Устройство для защиты асинхронного электропривода от аварийных режимов Советский патент 1991 года по МПК H02H7/08 H02P1/26 H02H3/08 

7/J- гзг Фиг.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от коротких замыканий, а также дугового замыкания, для защиты асинхронных электродвигателей от опрокидывания, перегру- за, затянувшегося или несостоявшегося пуска, в частности для защиты асинхронного электропривода шахтных машин и механизмов от аварийных токов.

Цель изобретения - упрощение, расши- рение области применения путем обеспечения защиты при затянувшемся пуске и перегрузке.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы изменения установки при работе устройства с датчиком скорости, без датчика скорости, при затянувшемся пуске электродвигателя соответственно.

Устройство содержит датчики 1 и 2 то- ка, включенные в разные фазы трехфазной сети и подключенные выходами к выходу трехфазного мостового выпрямителя 3, при этом первые выводы датчиков соединены между собой. Выход выпрямите- ля 3 нагружен соединенными параллельно первыми конденсаторами 4 и потенциометром 5. Средний вывод первого потенциометра 5 подключен к первому входу элемента 6 сравнения, выход которого сое- динен с входом исполнительного элемента 7 защиты. Устройство содержит источник 8 питания, соединенный выходом с входом блока 9 управления защиты. Положительный вывод источника 8 питания соединен с замыкающей частью переключающего контакта 10 промежуточного реле. Отрицательный вывод источника питания является общим выводом 11 устройства и подключен к вторым выводам второго конденсатора 12 и второго потенциометра 13; а также к общим анодам диодов мостового выпрямителя 3. Между первым выходом второго резистора 14 и общей точкой второго входа элемента 6 сравнения и размыкающей ча- стью переключающего контакта 10 включен первый дополнительный конденсатор 15,а между вторым выводом резистора 14 и первым выводом второго потенциометра 13 присоединен анод первого диода 16. Катод первого диода 16 подключен к первым выводам включенных параллельно второго конденсатора 12 и первого резистора 17.

К среднему выводу второго потенциометра 13 подключен выход ключевого эле- мента 18, а его вход является выходом блока 9 управления защиты. Второй вывод датчика 19 скорости соединен через второй диод 20 с первым входом третьего элемента 21 сравнения блока 9 управления защиты и

через интегратор 22 и контакт переключателя 23 с первым входом элемента 24 сравнения блока 9 устройства защиты. Первый вывод датчика 19 скорости соединен с общим выводом 11 устройства защиты. Выходы обоих элементов 21 и 24 защиты через логический элемент ИЛИ 25 подключен к выходу блока 9 управления защиты. При этом логический элемент ИЛИ самоблокирован первым дополнительным замыкающим контактом 26 промежуточного реле. Вторые входы элементов 21 и 24 сравнения подключены к средним выводам третьего и четвертого потенциометров 27 и 28 соответственно, первые выводы которых подключены к положительному выводу источника 8 питания устройства защиты, а вторые к общему выводу 11 устройства защиты. К положительному выводу источника 8 питания устройства защиты последовательно подключены дополнительные резистор 29 и диод 30, катод которого присоединен к катоду второго диода 20. Между вторым выводом дополнительного резистора 29 и анодом дополнительного диода 30 включен первый вывод второго дополнительного конденсатора 31. Его второй вывод подключен к общему выводу 11 устройства защиты. Между общим выводом i 1 устройства защиты и катодом дополнительного диода 30 включен второй дополнительный размыкающий контакт 32 промежуточного реле.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании размыкающего вывода переключающего контакта 10 конденсаторы 15 и 12 мгновенно заряжаются до величин, пропорциональных падениям напряжений на плечах делителя, собранного на резисторе 13 и потенциометре 14, Поскольку устройство включается одновременно с включением защищаемого электропривода, то при состоявшемся пуске датчик 19 скорости формирует импульсы, амплитуда и частота которых пропорциональна частоте вращения ротора электродвигателя защищаемого привода. Эти импульсы подаются на анод диода 20 и на вход интегрирующей цепи 22 (в качестве интегрирующей цепи 22 может служить цепь, состоящая из соединенных последовательно резистора и конденсатора, при этом параллельно конденсатору подсоединен ключевой транзистор, база которого является входом интегрирующей цепи). Положительные полуволны выходного напряжения датчика 19 скорости сбрасывают интегрирующую цепь 22. В результате на ее выходе формируются пилообразные импульсы U22, которые сравниваются элементом сравнения 24 с напряжением U28, снимаемым с потенциометром 28. При вращении ротора двигателя величина импульсов U22 не достигает напряжения U28, поскольку амплитуда их обратно пропорциональна частоте вращения ротора. В результате на входе элемента 24 сравнения установлен О.

