Устройство защиты синхронной электрической машины от асинхронного режима работы Советский патент 1989 года по МПК H02H7/93 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты синхронной электрической машины от асинхронного режима работы.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения контроля угла нагрузки ,

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчики 1 и 2, которые через формирователи 3 и 4 импульсов и счетчики 5 и 6 импульсов соединены : компаратором 7, Первый фор- мирователь 3 связан с компаратором 7, который соединен со счетной декадой 8 Блок 9 управления соединен со счетчиками 5 и 6 импульсов и компаратором 7 , который через счетную декаду 8 соединен с де- шифратором10. Выходы генератора 11 фиксированной частоты, блок 12 управления и формирователя 4 импульсов частоты вращения ротора связаны с тремя входам элемента И 13, выход которого соединен с одним из входов счетной декады 14. Выход последней через один из входов запоминающего блока 15 связан с цифроаналоговым преобразователем 16, Другие входы счетной декады 14 и запоминающего блока 15 связаны с дву мя выходами блока 12 управления, который охвачен обратной связью, Выхо цифроаналового преобразователя 16 связан с органом управления возбуждением синхронной машины (не показан).

Устройство работает следующим образом.

Электрические сигналы синусоидальной формы от датчика 1 частоты сети и датчика 2 частоты враще1адя ротора подают на соответствующие формирова- тели 3 и 4 прямоугольных импульсов, В случае появления угла нагрузки между сигналами на выходах формировате- лей 3 и 4 возникает сдвиг фаз. Так как угол сдвига фаз этих сигналов равен углу нагрузки 8 , то с помощью элемента И, выполненного, например, на ИС К155ЛА4, выделяют количество ИМ пульсов от генератора 11, выполненного, например, на ИС К155ЛАЗ, за промежуток времени, равный времени запаздывания одиночного импульса формиро- вателя 4 относительно одиночного им- пульса форьмрователя 3, Сигнал двоич- но-десят1 чного кода, пропорциональный углу нагрузки 0, с выхода бторой счетной декады 14, выполненной, напрмер,

на ИС К155ИЕ2, преобразуется в анаито- говь1й с помощью цифроаналового преобразователя 16, выполненного, например на ИС К572ПА1. Запоминающее устройство 15, выполненное, например, на D- триггерах типа К155ТМЗ, хранит последнюю информацию счетной декады 14 в момент сброса последней в О. Цикличность работы ycTpopicTBa обеспечивается с помощью блока 12 управления, выполненного, например, на ИС 155ИЕ5 и К155ИД4, Первый цикл - обнуление счет ной декады 14 в момент включения устройства; второй цикл - разрешение счета импульсов от формирователя 3 импульсов сети; третий цикл - запо- NmHaHne состояния счетной декады 14 перед ее обнулением; четвертый цикл - возврат блока 12 управления: и исходное состояние. Частота импульсов от генератора 1I фиксированной частоты выбрана равной 102,4 кГц из следующих соображений. Изменение угла нагрузки 0 от О до 360° соответствует периоду колебания частоты сети ,02 с. Рабочий диапазон, необходимый для контроля угла б , равен 0+I80 , соответственно время этого изменения равно ,01 с. Емкость цифроаналового преобразователя 16 составляет 1024 импульсов. Полное заполнение цифроанапового преобразователя 16 должно произойти при , т,е, за время 0,01 с. Необходимая частота генератора fc 1024/0,0 ,4 кГц, Таким образом, в диапазоне изменения угла нагрузки б от О до 1 80 диапазон изме нения напряжения ня зыходе цифроаналового преобразователя 16 составит 0- ,10,24 В,

Защиту синхронной машины от выхода из синхронизма осуществляют путем подачи напряжения управления с выхода цифроаналогового преобразователя 16 на исполнительный орган управления возбуждением синхронного двигателя, например тиристорный преобразователь,

В случае невозможности удержания ротора двигателя в устойчивой области угла нагрузки и появления скольжения подают сигналы с выходов формирователей 3 и 4 на счетчики,5 и 6 импульсов. При появлении скольжения счетчики 5 и 6 заполняются неодновременно. При этом с помощью компаратора 7 выделяют количество импульсов от формирователя 3 импульсов за промежуток времени, равный разности вре

мени заполнения счетчиков 5 и 6 импульсами от соответствующих датчиков I и 2. Количество импульсов, попадающих в счетную декаду 8, численно равно величине скольжения синхронной машины. Цикличность работы cxeNf.1 обеспечивается с помощью блока 9 управления, осуществляющего периодическую установку в О счетчиков 5 и 6 и счетной декады 8,

Использование изобретения обеспечивает повышение чувствительности защиты синхронной машины от асинхроннрт го режима работы за счет непрерывного контроля величины угла нагрузки 9 и удерживания этого угла в области устойчивых значений с помощью регулирования возбуждения синхронной машины.

При непрерывном контроле угла нагрузки б не допускается работа двигателя со скольжением, а следовательно, перегрузка его обмоток и прерывание технологического процесса, повышает- ся производительность труда и качество выполняемого процесса работы.

Отсутствие у синхронной машины защиты по величине угла нагрузки исклю, чает возможность контролировать COCTOяние двигателя в синхронном режиме, управлять его возбуждением, что увеличивает вероятность выхода из синхронизма. В асинхронном режиме в обмотках двигателя протекают недопустимо большие токи, обмотки перегреваются и двигатель выходит из строя. Устройство защиты синхронной электрической ма шины по величине скольжения (устройство-прототип) не допускает длительную

0

5

0

5

Q работу со скольжением, тем не менее выход из синхронизма возможен, что влияет на длительность безаварийной работы синхронного двигателя.

Формула изобретения

Устройство защиты синхронной электрической машины от асинхронного режима работы по авт.ев, № 1354327, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем обеспечения контроля угла нагрузки, в него дополнительно введены цифроаналоговый преобразователь, запоминающий блок, вторая счет- иая декада, второй блок управления, элемент И и генератор фиксированной частоты, выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя имИульсов частоты вращения ротора, а третий вход элемента И связан с первым выходом второго блока управления, второй выход которого связан с одним из входов второй счетной декадь, другой вход которой связан с выходом элемента И, а выход второй счетной декады связан с одним из входов запоминающего блока, другой вход которого связан с третьим выходом второго блока управления, при этом запоминающий блок соединен с циф- роаналоговым преобразователем, выход которого соединен с исполнительным органом, второй блок управления охвачен обратной связью, а вход его соединен с выходом формирователя импульсов частоты сети.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения контроля угла нагрузок. Устройство содержит датчики частоты сети 1 и частоты вращения ротора 2, которые соединены с формирователями 3 и 4 импульсов, счетчики 5 и 6 импульсов, компаратор 7, счет декады 8 и 14, блоки 9 и 12 управления, дешифратор 10, генератор 11 фиксированной частоты, элемент И 13, запоминающее устройство 15 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 16. При увеличении нагрузок на валу двигателя увеличивается угол между импульсами с выхода формирователей 3 и 4. Этот промежуток заполняется импульсами от генератора 11. Сигнал на выходе ЦАП 16, пропорциональный количеству импульсов, воздействует на систему возбуждения синхронного двигателя. При невозможности удержания ротора двигателя в устойчивой области угла нагрузки подаются сигналы с формирователей 3 и 4 на счетчики 5 и 6. С появлением скольжения счетчики заполняются неодновременно. Разность числа импульсов поступает на счетную декаду 8, и через дешифратор 10 отключается двигатель от сети. 1 ил.