Устройство для защиты трехфазного частотно-регулируемого привода от неполнофазного режима питания Советский патент 1988 года по МПК H02H3/24 

(Л

со

-vj

со

ел о

сети при длительности неполнофазньк режимов питания, превьпиающей заданный критичный для электропривода интервал времени, и автоматического восстановления рабочего состояния схемы устройства после восстановления полнофаэного режима питания без отключения электропривода при длительности неполнофазньк режимов питания, меньшей этого интервала. Если длительность неполнофазного режима.превышает интервал времени, формируемый элементом 21 временной задержки сигнала, то уровень логической 1 появляется на выходе элемента 21 и на первом входе-двухвходового элемента И 26 до того, как реле времени 7 обеспечит перевод первого RS-триггера 6 в единичное состояние. Появление на первом входе двухвходового элемента И 26 уровня логической 1 -разрешает

прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 через элемент И 26 и элемент ИЛИ 27 на R-вход второго RS-триггера 29, причем последний переводится в нулевое состояние первым импульсом и подтверждается в этом состоянии последующими импульсами до тех пор, пока не восстановится полнофазный режим питания и не прекратится вследствие этого формирование имп ульсов положительной полярности на первом выводе фототран- зистОра транзисторного оптрон 4. Переход второго RS-триггера 29 в нулевое состояние приводит к формированию на его прямом выходе уровня логического О, чем обуславливается выключение исполнительного органа 32 и отключение электропривода от сети. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - повышение надежности работы защищаемого трехфазного частотно-регулируемого электропривода путем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фазного напряжения и асимметрии фаз при изменякщейся частоте трехфазной

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите трехфазного частотно-регулируемого электропривода от неполнофазньк режимов питания.

Цель изобретения - повышение надежности работы защищаемого трехфазного частотно-регулируемого электропривода путем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фазного напряжения и асимметрии фаз при изменяющейся частоте трехфазной сети, отключающей электропривод от сети при длительности неполнофазньк режимов питания, превьппающей заданный, критичный для электропривода интервал времени, и автоматически восстанавливающий рабочее состояние схемы устройства защиты после восстановления нормального (полнофазного) режима питания без отключения электропривода от сети при длительности неполнофаз- ных режимов питания, меньшей указанного интервала времени

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для защиты трехфазного частотно-регулируемого электропривода от неполнофазных режимов питания содержит трехфазный однополупериодный вьшрямитель 1, входами подключенный к фазам А,В, С трехфазной сети, а выходом через последовательно соединенные первый 2 и переменньй второй 3 резисторы - к нулевой точке сети; реагирующий орган - транзисторный оптрон 4, входной светодиод которого включен параллельно первому резистору 2, а вькодной фототранзистор первым выводом - коллектором соединен через третий резистор 5 с первым выводом дополнительного источника питания (+Е.дп), а вторым выводом - эмиттером - со вторым выводом этого источника (-ЕДСП); первьй RS-триггер 6 прямой статический R-вход которого соединен с первым выводом фототранзистора транзисторного оптрона 4;

реле времени 7 с уставкой срабатывания, превьшающей период сети и изменяющейся пропорционально периоду при изменении частоты сети, снабженное входами запуска 8, обнуления 9 и питания 10 и 11, выполненное на одно- вибраторе 12, двоичном счетчике 13, двухвходовом элементе И 14, формирователе 15 прямоугольных импульсов и диодном оптройе 16, входной светодиод

