напряжение соединены в общую точку, а отрицательные - к выпрямительному мосту 4, отрицательное плечо которого соединено с землей, при этом напряжение, пропорциональное максимальному току, снимается с общей точки преобразователей, а напряжение, пропорциональное разности токов - с положительного плеча моста 4. 2 ил. § ОО СП 00 Фиг.1

Al

О

0,5 iMuKCfQ Фиг.г

I OlMuKCff

IffaffC

Составитель Т.Щеголькова Редактор И.Горняк Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 6003/53 Тираж 618Подписное

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