Способ защиты от перегрузки асинхронных электродвигателей Советский патент 1988 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электро- технике и предназначено для защиты электродвигателей от перегрузки, в частности для защиты от перегрузки аси нхрониых электродвигателей многодвигательного электропривода.

Цель изобретения - повышение надежности и селективности защиты асинхронных электродвигателей от пере- грузки и расширение области применения на многодвигательньш электропривод.

На фигЛ изображено устройство для реализации способа; на фиг.2 - физическая схема связи первичной и вторичной цепей асинхронного электродвигателя; на фиг.3 - схема замещения асинхронного электродвигателя; на фиг.4 - зависимость резонансной час- тоты высшей гармоники от скольжения ротора; на фиг.5 - частотно-времен- ная характеристика защиты .электродвигателей от перегрузки.

Электродвигатели 1-3 подключены к шинам источника 4 энергии с помощью выключателя 5, содержащего трансформатор тока 6, во вторичную цепь которого через резонансный контур, состоящий из конденсатора 7 и перемен- ной индуктивности 8, подключен измеритель 9 амплитуд токов высших гармоник .

Способ осуществляется следующим образом.

Асинхронньш электродвигатель представляет собой систему двух (или в общем случае нескольких) электромагнитно связанных контуров статора и ротора (фиг.2). Статор асинхронного электродвигателя включен в сеть с заданным напряжением V и постоянной частотой f . Под действием приложенного напряжения по обмотке, статора проходит ток Ij. и. создает вращающий- ся магнитный поток Р , основная част которого „ - сцепления с обмоткой статора и ротора, а небольшая часть %J - с обмоткой статора, t d - с обмоткой ротора. Потокам рассеивания Фг и Фг- соСУ У2

отв етствуют индуктивности рассеивания обмоток статора и ротора и их индуктивные сопротивления х - 2fff, и х 2frf -Индуктив- нее сопротивление ротора х,„ выражают через сопротивление его обмотки в неподвижном состоянии Xg и через S скольжение ротора, т.е. Х2д х, Обмотки электродвигателя емкости и сопротивления изоляции относительно корпуса соответственно статора С, , R и ротора Ср, Rp.

Для анализа работы асинхронного электродвигателя пользуются замещением (фиг. 3), представляющим собой электрическую схему, в которой вторичная цепь обмотки ротора сое,цине- на с первичной обмоткой гальванически вместо магнитной связи, существующей в электродвигателе, в -которой приведенные сопротивления ротора: ак- тивное г k г 5 индуктивное У- k х, где k коэффициент трансформации, и эквивалентное сопротивление

/ 1-S

нагрузки Гд г ---. Аналогично выражаем приведенное сопротивление изоляции ротора RP и емкость., Ljj

тора относительно земли ;Сь -&.С/ k

Из схемы замещения (фиг.З) видно,, что она представляет собой контур R, L, С, в котором индуктивность

т - т + Li sl§tj.

:.

1 + ЬЕ. L

где индуктивность намагничивания , и емкость

С . (-04

С + Ср k -Ce + Ср-

При высоком сопротивлении изоляции обмоток электродвигателя можно

считать R

из

с И тогда активное

сопротивление контура определяется

R . l2:Ie. - 4Л - IT, t

1 г„

. + k г

(3)

где г,, - активное сопротивление намагничивающего контура, учитывающее потери в стали. Так как сопротивление г, г и k 1, то из выражения (3) следует, что сопротивление контура R определяется сопротивлением статорной обмотки и приведенным соЬротивлением роторной обмотки. Т;а, невелико.

В электродвигателе вследствие отличия кривой распределения магнитной

3143

индукции вдоль зазора от синусоиды кривые, наводимые в обмотках ЭДС, отличаются от синусоидальных. В цепях, содержащих нелинейные индуктивности, даже при синусоидальных. ЭДС возникают несинусоидальные, токи и несинусоидальные напряжения. При достаточной добротности контура в цепи R, L, С наступает резонанс высшей гармо- НИКИ, частота которой совпадает с собственной частотой контура

1 .

