Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки при пуске Советский патент 1991 года по МПК H02H7/08 H02H7/85 

-

О ГчЭ

4

сд

со

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки пусковыми токами Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности функционирования защиты, ис ключение ложных срабатываний и отказов, упрощение настройки защиты Это дости гается тем, что устройство дополнительно снабжено двухполярным ограничителем 2 и расширителем 3 импульсных сигналов, включенных между выходом датчика 1 тока и входом фильтра 4 низкой частоты Это способствует быстрейшему затуханию собственных переходных процессов в фильтре низкой частоты Защита отстраивается от переход ных процессов 6 ил е (Л

Фиг.1

гч

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки пусковыми токами при неуспешном пуске из-за повреждения (заклинивания) приводимого механизма или подшипников, задевания ротора о статор, примерзания механизма (например, водяного насоса), завала механизма сыпучими материалами (например, из-за завала дробилок и мельниц системы топливоприготовления электростанций), из-за обрыва фазы, при глубоких посадках напряжения на питающих шинах, при внутренних коротких замыканиях и в других случаях, когда при включении двигателя в работу он не разворачивается.

Изобретение касается усовершенствования устройства по авт св. № 1141502.

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности функционирования, исключение ложных срабатываний и отказов, упрощение настройки защиты.

На фиг 1 приведена схема устройства ощиты; на фиг 2 - один из возможных вариантов выполнения двухполярного ограничителя; на фиг. 3 - его характеристики; на фиг 4 и 5 - характер преобразования выходного сигнала X ограничителя при успешном и неуспешном пусках соответственно, на фиг 6 - возможная схема реализации расширителя импульсных сигналов.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные датчик 1 тока статора двигателя, ограничитель 2 и расширитель 3 импульсных сигналов, фильтр 4 низкой частоты, выпрямитель 5 и пороговый элемент 6, выход которого подключен к блокирующему входу (Ь) логического элемента 7 «Память Блок-контакт выключателя 8 двигателя запускает оба импульсных реле 9 и 10 времени, например, путем подачи «плюса от шин питания. Выход реле 9 времени соединен с запускающим входом (а) элемента 7 «Память Выходы элемента 7 «Память и реле 10 времени объединены через элемент И 11

Двухполярный ограничитель 2 (фиг. 2) выполнен в виде двух последовательно- встречно соединенных стабилитронов 12 и 13. Пока входной сигнал ограничителя X (фиг 3) не превысит уровень ±Un, который задается стабилитронами, напряжение на его выходе X равно 0. При превышении сигналом Х| уровня ±Ь о на выходе ограничителя- появляется сигнал Ха, равный разности мгновенных значений напряжений Х| и П„

При crieiiinoM и неуспешном пусках элек- uiигитсля (фиг 4 и 5) видно, что не- чрерыжий аналоговый входной сигнал X: и обоих случаях превращается в серию узких имп ПАОН. которые представляют собой «срезанные верхушки синусоиды промышленной частоты При этом огибающая им

0

пульсов Ха совпадает с огибающей входного сигнала Хь Сформированный таким образом сигнал Х2 содержит существенно меньшую составляющую 50 Гц (реально мож- 5 но уменьшить ее до 6-8 раз), что являлось целью преобразования, осуществленного ограничителем 2, т. е. за счет ограничителя 2 составляющая 50 Гц существенно уменьшилась «механическим путем без применения инерционного звена - фильтра низкой частоты. Таким образом, при реализации устройства порядок фильтра 4 низкой частоты можно понизить по сравнению с прототипом. Однако, если сигнал Х2 в виде полученных импульсов подать на фильтр низ5 кой частоты, то на его выходе амплитуда составляющей низкой частоты будет значительно меньше по сравнению с амплитудой огибающей, так как огибающая составлена из узких импульсов, т. е. ограничитель 2 одновременно с подавлением частоты 50 Гц (помеха) уменьшает и полезный сигнал - низкую частоту. Поэтому в устройстве сигнал Х2 в виде узких импульсов дополнительно преобразуется с помощью расширителя 3 импульсных сигналов (фиг. 6).

5 Расширитель 3 состоит из резисторов 14-20, диодов 21 и 22, конденсаторов 23 и 24, операционного усилителя 25. Элементы 14, 16, 21, 23 предназначены для преобразования импульсных сигналов Х2 положительной полярности, а элементы 15, 17, 22 и 24 -

0 отрицательной. Напряжения с конденсаторов 23 и 24 поступают на входы сумматора, выполненного на резисторах 18-20 и операционном усилителе 25.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим преобразование импульса Ха,

Ь например, положительной полярности. При поступлении сигнала Х2 на вход расширителя происходит заряд конденсатора 23 через резистор 14 и открытый диод 21. Постоянная времени цепи резистор 14 - конQ денсатор 23 выбирается минимальной (аналогично для цепи резистор 15 - конденсатор 24), поэтому при возрастании сигнала Х2 напряжение U2s на конденсаторе 23 практически без задержки повторяет входное напряжение (фиг. 4 и 5). После того

