Устройство для защиты от превышения частоты вращения электромашинного преобразователя Советский патент 1990 года по МПК H02H7/93 

ц.-оОрс;-..пне относится к электро- ..e п ji/...-днозначено для нсполь- ..H;. :. MH.Tct-uix релейной защиты и ,iiv/ o:.,aVHiUi.

Ц;:..ч., гчобуи гения - повышение ста- 5iLi;i.;.;,ч;. м р-лОоты н расширение функ- циональн - х к озмо;«лостей путем допол- ннтелыюг:: ;,гзнтроля исправности цепи во: Су:адснп т приводного двигателя, по- Зииенпе чсрмостабильности и упрощение у.: ройстка..

iia фиг , : представлена схема уст- ром -: в;-, на фпгс2 - диаграммы, по- яснлк .1:иь - работу устройства.

Устройство для защиты от превышения вращения электромашин- ного .-сро.оО разователя с приводным двигателе;; i iiocTO-чнного тока и выходным CHJi.- ронньг генератором 2, снабженного пускателем 3 с цепью защиты и регулятором 4 частоты вращения при- водного двигателя, включаемым последовательно обмотке 5 возбуждения Ъри- ЕОДН-ТО агшгателя на напряжение источника G питания постоянного тока, содержит понижающий трансформатор 7 с пегтшчной обмоткой 8 и вторичной обмоткой 9 с выводом средней точки, нась.- ающинся трансформатор 10 с первичной обмоткой 1 и вторичной обмот

5 Q

кой 12 с выводом средней точки, LC- цепь 13 из последовательно соединенных дросселя 14 и конденсатора 15, тиристор 16 и исполнительное реле 17 с контактом 180 Первичная обмотка 8 понижающего трансформатора 7 снабжена выводами для подключения ее на ИЫХОДНОР напряжение синхронного генератора 2, начальный вывод вторичной обмотки 9 понижающего трансформатора 7 через LC-цепь 13 соединен с начальным выводом первичной обмотки 11 насыщающегося трансформатора 10, концевой вывод которой соединен с концевым выводом обмотки 9 понижающего трансформатора 7. Контакт 18 исполнительного реле 17 снабжен выводами для включения его в цепь защиты пускателя 3. В устройстве имеются стабилитрон 19, п-р-п-транзистор 20, первый резистор 2.1, первый 22 и второй 23 двухвходовые элементы И и двух- входовой элемент ИЛИ 24. Катод и анод стабилитрона 19 служат выводами для включения его последовательно регулятору 4 частоты вращения и обмотке 5 возбуждения приводного двигателя 1 встречно напряжению питающей сети постоянного тока. Катод стабилитрона 19 соединен с первым выводом обмотки исполнительного реле 17, анодом тиристора 16 и первым выводом первого резистора 21, второй вывод которого соединен с коллектором п-р-п-транэистора 20, эмиттером подключенного к управляющему электроду тиристора 16., Анод стабилитрона 19 связан с вторым выводом обмотки исполнительного реле 17, катодом тиристора 16 и средними выводами вторичных обмоток 9 и 12 понижающего 7 и насыщающегося 10 трансформаторов. Начальный вывод вторичной обмотки 9 понижающего тргшсформатора 7 соединен с первым входом первого элемента И 22, второй вход которого соединен с начальным выводом вторичной обмотки 12 насыщающегося трансформатора 10. Концевой вывод вторично обмотки 9 понижающего трансформатора 7 соединен с лерным входом второго элемента И 23, второй вход которого соединен с концевым выводом вторичной обмотки 12 насьпцаюгцс гося трансформатора 10. Выходы первого 22 и второго 23 элементов И соединены с входами элемента ИЛИ 24, выходом подключенного к базе n-p-n-транзисгора 20,