Положительные полуволны выходных напряжений датчика скорости (U20) с катода диода 20 подаются на первый вход элемента 21 сравнения, где сравнивается с напряжением U27, снимаемым с потенциометром 27. Величина напряжения U27 устанавливается соответствующей такой скорости привода, начиная с которой пусковой ток двигателя (при пуске) начинает интенсивно снижаться до величины номинального тока. При достижении импульсами U20 величины напряжения U27 на выходе элемента 21 сравнения устанавливается 1. 1 устанавливается также на выходе логического элемента ИЛИ,который самоблокируется через замкнувшийся контакт 26. Выходное напряжение логического элемента ИЛИ 25 включает ключевой элемент 18. При этом ключ 18 шунтирует часть потенциометра 13 (между средним и вторым его выводами). В результате конденсатор 12 начинает разряжаться через резистор 17 до величины падения напряжения на потенциометре 13 (между первым и средним его выводами).

Интенсивность разряда конденсатора 12 определяется сопротивлением резистора 17 и не зависит от сопротивления потенциометра 13, поскольку конденсатор 12 подключен к нему через диод 16, напряжение, снимаемое на конденсаторе 12 (U12), совместно с напряжением на потенциометре 13 формируют уставку срабатывания защиты. При этом на начальной стадии пуска привода в зоне пусковых токов уставка формируется напряжением на конденсаторе 12, равным падению напряжения на потенциометре 13. С появлением сигнала на выходе блока 9 управления установка формируется напряжением на конденсаторе 12. При этом она экспоненциально снижается до величины падения напряжения на незашунтиро- ванной части потенциометра 13 (фиг. 2, нижний уровень установки).

Предлагаемое устройство позволяет изменить уставку защиты в соответствии с изменением тока исправного электродвигателя привода. Напряжение U5, снимаемое с потенциометром 5, пропорционально реальному току двигателя (привода). Оно сравнивается с уставкой Оуст посредством элемента 6 сравнения. При отсутствии аварийной ситуации установка Куст выше напряжения U5 и защита не срабатывает. Закон изменения уставки, реализуемый предлагаемым устройством, позволяет поддерживать примерно одинаковое превышение напряжения иуст над напряжением U5 в течение всего времени работы привода.

При возникновении замыкания в защищаемой сети электропривода напряжение

0 U5 превышает уставку. На выходе элемента сравнения 6 устанавливается 1, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 7 защиты.

При перегрузке работающего асих5 ронного двигателя привода его ток возрастает, а частота вращения (амплитуда напряжения, снимаемого с датчика 19 скорости) падает. Но это не приведет к исчезновению 1 на выходе блока 9 управления

0 защиты, поскольку он самоблокирован. Поэтому уставка защиты (Куст) остается на нижнем уровне. Повышение тока двигателя выше этого уровня уставки приводит к срабатыванию защиты.

5 В случае несостоявшегося пуска при включении двигателя импульсы на выходе датчика скорости привода не формируются. Интегрирующая цепь 22 при этом не сбрасывается и формирует возрастающее

0 во времени U22, которое, достигнув значения напряжения U28, приводит к срабатыванию элемента 24 сравнения. Его выходное напряжение через элемент ИЛИ 25 включает ключевой элемент 18, чем изме5 няют установку защиты до нижнего уровня, соответствующего номинальному рабочему току электродвигателя. Поскольку электродвигатель при этом обтекается повышенными (пусковыми) токами, понижение уставки

0 приводит к срабатыванию защиты.

При использовании устройства в системе электропривода без датчика скорости на первый вход элемента 21 срабатывания 21 подается напряжение с конденсатора 31,

5 который заряжается через резистор 29 и сравнивается с напряжением U27. При превышении напряжением U31 напряжения U27 элемент 21 сравнения выдает команду на снижение уставки, При этом в инвертирующую

0 цепь 22 включается переключатель 23, который

отключает первый вход элемента 24 сравнения

от интегратора 22. После снижения уставки

устройства работает аналогичным образом.