которого через ограничительный бло.к, построенньш на переменном четвертом резисторе 17, стабилитрона 18, включенном встречно светодиоду диодного оптрона 16, и диоде 19, включенном встречно-параллельно светодиоду диодного оптрона 16, а также через входы 10 и 11 реле времени 7 включен между выходом выпрямителя 1 и нулевой точкой сети; фотодиод диодного оптрона 16 первым выводом соединен с выводом дополнительного источника питания (-ьЕдол), а вторым выводом через формирователь 15 прямоуголь- ных импульсов соединен с первым входом элемента И 14, выход которого соединен со счетным С-входом двоичного счетчика 13, выходом старшего разряда подключенного через одновибра- тор 12 и выход 20 реле времени 7 к прямому статическому S-входу первого RS-триггера 6} вход запуска 8 реле времени 7, соединенный со вторым входом элемента И 14, подключен к инвареному выходу первого RS-триггера 6, вход обнуления 9 реле времени 7, соединенный с установочным R-входом двоичного счетчика 13, подключен к первому выводу фототранзистора тран- зисторного оптрона 4; элемент 21 временной задержки сигнала, выполненный на последовательно соединенных пятом резисторе 22 и переменном шестом резисторе 23, параллельно которым подключен диод 24, и на конден- саторе 25, включенном между выводом переменного резистора 23 и вторым выводом дополнительного источника питания (-Кдоп), причем вход элемента 21 временной задержки сигнала соединен с инверсным выходом первого RS-триггера 6, а выход соединек с первым входом двухвходового логического элемента И 26, второй вход которого соединен с первым выводом фототранзистора транзисторного оптрона 4, а выход соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ 27, причем второй вход этйго элемента соединен с выходом элемента 28 начальной , установки схемы, а выход элемента ИЛ 27 соединен с R-входом второго RS- триггера 29, В-вход которого соедине с йыходом блока 30 запуска электропривода, а прямой выход второго RS- триггера 29 подключен к последовательно соединенным усилителю 31 и исполнительному органу 32. Нулевая точ

5

5

на сети в представленной схеме образована седьмым 33, восьмым 34 и девятым 35 резисторами.

Устройство работает следующим образом.

При включении дополнительного источника питания Е дол элемент 28 начальной установки схемы вырабатывает импульс положительно полярности, через элемент ИЛИ 27 поступающий на R-вход второго RS-триггера 29 и устанавливающий его в нулевое состояние. При этом, на прямом выходе RS-триггера 29 формируется уровень логического О, поступающий через усилитель 31 на вход исполнительного органа 32 и удерживающий его в выключенном состоянии, чем предотвращается самопроизвольное включение электропривода при появлении напряжения в фазах А, В, С трехфазной сети.

При включении дополнительного источника питания Е оп и отсутствии напряжения в фазах А, В, С трехфазной сети отсутствует падение напряжения на резисторе 2 нагрузки трехфазного однополупериодного выпрямителя 1, светодиод транзисторного оптрона 4 не излучает, фототранзистор этого оптрона закрыт и на его первом выводе формируется уровень логической 1, поступающий на R-вход первого RS-триггера 6 и устанавливающий его в нулевое состояние; На инверсном выходе первого RS-триггера 6 появляется уровень логической 1, поступающий на вход элемента 21 временной задержки сигнала и через резисторы 22 и 23 заряжающий конденсатор 25. Время задержки сигнала элементом 21 может подстраиваться переменным резистором 23 и соответствует заданному, критичному для электропривода интервалу времени, в течение которого электропривод может работать без отключения при неполнофазных режимах питания. После окончания заряда конденсатора 25 на выходе элемента 21 временной задержки сигнала и на соединенном с ним первом входе двухвходового элемента И 26 формируется уровень логической 1, через элемент ИЛИ 27 поступающий на R-вход второго RS-триггера 29 и удерживающий его в нулевом состоянии, чем запрещается включение электропривода. При этом, с инверсного выхода первого RS-триггера 6 через вход 8 запуска реле

времени 7 уровень логической 1 поступает на второй вход элемента И 14 реле времени 7, разрешая работу последнего, однако счетчик 13 реле 7 принудительно удерживается в нулевом состоянии уровнем логической 1, поступающим с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 через вход 9 обнуления реле времени 7 на R-вход счетчика 13.

После появления номинального,напряжения в фазах А, В, С трехфазной сети падения напряжения на резисторе нагрузки 2 превьпиает пороговое нацря жение излучения светодиода транзисторного ortTpoHa 4, и светодиод непрерывно излучает, удерживая фототранзистор 4 в открытом состоянии. На первом вьшоде фототранзистора форми руется уровень логического О, поступающий на второй вход логического элемента И 26 и обусловливающий на выходе последнего уровень логического О, через элемент ИЛИ 27 посту-