В устройстве, кроме того, имеются диод 25, второй 26 и третий 27 резисторы. Второй вывод обмотки исполнительного реле 17 и катод тиристора 16 соединены между собой и подключены к аноду стабилитрона 19 через анод-катод диода 25, выводы средних точек вторичных обмоток 9 и 12 понижающего 7 и насыщающегося 10 трансформаторов соединены с анодом стабилитрона 19 непосредственно, а эмиттер и база п-р-п-транзистора 20 соединены с анодом стабилитрона 19 соответственно через второй 26 и третий 27 резисторы,

Первый 22 и второй 23 двухвходовые элементы И выполнены каждый на резисторе 28 и диоде 29, причем первый вывод резистора 28 соединен с первым входом элемента И, первый вывод диода 29 - с вторым входом элемента- И, а вторые выводы резистора 28 и диода 29

соединены между собой и служат выходом элемента И.

В электромашинном преобразователе синхронный генератор 2 имеет регулятор 30 стабилизации выходного напряжения генератора, выходом подключенный к обмотке 31 возбуждения генератора 2.

Приводной двигатель 1 имеет в якорной цепи вспомогательную обмотку 32

0

5

0

последовательного возбуждения и обмотку 33 дополнительных полюсов„

Устройство работает следующим образом,, ш i

При включении пускателя 3 напряжение постоянного тока питающей сети 6 подается в указанной на фиг„1 полярности на параллельно соединенные цепь якоря двигателя 1 и цепь последовательно соединенных регулятора 4, обмотки 5 возбуждения двигателя и стабилитрона 19. Начальное открытое состояние регулятора 4 приводит к фор- сировке тока обмотки 5 возбуждения приводного двигателя, смещающего стабилитрон 21 в рабочем (обратном) направлении, что вызывает срабатывание исполнительного реле 17, обмотка которого через диод 25 подключена параллельно стабилитрону 19. Замыкание выходного контакта 18 реле 17 переводит пускатель 3 в режим Самопитание

5 например, путем шунтирования пусковой кнопки пускателя. Тиристор 16 и п-р-п- транзистор 20 при этом находятся в закрытом состоянии, так как на управляющий электрод тиристора 16 и базу транзистора 20 через резисторы 26 и 27 подается запирающее напряжение смещения с выводов диода 25.

При дальнейшем нормальном развитии пуска электромашинного преобразователя на выходе его синхронного генератора 2 появляется напряжение переменного тока, величина и частота которого стабилизируются на номинальных уровнях действия соответственно

0 регулятора 30 напряжения, нагруженного на обмотку 31 возбуждения синхронного генератора 2, и регулятора 4 частоты вращения приводного двигателя 1, нагруженного на обмотку 5 воз5 буждения дзигателя 1. Устройство защиты при этом получает питание напряжением переменного тока номинальной частоты, подаваемым с выхода синхронного генератора 2 на первичную

Q обмотку 8 понижающего трансформатора 7, но при этом не срабатывает, так как собственная резонансная частота LC-цепи 13, состоящей из последовательно соединенных дросселя 14 и конденсатора 15, выбрана с некоторым запасом (обычно на 10%) большей, чем номинальная величина выходного напря- -жения переменного тока генератора 2„ В этом статическом установившемся ре0

5

5

жиме работы, поясняемом левой частью временных графикой (фиг.2), синусоидальное напряжение на вторичной об10

отке 9 понижающего трансформатора (фиг02а), подводимое к LC-цепи 13, тстает по фазе от синусоидального тока (фиг,. 26), протекающего через C-цепь 13 по первичной обмотке 11 асыщающегося трансформатора 10, на торичной обмотке 12 которого в моменты прохождения тока LC-цепи 13 через нулевые значения наводятся, как в ик-трансформаторе, короткие разно- полярные импульсы напряжения (фиго2в}, Ввиду временного несовпадения интервалов положительных полуволн напряжения вторичной обмотки-9 (фиГо2а)и моментов пс-явления импульсов положительно; полярности напряжения вторич- п ной обмотки 12(фигс2б) два двухвхо- довых элемента И 22 и 23 имеют каждый на своем выходе сигнал низкого уровня (фиг„2г), Диоды элемента ИЛИ 24 закрыты (фиг.2д), что приводит к запира-25 нию п-р-п-транзистора 20, коллекторное напряжение которого (фиг.2е ) совпадает с напряжением на обмотке включенной 1 исполнительного реле 7.

