Устройство защиты электродвигателя от повреждений при ненормальных режимах Советский патент 1991 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электродвигателей.

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства. %

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - характеристики вращающего момента и моментов сопротивления вращения; на фиг. 3 - временные диаграммы сигналов на выходах пороговых элементов и реакция на них устройства защиты в

различных режимах работы двигателя; на фиг. 4 - временные диаграммы напряжений в характерных точках схемы (фиг. 1).

Устройство содержит датчик 1 магнитного поля, встроенный в электродвигатель 2, который подключается к сети через выключатель 3, два полосно-пропускающих фильтра 4 и 5, два пороговых элемента 6 и 7, элемент 8 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента 9 и 10 ПАМЯТЬ, два двоичных счетчика 11 и 12, три реле 13-15 времени, два элемента 16 и 17 И, элемент 18 ИЛИ, исполнительный орган 19 и индикатор 20 вида ненормального режима. Входы обоих фильтров подсоединены к выходу датчика, выход каждого фильтра - ко входу порогового элемента, выход порогового элемента 6 подключен ко входу сброса элемента 9 ПАМЯТЬ, счетному входу двоичного счетчика 11 и установочному входу элемента 10 ПАМЯТЬ, выход порогового элемента 7 - к счетному входу двоичного счетчика 12 и первому входу элемента 8 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход последнего, вход сброса индикатора 20 вида ненормального режима и установочные входы обоих двоичных счетчиков и элемента 9 ПАМЯТЬ соединены между собой и подключены через нормально разомкнутый блок-контакт выключателя 3 к положительному полюсу блока питания логической части устройства, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен ко входу сброса элемента 9 ПАМЯТЬ, прямые выходы элементов 9 и 10 ПАМЯТЬ подключены соответственно к входам реле 13 и 14 времени, инверсные выходы этих элементов - к первым входам элементов 16 и 17 И, вторые входы последних - к выходам счетчиков 11 и 12, выход элемента 17 И подключен ко входу реле 15 времени, выход элемента 16 И и выходы реле времени подключены к информационным входам индикатора вида ненормального режима и одновременно - ко входам элемента 18 ИЛИ, выход последнего - ко входу исполнительного органа 19, который подключен к отключающей цепи выключателя 3.

Фильтр 4 настроен на частоту зубцовой гармоники ротора при скольжении SA 0,95-0,9, а фильтр 5 - при скольжении 0 SB 0,1-0,2.

Пороговые элементы 6 и 7 реагируют на огибающую амплитуды сигнала и выдают логическую единицу при величине огибающей, превышающей порог. В противном случае на их выходе сохраняется напряжение логического нуля.

В устройстве-применены элементы ПАМЯТЬ и двоичные счетчики с прямым динамическим входом. Они воспринимают

информацию только в момент поступления на вход импульса положительной полярности (срабатывают по фронтам импульсов). Спады импульсов не вызывают изменения

их состояния.

Реле 13-15 времени имеют уставки Д tyi, Д ty2 и A ty3, где Д tyi - выдержка времени при отключении по причине заклинивания ротора, Aty2 - при отключении затяжного пуска, а Д tyj - при неполном опрокидывании ротора. Величины Atyi зависят от конкретного типа двигателя, например, для А 02-41-4 Д tyi может быть взята равной 0,5 с, 4 с, Д туз 5 с. Индикатор

20 вида ненормального режима высвечивает и запоминает сигнал, поступивший на один из информационных входов первым и не реагирует на последующие. Гашение индикатора осуществляется положительным

импульсом, подаваемым на вход сброса.