Предлагаемое устройство позволяет за5 щитить электропривод от затянувшегося пуска. Это достигается следующим образом. . Параметры времязадающей цепочки, собранной на резисторе 29 и конденсаторе 31, выбирается так, чтобы команда на снижение уставки подавалась через время, необходимое исправному электродвигателю для разгона. В случае же затянувшегося пуска двигатель за это время не успевает разогнаться и продолжает обтекаться пусковыми токами. Следовательно, пусковой ток больше тока уставки, что приводит к срабатыванию защиты,

Положительный эффект предлагаемого устройства в сравнении с известным заключается в упрощении, расширении области применения устройства, а также в возможности работы устройства без датчика скорости, защите электродвигателя привода от затянувшегося пуска. Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает требуемую частоту включения шахтных коммутационных аппаратов.

Формула изобретения Устройство для защиты асинхронного электропривода от аварийных режимов, содержащее датчики тока питающей сети с нагрузочными резисторами, включенными параллельно их вторичным обмс-гкам и подключенными выходами к входу выпрямителя, к выходу которого подключены соединенные параллельно первый конденсатор и потенциометр, его средний вывод соединен с первым входом элемента сравнения, соединенного выходом с входом исполнительного элемента защиты, второй вход элемента сравнения соединен с общей точкой второго конденсатора, первого резистора и первого диода, анод которого при соединен между первыми выводами второго резистора и второго потенциометра, второй вывод потенциометра соединен с вторыми выводами второго конденсатора и первого резистора и присоединен к общему выводу устройства, между средним выводом второго потенциометра и общим выводом присоединен ключевой элемент, вход которого соединен с выходом блока управления, который содержит второй и третий элементы сравнения, первый вход последнего присоединен к катоду второго диода, их вторые входы соединены со

средними выводами третьего и четвертого потенциометров, а выходы присоединены к входам логического элемента ИЛИ, при этом первые выводы третьего и четвертого

потенциометров присоединены к положительному выводу источника питания, а вторые - к общему выводу устройства, анод второго диода объединен в одну точку с входом интегратора и присоединен к выходу

датчика скорости, вход которого соединен с общим выводом устройства м выпрямителя, выходом блока управления является выход логического элемента ИЛ И, о т л и ч а ю щ е- е с я тем, что, с целью упрощения, расширения области применения путем обеспечения защиты при затянувшемся пуске и перегрузке, в него дополнительно введены два конденсаторы, резистор, диод, три контакта промежуточного реле коммутационного аппарата и переключатель, при этом первый вывод первого дополнительного конденсатора соединен с вторым выводом второ- го резистора и общим выводом переключающего контакта, второй вывод первого

дополнительного конденсатора объединен в одну точку с размыкающим переключающего контакта и вторым входом элемента сравнения, замыкающий вывод указанного переключающего контакта присоединен к

положительному выводу источника питания, первый замыкающий контакт присоединен между выходом блока управления и третьим входом логического элемента ИЛИ, второй размыкающий контакт присоединен

между общим выводом устройства и первым входом третьего элемента сравнения, к которому присоединен катод дополнительного диода, соединенного анодом с первыми выводами дополнительного резистора и

второго дополнительного конденсатора, вторые выводы которых присоединены к положительному выводу источника питания и общему выводу устройства соответственно, контакт переключателя включен между выходом интегратора и первым входом второго элемента сравнения.

Фиг.2

UK

Фиг.З

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от коротких замыканий, а также дугового замыкания, для защиты асинхронных электродвигателей от опрокидывания, перегруза, затянувшегося или несостоявшегося пуска, в частности для защиты асинхронного электропривода шахтных машин и механизмов от аварийных токов. Цель изобретения - упрощение, расширение области применения путем обеспечения защиты при затянувшемся пуске и перегрузке. Эта цель достигается тем, что устройство содержит датчики 1 и 2 тока с нагрузочными резисторами, включенные в фазы сети и подключенные выходами к входу выпрямителя 3. Выход его нагружен соединенными параллельно первыми конденсатором 4 и потенциометром 5. Средний вывод потенциометра 5 соединен с первым входом элемента 6 сравнения, соединенного выходом с входом исполнительного элемента 7 защиты. 4 ил. (Л с