30

Устройство защиты срабатывает и

отключает реле 17 и пускатель 3 элек- тромашннного преобразователя, если частота вращения приводного двигате- ля 1 превышает номинальное значение, .. опасное по условиям механической прочности для вращающихся частей якоря двигателя 1 и ротора синхронного генератора 2, что возникает, например

30 8

зистора 20 поступающие в цепь управляющего электрода тиристора 16 импульсы тока эмиттера транзистора 20 отпирают тиристор 1Ь, который шунтирует обмотку реле 17 и снимает напряжение с коллекторной цепи транзистора 20 (фиг. Отключение с небольшой выдержкой времени реле 17, размыкающего выходной контакт 18 в цепи защиты пускателя 3, приводит к выключению пускателя 3 и отключению приводного двигателя 1 от питающей сети 6 постоянного тока с

В предлагаемом устройстве защиты обеспечивается повышенная стабильность его работы Кроме того, устройство защиты имеет расширенные функциональные возможности, так как благодаря питанию его выходной цепи от стабилитрона 19, последовательно включенного в цепь возбуждения двигателя 1, обеспечивается дополнительный контроль исправности цепи возбуждения, при этом пускатель 3 при неисправности или переполюсовке питающей сети отключается уже на этапе пуска электромашинного преобразователя

Формула изобретения

1 „ Устройство для защиты от превышения частоты вращения электромашинного преобразователя с приводным двигателем постоянного тока и выходным синхронным генератором, снабженного пускателем с цепью защиты и регулято

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной защиты и автоматики. Цель изобретения - повышение стабильности работы и расширение функциональных возможностей путем дополнительного контроля исправности цепи возбуждения приводного двигателя, повышение термостабильности и упрощение устройства. На двигатель 1 электромашинного преобразователя пускателем 3 подается постоянное напряжение от сети 6. Ток обмотки 5 возбуждения двигателя 1, протекающий через встречно включенный стабилитрон 19, создает на последнем напряжение, вызывающее срабатывание реле 17, включенного параллельно стабилитрону 19. Контакт 18 реле 17 обеспечивает удержание пускателя 3 во включенном состоянии. Двигатель 1 запускается, на выходе генератора 2 преобразователя появляется напряжение, поступающее на первичную обмотку 8 понижающего трансформатора 7. С вторичной обмотки 9 трансформатора 7 напряжение через LC-цепь 13 поступает на первичную обмотку 11 насыщающего трансформатора 10. Напряжения с начальных выводов вторичных обмоток 9, 12 трансформаторов 7, 10 подаются на входы первого элемента И 22, напряжения с концевых выводов тех же обмоток - на входы второго элемента И 23, а средние точки этих обмоток связаны с анодом стабилитрона 19 и катодом тиристора 16, шунтирующего обмотку реле 17. Выходные напряжения элементов И 22, 23 и через элемент ИЛИ 24 подаются на базу N-P-N-транзистора 20, коллектор которого соединен с катодом стабилитрона 19, а эмиттер - с управляющим электродом тиристора 16. При частоте вращения генератора 2 ниже допустимой на выходах элементов И 22, 23 формируются низкие потенциалы, транзистор 20 и тиристор 16 закрыты, реле 17 находится в сработанном состоянии, пускатель 3 включен. При частоте вращения генератора 2 выше допустимой на выходах элементов И 22, 23 формируются импульсы высокого потенциала, открывается транзистор 20, тиристор 16 включается, шунтируя обмотку реле 17, которое выключается и контактом 18 размыкается цепь удержания пускателя 3. Последний выключается, электромашинный преобразователь отключается от сети. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