Работу устройства защиты рассмотрим на примере электропривода вентилятора. Кривые моментов сопротивления вращению при этом могут иметь вид, показанный

на фиг. 2. Кривая Мс1 соответствует изменению момента сопротивления в номинальном режиме работы вентиляторной установки, при этом двигатель легко разгоняется до номинальной скорости; МС2 - повышенному аэродинамическому сопротивлению тракта или встречному ветру; Мсз - закрытой заслонке, в последних случаях затягивается пуск двигателя или происходит его неполное опрокидывание; МС4 имеет место в случае повышенного трения, например при разрушении подшипника вентилятора - при этом происходит опрокидывание двигателя. Попытка повторного пуска двигателя при МС4 Мпуск окажется безуспешной, будет иметь место заклинивание ротора.

При включении электродвигателя в сеть замыкающий блок-контакт выпрямителя 3 (фиг. 1) устанавливает счетчики 11,12 и элемент 9 ПАМЯТЬ в единичное, в элемент 10

ПАМЯТЬ через элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - в нулевое состояние. Индикатор вида ненормального режима при этом гаснет и реле 13 и 15 времени запускаются на отсчет выдержки (см. фиг. 4, точки 21-36). Токи,

протекающие по лобовым частям обмотки статора, наводят в датчике 1 ЭДС. частота которой зависит от скольжения S по закону

f (-г± 1) (1-S); где Р - число пар полюсов

машины, Z.- количество зубцов ротора; fc - частота сети.

При заклинивании ротора 5 1 сигнал на выходах фильтров и пороговых элементов отсутствует (режим № 3 на фиг. 3 и 4),

реле 13 и 15 времени продолжают работу, через At Atyi на выходе исполнительного органа появляется сигнал отключения выключателя. Так как реле 13 срабатывает быстрее, чем реле 15, то на индикаторе вида повреждения высвечивается сигнал Заклинивание ротора.

При затяжном пуске (режим № 2, фиг. 3 и 4) фронт сигнала с выхода порогового элемента 6 производит сброс элемента 9 и реле 13 времени и установку элемента 10 в единичное состояние. Запускается реле 14 времени. Если за время A t А т.У2 ротор не разгонится до скорости, соответствующей частоте на выходе датчика f Дв (где fe - частота настройки фильтра 5), то реле 14 времени доработает, выключатель 3 отключится, а на индикаторе вида ненормального режима высветится надпись Затяжной пуск. В случае успешного пуска (режим N 1, фиг. 3 и 4) сигнал с выхода порогового элемента б останавливает работу реле 13 времени и запускает в работу реле 14, а поступающий позднее сигнал с выхода порогового элемента 7 производит сброс эле- мента 10 ПАМЯТЬ и реле 14 времени. Сигнал на отключение двигателя при этом не подается, а счетчики 11 и 12 переключаются в нулевое состояние.

В случае неполного опрокидывания двигателя (режим № 4, фиг. 3 и 4)-ротор замедляет свое вращение, например, до частоты, соответствующей точке 3 на фиг. 2, на выходе фильтра 5 и порогового элемента 7 опять появляется сигнал, что приводит к переключению счетчика 12 и появлению сигнала на выходе элемента 17 И. Реле 15 запускается и после отработки выдержки через элемент ИЛИ 18 и исполнительный орган 19 воздействует на отключающую цепь выключателя 3, На индикаторе 20 появится сообщение Неполное опрокидывание.

Если снижение частоты вращения ротора будет продолжаться и дальше (режим Мг 5 на фиг. 4), то фронт сигнала с выхода порогового элемента 6 переключит счетчик 11 в единичное состояние и сигнал, появившийся на выходе элемента 16 И, мгновенно отключит выключатель 3, а на индикаторе 20 высветится сообщение Опрокидывание двигателя.