W

2 иГИз выражения (1) следует, что при неизмененных значениях индуктивнос- тей рассеивания статора , ротора Ljc и намагничивания Ь ивдуктив- ность контура L зависит только от ве- личины скольжения S ротора. Фактически индуктивности рассеивания статора , ротора Ljg и намагничивания L не являются величинами постоянными и зависят от токов, проходящих по об- мотках, так как при изменении тока изменяются поля потоков рассеивания и намагничивания, но они мало изменяются при сравнительно большом изменении скольжения ротора, поэтому ве- личина индуктивности контура изменяется в основном от величины скольжения ротора - увеличивается с ростом скольжения. При постоянной емкости С переменной индуктивности L получает- ся спектр частот высщих гармоник (фиг.4) от скольжения ротора.

В диапазоне скольжения ротора от номинальной S до критической S. величин снижается резонансная частота высших гармоник. По резонансной частоте высшей гармоники определяют степень перегрузки электродвигателя и по частотно-временной характеристике (фиг.5) определяют допустимое вре- мя работы электродвигателя при возникшей перегрузке.

При перегрузке одного или несколь ких электродвигателей 1-3 многодвигательного электропривода (фиг.1) или одного электродвигателя, подключенного к сети 4 с помощью выключателя 5, в статорной цепи на резонансной частоте контура возникает определенная высшая гармоники, которая трансформи- руется трансформатором 6 тока. На

361

ю

15

20 25 3035

4045 . 50 55

75

вторичную цепь трансформатора 6 тока через резонансный контур, состоящий из конденсатора 7 и переменной индуктивности 8, включен измеритель 9 токов высших гармоник.

Изменяя переменную индуктивность 8 можно настроить контур во вторичной цепи трансформатора 6 тока на спектр частот высших гармоник, возникающих при перегрузке электродвигателей. Если перегружен один электродвигатель в многодвигательном электроприводе, то возникает одна резонансная частота высшей гармоники тока, а если перегружены два или несколько электродвигателей, то возникает столько же резонансных частот. По частотно-временной характеристике (фиг.5) определяют допустимое время для работы перегруженного электродвигателя, а если перегружено несколько электродвигателей и в разной степени, то определяют допустимые промежутки времени работы для каждого электродвигателя и по истечению наименьшего отключают перегруженные электродвигатели. Преимущества предлагаемого Способа наиболее проявляются в многодвигательном электроприводе. По изменению величины тока в общей цепи многодвигательного электропривода практически невозможно осуществить защиту одного перегруженного электродвигателя, а по уровню амплитуды высшей гармоники резонансной частоты он надежно защищается .

Формула изобретения

Способ защиты от перегрузки асинх- ронньпк электродвигателей, основаный йа измерении параметров тока двигателей , сравнении их с заданными и выработке команды на отключение в случае, ,если они длительное время отличаются от заданных, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и селективности и расширения области применения на многодвигатель- ньй электропривод, в качестве измеряемого параметра выбирают амплитуду высших резонансных гармоник, причем вьщержку времени на отключение уменьшают при снижении частоты резонанс- |ной гармоники.

О9

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для защиты электродвигателей от перегрузки и в частности для защиты от перегрузки асинхронных электродвигателей много-. двигательного электропривода. Цель изобретения - повышение надежности и селективности защиты электродвига- телей от перегрузки и расширение области применения на многодвигательный электропривод. Это достигается тем, что в способе защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки по токам высших гармоник, основанном на измерении выходных параметров трансформатора тока, включенного в статорную цепь электродвигателей, дополнительно йочастотно во всем спектре частот, определенном индуктивнос- тями статорных и роторных обмоток электродвигателей в динамическом режиме, их емкостями относительно кор- пуса и скольжения роторов от номинальных до критических величин, измеряют амплитуды высших гармоник тока и при достижении амплитуды опреде- ле:нной гармоники, выбранного уровня с запускают прибор измерения времени, а по частотно-временной характеристике электродвигателей и по частоте гармоники, находящейся в резонансе, выбирают допустимую выдержку времени, по истечении которой, если не прекращается действие этой высшей гармоники, отключают электродвигатель от источника энергии. 5 ил. i (Л 4 СО о: СП

9и.г.1

тт

45

О

н

Фс/г.

5 О

Фаг,5

в

Фиг. 5