Устройство для защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя Советский патент 1991 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электрических машин.

Цель изобретения - уменьшение количества остановок электродвигателя при асинхронных режимах за счет формирования выдержки времени на отключение в функции квадрата тока перегрузки.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит блок 1 контроля статорной цепи синхронного электродвигателя 2. Тиристорный возбудитель 3 своими выходными клеммами соединен с обмоткой ротора синхронного электродвигателя 2 и датчиком напряжения ротора 4, а обмотка статора синхронного электродвигателя 2 соединена с выключателем 5. Первый вход блока 6 выявления ЭДС скольжения соеди- нен с функциональным выходом тиристор- ного возбудителя 3, а второй вход блока 6 соединен с выходом датчика напряжения ротора 4. Входы блока 1 контроля режима статорной цепи синхронного электродвига- теля соединены с соответствующими токовыми и напряженческими цепями статора синхронного электродвигателя, а выходы блока 1 соединены соответственно с первым и вторым входами логического блока 7. Третий и четвертый входы логического блока 7 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 6 выявления ЭДС скольжения. Первый выход логического блока 7 через реле 8 ресинхронизации соеди- нен с управляющим входом тирйсторного возбудителя 3, а второй выход логического блока через реле 9 времени соединен с первым входом логического элемента ИЛИ tO. К входу амплитудного детектора 11 подсое- динен токовый датчик 12, а выход соединен с входами аналогового ключа 13 и первого порогового элемента 14. Выход первого порогового элемента 14 соединен с управляющим входом аналогового ключа 13. выход которого через блок 15 перемножения соединен с входом интегратора 16, Выход интегратора 16 соединен с входом второго порогового элемента 17, выход которого соединен с первым входом логического эле- мента И 18, а его второй вход соединен с вторым выходом логического блока 7 и управляющим входом интегратора 16. Выход логического элемента И 18 соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ 10, а его выход соединен с выключателем 5 синхронного электродвигателя 2.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении асинхронного ре жима синхронного электродвигателя 2 срабатывает блок 1 контроля режима статорной цепи (фиг.1). Блок 1 контроля режима статорной цепи синхронного электродвигателя содержит реле полного сопротивления с характеристикой срабатывания, расположенной в первом квадрате комплексной плоскости сопротивлений или реле направления реактивной мощности с такой же ха- рактеристикой срабатывания и реле минимального тока. Срабатывание блока 1 при асинхронном режиме характеризуется появлением сигналов логической 1 на обоих его выходах. Сигнал на первом выходе логического блока 7 вызывает циклическое срабатывание (в соответствии с частотой ЭДС скольжения, выделенной блоками 4 и 6) реле 8 ресинхронизации, которое подает циклически (с частотой скольжения) сигнал на управляющий вход тирйсторного возбудителя 3. Сигнал на втором выходе логического блока 7 запускает реле 9 времени. Ток статора синхронного электродвигателя 2 воспринимается токовым датчиком 12, а на выходе амплитудного детектора 11 выделяется огибающая тока статора (фиг. 2а). Если значение огибающей тока статора превышает уставку первого порогового элемента 14, то открывается аналоговый ключ 13, и на блок 15 перемножения поступает лишь тот ток статора, который превышает уставку блока (заштрихованная область, фиг. 2а и в). На фиг. 2 а, б приведены временные диаграммы работы устройства при асинхронном режиме с номинальной нагрузкой на валу синхронного электродвигателя 2.

На фиг. 2в, г приведены временные диаграммы работы устройства при асинхронном режиме синхронного электродвигателя с нагрузкой на валу меньше номинальной.

Сигнал на выходе блока 15 перемножения представляет собой значение квадрата тока статора электродвигателя в асинхронном режиме.. Этот сигнал поступает на вход интегратора 16, который при асинхронном режиме запускается сигналом с второго выхода логического блока 7. Когда сигнал на выходе интегратора 16(фиг. 2б)превышаетуставку второго порогового элемента 17 на его выходе появляется сигнал логической 1, который проходя через открытый (сигналом с второго выхода логического блока 7) логический элемент И 18 и ИЛИ 10 вызывает отключение выключателя 5.