Формула изобретения Устройство защиты электродвигателя от повреждений при ненормальных режимах, содержащее датчик, пороговый элемент, реле времени и выключатель, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия, дополнительно введены два полосно-пропускающих фильтра, второй пороговый элемент, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два элемента ПАМЯТЬ, два двоичных одноразрядных счетчика, два реле времени, два элемента И, элемент ИЛИ, исполнительный орган и индикатор вида ненормального режима, причем входы обоих фильтров подключены к выходу датчика, выход каждого фильтра - к входу своего порогового элемента, выход первого порогового элемента подключен к входу сброса первого элемента ПАМЯТЬ, счетному входу первого двоичного счетчика и уста- новочному входу второго элемента ПАМЯТЬ, выход второго порогового элемента - к счетному .входу второго двоичного счетчика и первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход последнего, вход сброса индикатора вида ненормального режима и установочные входы обоих дво- ичных счетчиков и первого элемента ПАМЯТЬ соединены между собой и подключены к замыкающему блок-контакту выключателя, выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к входу сброса второго элемента ПАМЯТЬ, прямые выходы первого и второго элементов ПАМЯТЬ подключены к входам соответственно первого и второго реле времени, их инверсные выходы - к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы последних - к выходам своих двоичных счетчиков, выход второго элемента И подключен к входу третьего реле времени, выход первого элемента И и выходы- реле времени подключены к своим информационным входам индикатора вида ненормального режима и одновременно к входам элемента ИЛИ, выход последнего подключен к входу исполнительного органа, а выход исполнительного органа - к отключающей цепи выключателя электродвигателя, при этом датчик выполнен в виде кольца из витков изолированного провода и закреплен внутри электродвигателя напротив лобовых частей статорной обмотки так, что центр кольца находится на продольной оси электродвигателя, а плоскость кольца перпендикулярна этой оси, первый фильтр настроен на частоту зубцпг.ой гармоники при скольжении ротора 0,95-0.90, а второй - при 0,2-0,1.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электродвигателей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия. При заклинивании ротора сигнал на выходах фильтров 4, 5 и пороговых элементов 6, 7 отсутствует, реле 13 времени через At Д tyi срабатывает и на выходе исполнительного органа является сигнал отключения выключателя. На индикаторе появляется сигнал Заклинивание ротора. При затяжном пуске фронт сигнала с выхода порогового элемента 6 производит сброс элемента 9 и реле 13 времени и установку элемента 10 в единичное состояние. Запускается реле 14 времени и если за время At Aty2 ротор не разгоняется до скорости, соответствующей частоте на выходе датчика f MB, где fB - частота настройки фильтра 5, то реле 14 времени срабатывает и выключатель 3 отключается. В случае успешного пуска сигнал с выхода порогового элемента 6 останавливает работу реле 13 времени и запускается реле 14 времени, а поступивший позднее сигнал с выхода порогового элемента 7 производит сброс памяти 10 Память и реле 14 времени. Сигнал на отключение двигателя при этом не подается, а счетчики 11 и 12 переключаются в нулевое состояние. В случае неполного опрокидывания двигателя ротор замедляет свое вращение, на выходе фильтра 5 и порогового элемента 7 появляется сигнал, что приводит к переключению счетчика 12 и появлению сигнала на вчыходе элемента И 17. Реле 15 времени срабатывает и через элемент ИЛИ 18 и исполнительный орган 19 воздействует на отключающую цепь выключателя 3. Если снижение частоты вращения ротора будет продолжаться и дальше, то фронт сигнала с выхода порогового элемента 6 переключит счетчик 11 в единичное состояние и сигнал, появившийся на выходе элемента И 16, мгновенно отключит выключатель 3. 4 ил. СО с о о ел 4 N N

S-f

Фиг /

УК ,Мсг

SKP Sa s/fS-ff ff-s)

Фиг.Ј

Фт.Ь

,Cslh-)j. Г Vrs С1-- сеч Crj«is «. S|

Cv, CM N, c$ cvj $3 NJ $ eQ N

-, csj fyioJot eioCa ) ссэ

CV|CMtsjtMCsj«N4C iCS Cs,

«4J f Vj-, «ОГ., CO СЛ Ci СЧ1 r Vrj lo

«MVCSI CS,CSI«M c jC4i«M«4 jr J r «v -ii4

Редактор Н.Горват

Составитель С.Евдокимов

Техред М.МоргенталКорректор Н. Король