при неисправности регулятора 4, чрез- 4Q POM частоты вращения приводного двигателя, включаемым последовательно обмотке возбуждения приводного двигателя на напряжение питающей сети постоянного тока, содержащее понижающий трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с выводом средней точки, насыщающийся трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с выводом средней точки, LC-пепь из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, тиристор и исполнительное реле с контактом, причем первичная обмотка понижающего трансформатора снабжена выводами для подключения ее на выходное напряжение синхронного генератора, начальный вывод вторичной обмотки понижающего трансформатора через LC-цепь соединен с начальным выводом первичмерно уменьшающего ток в цепи обмотки 5 возбуждения двигателя 1. При этом (правая часть временных графиков, ) синусоидальное напряжение вторичной обмотки 9 понижающего тран- сформатора 7 (фиг.2а) опережает по фазе синусоидальный ток () LC- цепи 13, что приводит к временному совпадению интервалов положительных полуволн напряжения обмотки 9 и моментов появления импульсов положительной полярности выходной обмотки 12 насыщающегося трансформатора 10 (фиг.2в),.а также к срабатыванию элементов И 22 и 23, передающих через элемент ИЛИ 24 выходные импульсы положительной полярности (фиг.2г,д) в цепь базы п-р-п-транзистора 20, В результате импульсного отпирания тран

POM частоты вращения приводного двига

теля, включаемым последовательно обмотке возбуждения приводного двигателя на напряжение питающей сети постоянного тока, содержащее понижающий трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с выводом средней точки, насыщающийся трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с выводом средней точки, LC-пепь из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, тиристор и исполнительное реле с контактом, причем первичная обмотка понижающего трансформатора снабжена выводами для подключения ее на выходное напряжение синхронного генератора, начальный вывод вторичной обмотки понижающего трансформатора через LC-цепь соединен с начальным выводом первичной обмотки насыщающегося трансформатора, концевой вывод которой соединен с концевым выводом вторичной обмотки понижающего трансформатора, а контакт исполнительного реле снабжен выводами для включения его в цепь защиты пускателя, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности работы и расширения функ циональньк возможностей пут°мвпрпол- нительного контроля исправности цепи возбуждения приводного двигателя, в устройство введены стабилитрон, n-p-n-транзистор, первый резистор, . первый и второй двухвходовые элементы И и двухвходовой элемент ИЛИ, причем катод и анод стабилитрона служат выводами для включения его последовательно регулятору частоты вращения и обмотке возбуждения приводного двигателя встречно напряжению питающей сети постоянного чока, катод стабилитрона соединен с первым выводом обмотки исполнительного реле, анодом тирис- тора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с коллектором n-p-n-транзистора, эмиттером подключенного к управляющему электроду тиристора, анод ,стабилит- рона связан с вторым выводом обмотки исполнительного реле, катодом тиристора и средними выводами вторичных обмоток понижающего и насыщающегося трансформаторов, начальный вывод вторичной обмотки понижающего трансформатора соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с начальным выводом вторич

,Q jr л 5 0

5

ной обмотки насыщающегося трансформатора, концевой вывод вторичной об-л мотки понижающего трансформатора соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с концевым выводом вторичной обмотки насыщающегося трансформатора, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами элемента ИЛИ, выходом подключенного к базе п-р-п-тран- зистора

20 Устройство по п01, отличающееся тем, что, с целью повышения термостабильности, в него введены диод, второй и третий резисторы, причем второй вывод обмотки исполнительного реле и катод тиристора соединены между собой и подключены к аноду стабилитрона через анод - катод диода, выводы средних точек вторичных обмоток понижающего и насыщающегося трансформаторов соединены с анодом стабилитрона непосредственно, а эмиттер и база п-р-ц-транзистора соединены с анодом стаб шитрона соответственно через второй и третий резисторы о I

3,, Устройство по По I, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения , двухвходовой элемент И выполнен на резисторе и диоде, причем первый вывод резистора соединен с первым входом элемента И, первый вывод диода - с вторым входом элемента И, а вторые выводы резистора и диода соединены между собой и служат выходом элемента И,

а