При возникновении асинхронного режима синхронного электродвигателя 2 с нагрузкой на валу меньше номинальной (фиг 2в, г) устройство работает аналогично описанному, но время нахождения электродвиноминальной нагрузке. Длительность нахождения электродвигателя в асинхронном режиме зависит от реальной токовой нагрузки статора и при этом учитываются следующие обстоятельства: значение огибающей тока статора (фиг. 2а, в) зависит от нагрузки на валу, при этом от нагрузки изменяется, как амплитуда переменной составляющей, так и постоянная составляющая; частота переменной составляющей огибающей тока статора равна частоте скольжения, поэтому ее значение пропорционально нагрузке на валу электродвигателя,

Определение допустимой длительности асинхронного режима по алгоритму устройства (фиг. 1) предполагает реализацию следующей концепции: процесс нагрева обмоток электродвигателя за время асинхронного режима является адиабатным; нагрев обмоток электродвигателя до температур, превышающих номинальные (т. е. температуры при номинальной нагрузке на валу), вызван токами, превышающими номинальное значение (т. е, превышающими уставку первого порогового элемента 14).

Это решение дает некоторый запас по перегреву электродвигателя, поскольку при асинхронном режиме часть тепла выводится из машины системой вентиляции. При этом, чем длительнее асинхронный режим, тем больше тепла отводится системой вентиляции.

Реле 9 времени выполняет функции резервирования при отказе в работе блоков 11-18.

Значение уставки реле 9 времени выбирается больше, чем время срабатывания второго порогового элемента 17 при асинхронном режиме вхолостую работающего электродвигателя.

Работа устройства при асинхронном пуске синхронного электродвигателя аналогична описанному. При этом обеспечивается защита от затянувшегося пуска с учетом степени тяжести пуска (т. е. пуск может быть осуществлен с различной нагрузкой на валу, что предусматривает в данном устройстве различное время действия защиты от затянувшегося пуска).

Ф о р.м ула изобретения

Устройство для защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя, содержащее блох контроля режима статор- ной цепи синхронного электродвигателя, логический блок, блок выявления ЭДС

скольжения, датчик напряжения ротора, реле ресинхронизации и реле времени, при эхом входы блока контроля режима статор- ной цепи синхронного электродвигателя предназначен для соединения с соответствующими токовыми и напряженческими цепямистаторасинхронногоэлектродвигателя, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входом логического блока, третий и четвертый входы логического блока соединены соответственно с первым и вторым выходом блока выявления ЭДС скольжения, первый вход которого соединен с функциональным выходом тиристорного возбудителя, а второй

вход блока выявления ЭДС скольжения соединен с выходом датчика напряжения ротора, входные клеммы которого предназначены для соединения с обмоткой ротора синхронного электродвигателя, первый выход логического блока через реле ресинхронизации соединен с управляющим входом тиристорного возбудителя, а второй выход соединен с входом реле времени, о т- личающееся тем, что, с целью уменьшения количества остановок при асинхронных режимах за счет формирования выдержки времени на отключение в функции квадрата тока перегрузки, оно снабжено токовым датчиком, амплитудным

детектором, первым и вторым пороговыми элементами, аналоговым ключом, блоком перемножения, интегратором, логическими элементами И и ИЛИ, при этом вход амплитудного детектора соединен с токовым датчиком, а выход соединен с входами аналогового ключа и первого порогового элемента, выход которого соединен с управляющим входом аналогового ключа, выход аналогового ключа через блок перемножения, интегратор, второй пороговый элемент соединен с первым входом логического элемента И, второй вход которого соединен с управляющим входом интегратора и входом реле времени, выход логического элемента И и реле времени соединены с первым и вторым входами логического элемента ИЛИ, соответственно выход которого соединен с выключателем синхронного электродвигателя.

. с а

/

JilllL

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите электрических машин. Цель изобретения - уменьшение количества остановок электродвигателя при асинхронных режимах за счет формирования выдержки времени, на отключение в функции квадрата тока перед грузки. При возникновении асинхронного режима синхронного двигателя срабатывает блок 1 контроля режима статорной цепи, характеризующегося появлением сигналов логической единицы на обоих его выходах. Сигнал на первом выходе логического блока 7вызывает циклическое срабатывание (в соответствии с частотой ЭДС скольжения) реле 8ресинхронизации. Сигнал на втором выходе блока 7 запускает релеЭ времени. Ток статора воспринимается токовым датчиком 12, и на выходе амплитудного детектора 11 выделяется огибающая тока статора. При срабатывании порогового элемента 14 на блок 15 перемножения поступает ток статора, который превышает уставку блока. Квадрат тока статора поступает на вход интегратора 16. который запускается сигналом с второго выхода логического блока 7. Когда сигнал на выходе интегратора 16 превысит уставку второго порогового элемента 17, на его выходе появляется сигнал логической единицы, который, проходя через открытый (сигналом с второго-выхода логического блока 7) логический элемент И 18 и ИЛИ 10, вызывает отключение выключателя электродвигателя. 2 ил. (Л С о 4 vj 2 сл

Of

откл.

Фиг.2

откя.