батывать световые импульсы, соответствующие максимумам выходного напряжения выпрямителя 1, причем частота следования этих импульсов равна утроенной частоте трехфазной сети. Световые импульсы фотодиодом диодного оптрона 16 и последовательно соединенным с ним формирователем 15 преобразуются в электрические импульсы прямоугольной формы, поступающие на первый вход элемента И 14, на второй вход которого через вход 8 запуска реле времени 7 поступает уровень логической 1 с инверсного выхода первого RS- триггера 6, находящегося в нулевом ростоянии. В результате импульсы с выхода формирователя 15 поступают на счетный С-вход счетчика 13, и счетчик начинает заполняться. Разрядность счетчика выбрана так, что время заполнения счетчика (уставка срабатывания реле времени 7) превышает период сети на заданную величину. При изменении частоты сети изменяется частота импульсов на С-входе счетчика 13, и время его заполнения изменяется пропорционально периоду сети. После заполнения счетчика 13 на выпающий на R-вход второго RS-тригге- ра 29, чем разрешается запуск электропривода устройством 30 запуска независимо от состояния других элементов устройства защиты. Устройство 30 OQ Д® ° старшего разряда появляется запуска может представлять собой кно- уровень логической 1, вызывающий почный пульт для ручного запуска электропривода или элемент схемы автоматического управления электроприводом, и формирует на своем выходе импульс положительной полярности, воздействующий на S-вход второго RS- триггера 29, устанавливающий его в единичное состояние и формирующий на прямом выходе этого триггера уровень логической 1,- через усилитель 31 поступающий на вход исполнительного органа 32, чем обеспечивается включение исполнительного органа и подключение электропривода к трехфазной сети. Одновременно уровень логического О с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 поступает на R-вход первого RS-триг- гера 6 и через вход 9 реле времени 7

на R-вход его счётчика 13, чем разре- ой сети или при асимметрии фаз па- шается работа последнего. Появление дение напряжения на резисторе 2 на- номинального напряжения в фазах А, В, С сети заставляет светодиод диодного оптрона 16, подключенньй к выходу

35

40

45

формирование одиночного импульса на выходе однрвибратора 12 и переход в единичное состояние первого RS- триггера 6. При этом, на инверсном выходе последнего формируется уровень логического О, который, поступая через вход 8 запуска реле времени 7 на.второй вход элемента И 14, запрещает прохождение импульсов формирователя 15 по первому входу элемента И 14 на С-вход счетчика 13, чем запрещается дальнейшая работа реле времени 7. Одновременно конденсатор 25 разряжается через диод 24 и инверсный выход триггера 6, формируя уровень логического О на первом входе двухвходового элемента И 26.

При пропадании или снижении напряжения в одной из фаз А, В, С трехфазгрузки трехфазного однополупериодно- го выпрямителя по крайней мере один раз за период становится меньше поротрехфазного однополупериодного выпря-55 гового-напряжения излучения светодио- мителя 1 через ограничительный блок, Да транзисторного оптрона 4, что при- построенньм на переменном резисторе водит к прекращению излучения свето- 17, стабилитроне 18 и диоде 19, выра- Диода и запиранию фототранзистора

0

20 25

5

батывать световые импульсы, соответствующие максимумам выходного напряжения выпрямителя 1, причем частота следования этих импульсов равна утроенной частоте трехфазной сети. Световые импульсы фотодиодом диодного оптрона 16 и последовательно соединенным с ним формирователем 15 преобразуются в электрические импульсы прямоугольной формы, поступающие на первый вход элемента И 14, на второй вход которого через вход 8 запуска реле времени 7 поступает уровень логической 1 с инверсного выхода первого RS- триггера 6, находящегося в нулевом ростоянии. В результате импульсы с выхода формирователя 15 поступают на счетный С-вход счетчика 13, и счетчик начинает заполняться. Разрядность счетчика выбрана так, что время заполнения счетчика (уставка срабатывания реле времени 7) превышает период сети на заданную величину. При изменении частоты сети изменяется частота импульсов на С-входе счетчика 13, и время его заполнения изменяется пропорционально периоду сети. После заполнения счетчика 13 на выOQ Д® ° старшего разряда появляется уровень логической 1, вызывающий

Д® ° старшего разряда появляется уровень логической 1, вызывающий

ой сети или при асимметрии фаз па- дение напряжения на резисторе 2 на-

формирование одиночного импульса на выходе однрвибратора 12 и переход в единичное состояние первого RS- триггера 6. При этом, на инверсном выходе последнего формируется уровень логического О, который, поступая через вход 8 запуска реле времени 7 на.второй вход элемента И 14, запрещает прохождение импульсов формирователя 15 по первому входу элемента И 14 на С-вход счетчика 13, чем запрещается дальнейшая работа реле времени 7. Одновременно конденсатор 25 разряжается через диод 24 и инверсный выход триггера 6, формируя уровень логического О на первом входе двухвходового элемента И 26.