5 как сигнал Х2 достигает своего амплитудного значения и начнет уменьшаться, диод 21 запирается, и конденсатор 23 медленно разряжается через относительно большое суммарное сопротивление резисторов 6 и 14 При этом напряжение U23 медленно

0 спадает до появления нового импульса Х2 положительной полярности (фиг. 4 и 5), после чего конденсатор 23 опять начинает быстро заряжаться вместе с ростом Х2 до амплитудного значения и т. д. Аналогично происходит преобразование (расширение) импульсов Х2 отрицательной полярности. В результате из импульсных входных сигналов 2 на конденсаторах 23 и 24 формируются напряжения UM и U24, в которых

содержание частоты 50 Гц незначительно, а составляющие инфракизкой частоты ярко выражены. Причем составляющие кнфраниз- кои частоты в напряжениях Uja и (J (фиг. 4) практически совпадают по фазе Кроме составляющих 50 Гц и инфоанизкой частоты в напряжениях Игз и 124 заметны постоянные составляющие, причем противоположных знаков. ПОЭТОМУ для компенсации этих противоположных по знаку постоянных составляющих для выделения и усил°ния ннфранизкой частоты напряжения U23 и U24 поданы на сумматор, выполненный ка резисторах 18 20 и операционном усилителе 25. На выходе сумматора постоянные составляющие компенсируются, г. состааляю- щие инфранизкой частоты складываются. При этом Ј вькопном сигнале Хч соотношение между амплитудами частоты 5€ Гц и инфранизкой частоты существенно изменилось по сравнению с соотношением этих составляющих во входном сигнале Xi, т. е. в токе гтатора. В целом благодаря применению ограничителя 2 и рэсшнрнтеля 3 удалось механическим путем, без применения инерционного звена (фильтр низкой частоты) существенно (в несколько раз) изменить соотношение между амплигудами инфраннзкой частоты и частоты 50 Гц. При этом, хотя необходимость в фильтре 4 низкой частоты осталась, его порядок понизился Известно, что чем выше порядок фильтра, тем продо 1жигельнее и с большей амплитудой происходя в HL.M переходные мрои/ч - сы при поступлении на его вход возмуще- син. В данном конкретном случае это означает, что реакьия фильтра низкой частоты на апериодическую составляющую в токе статора будет происходить с меньшей амплитудой и быстрее затухать. Вторая причина, создающая более благоприятные условия для работы фильтра 4 и, соответственно, для настройки защиты, заключается в том, что благодаря применению О1раничителя 2 заметно уменьшена амплитуда возмущения (толчка) на входе фильтра в начальный момент пуска двигателя. Действительно, если в прототипе на фильтра проходит сигнал X, пропорциональный ударному знаh

оо

5

0

0

чению тока статора (фиг 4 и 5 в пер полупериод промышленной частоты;, то в предложенном устройстве на вход фильтра в начальный момент поступает разность между ударным значением X, и напряжением I1 ,. заданным ограничителем 2.

Таким образом, по сравнению с и чгст ным устройством в изобретении использован фильтр инфранизкой частоты более кчз кого порядка и ограничена амплитуда воз мущения на входе фильтра в начальный момент переходного процесса при пуске двигателя. Оба отмеченных обстоятельств;; способствуют быстрейшему затуханию собсч - венных переходных процессов в фильтре инфранизкой частоты, т. е. теперь защита может быть отстроена от переходных про цессов при меньшей уставке порогового эле мента 6 и меньших уставках по времени обоих реле 9 и 10 времени. В целом это означает повышение быстродействия защиты и надежности ее функционирования, исключение ложных срабатываний и отказов, а упрощение настройки защиты, что имеет особое значение при внедрении защи ты на двигателях относительно малой мощности. Кроме того, изобретение covpa няет все преимущества устройства про тотипа по сравнению с базовыми объектами (фильтровая защита, максимальная п жоьня заш та) в отношении повышенного быстро- действия и способности защищать электродвигатель от последствий неуспешного ; vc- ка по любой причине механическом или электрического характера.

Формула изобретения

Устройство для зчщиты электродвигателя от перегрузки при пуске по азт. св. № 1141502; отличающееся тем, что. с целью повышения быстродействия и надежности функционирования, исключения южных срабатываний н отказов, упрощения настройки защиты, оно дополнительно снабжено последователь, соединенными двухполярным ограничителем и расширителем импульсных сигналов. включенными между выходом датчика тока и входом фильтра низкой частоты

Хг -Ю-о-

I Кнагр.

V

|

Фиг. 2

0

-Н0 h

П .. n.. A .. I.. л .. П II II I i Л а л л f.

Фиг.З

Фиг.4

И и и i

МММ

/SMSf.

vn/lA/H/

24 т 23 4

0/SMSf.

/H/

К

24

Фиг.б