Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя, питаемого от преобразователя частоты Советский патент 1990 года по МПК H02H7/08 

згоб

(putt

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам защиты трехфазных асинхронных электродвигателей, питаемых от преобразова- телей частоты с произвольной формой Переменного тока.

Целью изобретения является повышение надежности за счет исключения Ложных срабатываний зашиты во всем диапазоне частот и мощностей асинхронного электропривода и при реверсировании электродвигателя. На фиг. 1 представлена структур- мая схема устройства для защиты трех- фазного асинхронного электродвигателя от обрыва фазы; на фиг. 2 - принципиальная схема устройства.

Устройство (фиг, 1 и 2) содержит Тиристорный преобразователь 1 часто- ты, подключенный к питающей сети через автоматический выключатель 2, Асинхронный электродвигатель 3, под- соединенный к выходу преобразователя 1 частоты. В выходные фазы асинхрон- ного электродвигателя 3 включены датчики 4-6 тока, начальные выводы Которых соединены с входами трезфах- ной двухполупериодной схемы 7 выпрямления, а конечные выводы соединены В звезду, общая точка которой соединена с нулевым выводом.трехфазной двухполупериодной схемы 7. Начальные выводы датчиков 4-6 тока соединены через разрядные ключи 8-10 с первыми входами канальных интеграторов 11-13 К вторым входам которых подсоединен выход интегратора 14 вход которого подсоединен к потенциальному выходу нагрузки трехфазного двухполупериод- ного выпрямителя 7. Выходы канальных интеграторов 11-13 соединены с соответствующими пороговыми органами 15- 17, выходы которых соединены с входами трехвходовой схемы ИЛИ 18, выход которой через усилительный элемент 19 управляет автоматическим выключателем 2. Тиристорный преобразователь частоты в общем случае может быть со звеном постоянного тока и управ

ляемым выпрямителем или с неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором с широтно-импульсным регулированием. Автоматический выключатель 2 и датчики 4-6 тока, представляющие собой трансформаторы тока любого типа, имеют параметры, определяемые мощностью преобразователя частоты. Трехфазная двухполупериод

) 5 0 5 0 5

0

5

пая схема 7 выпрямления выполнена с нулевым выводом и нагружена на активную нагрузку, например, в виде моста Ларионова. Разрядные ключи 8-10 могут быть выполнены на транзисторных ключах или интегральных схемах, которые управляют канальными интеграторами , выполненными в простейшем случае в виде интегрирующих RC-цепо- чек. Интегратор 14 реализовано на операционном усилителе но обычной схеме, на .неинвертирующий вход которого подается небольшой ток смещения. Пороговые органы 15-17 могут быть реализованы или как компараторы на операционных усилителях или логических интегральных схемах, имеющих определенный порог срабатывания. На этих же логических схемах может быть реализована и схема ИЛИ 18. Усилительный элемент 19 обычно реализуется на составном транзисторе для управления автоматическим выключателем 2.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии тока в фазах преобразователя 1 с датчиков 4-6 тока падение напряжения на диодах трехфазной двухпопупериодной схемы 7 равно нулю, поэтому обнуляющие разрядные ключи 8-10 закрыты, но напряжение на интегрирующих конденсаторах канальных интеграторов 11-13 равно нулю за счет обнуляющего воздействия со стороны интегратора 14, имеющего положительное смещение на инвертном входе. На входе пороговых органов 15-17 образуется нулевой Сигнал, пороговые органы 15-17 не срабатывают, их нулевой уровень через схему ИЛИ 18 и усилительный элемент 19 не вызовет отключения автоматического выключателя 2. При наличии тока в датчиках 4-6 тока на диодах трезфахной двухполупериодной схемы 7 почти независимо от величины протекающего тока преобразователя частоты образуется постоянное по величине (в пределах наклона вольтамперной характеристики диодов) двухполярное напряжение, ко- торре, будучи приложенным к разрядным ключам, например положительное, открывает их, не давая возможности нарасти напряжению на конденсаторах канальных интеграторов 11-13 до напряжения срабатывания пороговых органов 15-17 в момент действия, например, отрицательного напряжения,

которое закрывает разрядные ключи 8-10. В этот момент отрицательное выпрямленное импульсное напряжение с выхода активной нагрузки трехфазной двухполупериодной схемы 7, будучи приложенным к инвертирующему входу интегратора 14, переводит его в состояние 1, не создавая пути для протекания разрядного тока канальных интеграторов 11-13. Постоянная времени интегрирования канальных интеграторов выбирается достаточно большой (порядка 3 с), так что кратковременные провалы до нуля тока двигателя не вызовут нарастания напряжения на интегрирующей емкости канальных интеграторов 11-13 до порога срабатывания схем 15-17. Пороговые устройства 14-17 не срабатывают, никаких ложных отключений автоматического выключателя 2 не происходит.