При пропадании или снижении напряжения в одной из фаз А, В, С трехфаз ой сети или при асимметрии фаз па- дение напряжения на резисторе 2 на-

грузки трехфазного однополупериодно- го выпрямителя по крайней мере один раз за период становится меньше поро

этого оптрона, чем обуславливается появление на первом выводе фототранзистора импульсов положительной полярности, воздействующих на R-вход первого RS-триггера 6 и через вход обнуления 9 реле времени 7 на R-вход счетчика 13 этого реле. Первый такой импульс устанавливает первый RS-триг- гер 6 в нулевое состояние, формируя на его инверсном выходе уровень логической 1, последующие импульсы подтверждают нулевое состояние этого триггера, чем обеспечивается независимость работы устройства защиты от частоты трехфазной сети. Уровень логи ческой 1 с инверсного выхода первого RS-триггера 6 через вход 8 запуска реле времени 7 поступает на второй вход элемента И 14 этого реле, разре- шая прохождение по первому входу этого элемента импульсов, формируемых фотодиодом диодного оптрона 16 и формирователем 15, на С-вход счетчика 13

который начинает заполняться. Поскольку разрядность счетчика 13 выбрана так, что время его заполнения превьппает период сети, а импульсы положи1;ельной полярности поступают

25

Если длительность неполнофазного режима питания превьшает интервал времени, формируемый элементом 21 вре менной задержки сигнала, то уровень логической 1 появляется на выходе элемента 21 и на первом входе двух- входового элемента И 26 до того, как

на R-вход счетчика 13 с первого выво- jg времени 7 обеспечит перевод первого RS-триггера 6 в единичное состояние. Появление на первом входе двух- входового элемента И 26 уровня логической 1 разрешает прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фотбтранзистора транзисторного оптрона 4 через элемент И 26 и через элемент ИЛИ 27 на R- вход второго RS-триггера 29, причем последний переводится в нулевое состояние первым импульсом и под.тверждается в этом состоянии последующими импульсами до тех пор, пока не восстановится полнофазный режим питания и не прекратится вследствие этого формирование импульсов положительной полярности на первом выводе фототранзистора транзисторного оптрона 4. Переход второго RS-триггера 29 в нулевое состояние приводит к формированию на его прямом выходе уровня логического О, чем обуславливается выключение исполнительного органа 32 и отключение электропривода от сети. Повторный пуск электропривода до восстановления полнофазного режима питания невозможен, так как при непол- нофазных режимах питания постоянно подтверждается в нулевом состоянии

да фоторезистор.а транзисторного оптрона 4 по крайней мере один раз за период, счетчик 13 не будет заполнен до тех пор, пока не восстановится нормальный (полнофазный) режим питания. Таким образом, реле времени 7 может отработать свою временную уставку с появлением на его выходе 20 импульса, формируемого одновибрато- ром 12, только после восстановления полнофазного режима питания.

Переход первого RS-триггера 6 в нулевое состояние при появлении не- полнофазных режимов питания вызывают также появление уровня логической 1 на входе элемента 21 временной задержки сигнала. Если длительность неполнофазного режима питания меньше, чем интервал времени, формируемый элементом 21 задержки сигнала, то реле времени 7 отработает свою устав ку срабатывания до появления уровня логической 1 на выходе элемента 21 временной задержки сигнала. На выходе 20 реле времени 7 после отработки уставки срабатывания появится одиночньм импульс, воздействующий на S-вход первого RS-триггера 6 и устанавливающий его в единичное состояние, что

,0

Q

5

5

приводит к формированию уровня логического О на инверсном выходе этого триггера, запрещению дальнейшей работы.реле времени 7 и разряду конденсатора 25 через диод 24 и инверсный выход RS-триггера 6. При этом, блокируется появление уровня логической 1 на выходе элемента 21 временной задержки сигнала, на первом входе элемента И 26 находится уровень логического О, запрещающий прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 на R-вход второго RS-триггера 29, последний сохраняет свое единичное состояние и уровень логической 1 на прямом выходе, удерживая исполнительный орган 32 во включенном состоянии, при этом отключение электропривода от сети не происходит.Если длительность неполнофазного режима питания превьшает интервал времени, формируемый элементом 21 временной задержки сигнала, то уровень логической 1 появляется на выходе элемента 21 и на первом входе двух- входового элемента И 26 до того, как

jg времени 7 обеспечит перевод пер35

40

, 55 45

50

вого RS-триггера 6 в единичное состояние. Появление на первом входе двух- входового элемента И 26 уровня логической 1 разрешает прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фотбтранзистора транзисторного оптрона 4 через элемент И 26 и через элемент ИЛИ 27 на R- вход второго RS-триггера 29, причем последний переводится в нулевое состояние первым импульсом и под.твержда- ется в этом состоянии последующими импульсами до тех пор, пока не восстановится полнофазный режим питания и не прекратится вследствие этого формирование импульсов положительной полярности на первом выводе фототранзистора транзисторного оптрона 4. Переход второго RS-триггера 29 в нулевое состояние приводит к формированию на его прямом выходе уровня логического О, чем обуславливается выключение исполнительного органа 32 и отключение электропривода от сети. . Повторный пуск электропривода до восстановления полнофазного режима питания невозможен, так как при непол- нофазных режимах питания постоянно подтверждается в нулевом состоянии

второй триггер 29, удерживающий в выключенном состоянии исполнительный орган 32 и запрещающий пуск электропривода.

После восстановления полнофазного режима питания реле времени 7 отрабатывает свою уставку срабатывания, переведет первый RS-триггер 6 в единичное состояние, что приведет к раз ряду конденсатора 25 через диод 24 и инверсньш выход первого RS-тригге- ра 6, на первом входе двухвходового элемента И 26 и на его выходе появится уровень логического О, через элемент ИЛИ 27 поступающий на R-вход второго RS-триггера 29, чем разрешается повторный запуск электропривода Повторный запуск осуществляется при появлении на выходе блока 30 запуска электропривода импульса положительной полярности, воздействующего на S-вход второго RS-триггера 29 и переводящего этот триггер в единичное состояние, обуславливающее включение исполнительного органа 32 и подключение электропривода к трехфазной сети

Таким образом, изобретение обеспечивает защиту трехфазного частотно- регулируемого электропривода от пропадания фазы, снижения фазного напряжения и асимметрии фаз, отключая электропривод от сети при длительности неполнофазных режимов, превьпиающей заданньй, критичный для электропривода, интервал времени, и автоматически восстанавливая рабочее состояние устройства защиты без отключения элект ропривода от сети, при длительности неполнофазных режимов, меньшей указанного интервала времени, чем повышается надежность работы защищаемого электропривода и достигается цель изобретения. Формула изобретен ия

Устройство для защиты трехфазного частотно-регулируемого привода от неполнофазного режима питания, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель с выводами для подключения к фазам питающей сети, а его вы ход через последовательно соединенные первый и второй переменные резисторы соединен с нулевой точкой сети, реагирующий орган в виде транзисторного оптрона, входной свето- диод которого включен параллельно первому резистору, а выходной фото- транзистор первым выводом соединен

,-

15

20

25

п

55

30

35

40

45

50

через третий резистор с первым выводом дополнительного источника питания, а вторым выводом - с вторым выводом этого источника, первый RS- триггер, R-вход которого соединен с первым выводом фототранзистора оптрона, реле времени с уставкой срабатывания, превышающей период сети и изменяющейся пропорционально периоду сети, снабженное входом обнуления, соединенным с первьм выводом фототранзистора оптрона, входом запуска, соединенным с инверсным выходом первого RS-триггера, входами питания, соединенными с выходом трехфазного однополупериодного выпрямителя и нулевой точкой сети, и выходом, соединенным с S-входом первого RS-триггера, элемент начальной установки и блок запуска электропривода, усилитель, соединенньш с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы защищаемого трехфазного частотнорегулируемого электропривода путем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фазного.напряжения гт асимметрии фазных напряжений, отключения электропривода от сети при длительности неполнофазных режимов питания, превьпиающей заданный критич- ньш для электропривода интервал времени и автоматического восстановления рабочего состояния схемы устройства после восстановления полнофазного режима питания без отключения электропривода при длительности неполно- фазных режимов питания, меньшей этого интервала, оно дополнительно снабжено элементом временной задержки сигнала, двухвходовым элементом И, двух- входовым элементом ИЛИ и вторым RS- триггером, при этом вход элемента временной задержки сигнала подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, а выход - к первому входу двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с первым выводом фототранзистора оптрона, а выход соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, вторым входом соединенного с выходом элемента начальной установки схемы, а выходом соединенного с R-входом второго RS-триггера, S-вход- которого соединен с выходом блока запуска электропривода, а прямой выход второго R-триггера соединен с входом усилителя.