При обрыве фазы двигателя, например , в цепи датчика 4 тока падение напряжения на диодах соответствующей фазы трехфазной двухполупериодной схемы 7 отсутствует, канальный разрядный ключ 8 закрыт, емкость канального интегратора 11 заряжается до порога срабатывания порогового органа 15, единичный выходной сигнал с которого черех схему ИЛИ 18, усилительный элемент 19 вызывает отключение автоматического выключателя 2. Аналогично срабатьюает защита при обрыве любой другой фазы двигателя. Постоянная времени интегрирования канальных интеграторов выбрана таким образом, чтобы во всем диапазоне частот работы электропривода за время действия отрицательной полярности падения напряжения на диодах схемы выпрямителя 7, когда разрядные ключи 8-10 закрыты, напряжение на конденсаторах ка10

15

20

25

30

35

40

щий далее положительный импульс па дения напряжения на диодах выпрями теля 7 обнуляет напряжение на конд саторе капельных интеграторов 11-1 Интегратор 14 блокирует работу уст ройства защиты от ложных срабатыва ний в момент отсутствия тока двига ля 3, причем емкость интегратора 1 выбрана таким образом, что при раб те на низких частотах, когда на вх интегратора 14 приходят редкие имп сы значительной амплитуды с выхода многофазной схемы выпрямителя 7, в промежутках между этими импульсами разрядный ток смещения не успевает разрядить конденсатор интегратора до уровня напряжения, при котором обеспечивается протекание разрядны токов конденсаторов канальных инте раторов .

Формула изобретени

Устройство для защиты трехфазног асинхронного электродвигателя, пита мого от преобразователя частоты, от обрыва фазы, содержащего три датчик тока, подключенные к клеммам для включения в фазы упомянутого электр двигателя, выходы датчиков подсоеди ны к выпрямителю, интеграторы, соединенные с пороговыми органами, тре входовый элемент ИЛИ, входы которог подсоединены к выходам пороговых органов, а выход подсоединен к усилителю тока, отличающеес тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет исключения ложных срабатываний защиты, в него введены три разрядных ключа, входы которых подсоединены к выходам датчиков тока, выходы - к первым входа канальных интеграторов, а также интегратор, вход которого подсоединен к выпрямителю, выполненному по трех

нальных интеграторов 11-13 не успева- 5 фазной двухполупериодной схеме вы0

5

0

5

0

5

0

щий далее положительный импульс падения напряжения на диодах выпрямителя 7 обнуляет напряжение на конден- саторе капельных интеграторов 11-13. Интегратор 14 блокирует работу устройства защиты от ложных срабатываний в момент отсутствия тока двигателя 3, причем емкость интегратора 14 выбрана таким образом, что при работе на низких частотах, когда на вход интегратора 14 приходят редкие импульсы значительной амплитуды с выхода многофазной схемы выпрямителя 7, в промежутках между этими импульсами разрядный ток смещения не успевает разрядить конденсатор интегратора 14 до уровня напряжения, при котором обеспечивается протекание разрядных токов конденсаторов канальных интеграторов .

Формула изобретения

Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя, питаемого от преобразователя частоты, от обрыва фазы, содержащего три датчика тока, подключенные к клеммам для включения в фазы упомянутого электродвигателя, выходы датчиков подсоединены к выпрямителю, интеграторы, соединенные с пороговыми органами, трех- входовый элемент ИЛИ, входы которого подсоединены к выходам пороговых органов, а выход подсоединен к усилителю тока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства за счет исключения ложных срабатываний защиты, в него введены три разрядных ключа, входы которых подсоединены к выходам датчиков тока, выходы - к первым входам канальных интеграторов, а также интегратор, вход которого подсоединен к выпрямителю, выполненному по трех

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты. Цель изобретения - повышение надежности за счет исключения ложных срабатываний защиты во всем диапазоне частот и мощностей асинхронного электропривода и при реверсировании электродвигателя. При нормальной работе электродвигателя разрядные ключи 8, 9, 10 не дают возможности нарасти напряжению на конденсаторах канальных интеграторов 11, 12, 13 до напряжения срабатывания пороговых органов 15, 16, 17, ложных отключений автоматического выключателя 2 не происходит. При обрыве фазы электродвигателя соответствующий канальный разрядный ключ закрыт ввиду отсутствия падения напряжения на диодах соответствующей фазы трехфазной двухполупериодной схемы 7. Емкость канального интегратора заряжается до порога срабатывания соответствующего порогового органа, выходной сигнал с которого через схему ИЛИ 18, усилительный элемент 19 вызывает отключение автоматического выключателя 2. Интегратор 14 блокирует работу устройства защиты от ложных срабатываний в момент отсутствия тока электродвигателя. 2 ил.

ет нарасти до напряжения срабатывания пороговых органов 15-17. Приходя,прямления, а выходы - к канальных интеграторов.

вторым входам

,П-ГЭ

I +Ш+

Фиг.г