Реле нагрузки шахтного асинхронного электропривода Советский патент 1992 года по МПК H02H7/08 H01H83/20 E21C35/24 

1

(21)4832737/07 (22)11.04.90 (46)07.10.92. Бюл. Ns 37

(71)Донецкий политехнический институт

(72)И. И. Коваленко, В И. Чернышев и О. И. Коваленко

(56)Авторское свидетельство СССР № 650153 Н 02 Н 7/08, 1977.

Я. И. Гольперин и др. Модернизация электропривода и автоматизация шахтных подъемных установок. М.: Недра, 1984, с. 180-210.

(54) РЕЛЕ НАГРУЗКИ ШАХТНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

(57)Использование: в электротехнике, при защите шахтных электродвигателей от перегрузки и других аварийных режимов. Сущность изобретения: устройство содержит

первый выпрямительный мост, включенный на эмиттерно-колекторный переход транзистора. Базо-эмиттерный переход его через параметрический резистор присоединен на выход фазоповоротного элемента, включенного на вторичную обмотку однофазного трансформатора напряжения. Последний присоединен к соседним фазам сети по отношению к фазе с трансформатором тока. К первому регулируемому резистору через второй выпрямительный мост со сглаживающим конденсатором присоединены измеритель и стабилизированный вход транзисторного усилителя На первый регулируемый резистор через стабилитрон включены параллельно накопительный конденсатор и второй регулируемый резистор 2 ил.

Изобретение относится к области горной электротехники и может быть использовано датчиком нагрузки шахтного асинхронного электропривода.

Известно устройство активной составляющей тока электродвигателя рудничной подъемной установки, содержащее промежуточный трансформатор со средним выводом во вторичной обмотке, подключенный на трансформатор тока, к крайним отводам вторичной обмотки присоединены две параллельные ветви с одинаково направленными диодами последовательно соединенные с резисторами, к которым присоединены сглаживающие конденсаторы; между узлом соединения которых и средним отводом вторичной обмотки промежуточного трансформатора включена обмотка трансформатора напряжения, на выход фа- зочувствительного выпрямителя присоединена управляющая обмотка магнитного усилителя, на выход которого через выпрямитель включены параллельно цепочка и исполнительное реле.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии сигнала с датчика тока и при положительной полуволне напряжения опорного трансформатора на резисторах параллельных ветвей устанавливаются равные по величине и противоположные по знаку падения напряжения, а их суммарная величина на выходе фазочувствительного

VI о

XI С О СЛ

выпрямителя равна нулю. В полупериод отрицательной полуволны напряжения опорного трансформатора диоды параллельных ветвей закрыты.

Если входной сигнал, снимаемый с трансформатора тока и усиленный промежуточным трансформатором, то напряжение на резисторе одной ветви будет больше напряжения на резисторе другой ветви, что приведет к появлению тока в обмотке управления магнитного усилителя. Если фаза входного сигнала фазочувствительного выпрямителя изменится на 180°, то выходное напряжение изменит свою полярность, При входном сигнале, не совпадающим по фазе с опорным напряжением, значение выходного сигнала пропорционально активной составляющей тока.

К недостаткам известного устройства относится то, что фазочувствительные выпрямители имеют малое выходное напряжение и требуют усилителей, что усложняет схему. Второй недостаток - во втором полупериоде при отрицательной полуволне опорного напряжения диоды остаются открытыми до тех пор, пока опорное напряжение не превысит по величине входной сигнал. И чем шире эти промежутки, тем значительнее нарушается пропорциональность выходного напряжения.

В качестве прототипа выбрано реле контроля загрузки асинхронного подъемного двигателя, содержащее два преобразователя напряжения, включенных первый на трансформатор напряжения, второй на трансформато р тока, вторичная обмотка первого включена через переключатель на цепочку и последовательно согласно с первой и несогласно со второй частью вторичной обмотки со средним выводом второго преобразователя напряжения и через выпрямительный мост эти цепи включены каждая на один из резисторов, соединенных последовательно на выходе операционного усилителя с регулируемыми потенциометрами v, через транзисторный усилитель присоединено исполнительное реле.

Недостаток этого устройства заключен в том, что для повышения точности измерения параметры преобразователя напряжения выбирают так, чтобы напряжение на трансформаторе напряжения превышало напряжение на автотрансформаторе тока более, чем в 80 раз, т.е. UH UT. Напряжение шахтных сетей изменяется в течение суток в широком диапазоне и при допустимом отклонении ± 5% Ц составляет 8 UT, тогда как напряжение UT, зависящее оттока нагрузки, при ее двухкратном изменении, не превысит по величине 2 UT. Поэтому изменение напряжения в сети будет вносить погрешность соизмеримую и превышающую фактическое изменение нагрузки, на которую должен реагировать датчик. Положенная в основу измерения загрузки

асинхронного двигателя идея, что AU

Ui2 - U22 /Ui2 + Ua2 4 UHUT cos (p не

реализуется в устройстве, а схема сложная.

Целью изобретения является повышение точности измерения нагрузки и расширение области применения.

Эта цель достигается тем, что в реле нагрузки шахтного асинхронного электропривода, содержащее трансформаторы тока

и напряжение, исполнительное реле, включенное к выходу транзисторного усилителя на двух трансформаторах со стабилизированным ходом, в него введены транзистор, два выпрямительных моста, стабилитрон, два регулируемых резистора, фазоповоротный элемент, измерительный прибор, ко вторичной обмотке трансформатора тока через первый регулируемый резистор присоединен первый

выпрямительный мост, выход которого включен на эмиттерно-коллекторный переход транзистора, базо-эмиттерный переход которого через вновь введенный параметрический резистор присоединен к выходу

фазоповоротного элемента, входом включенного на вторичную обмотку трансформатора напряжения, первичная обмотка которого предназначено для присоединения к соседним фазам сети по отношению к

фазе с трансформатором тока, к первому регулируемому резистору через второй выпрямительный мост со сглаживающим конденсатором присоединены измерительный прибор и стабилизированный вход транзисторного усилителя, при этом к первому регулируемому резистору через стабилитрон подключены параллельно соединенные вновь введенный накопительный конденсатор и второй регулируемый резистор.

Существенное отличие предложенного реле нагрузки асинхронного электропривода в пропорциональности выходного напряжения изменяющейся в широком диапазоне нагрузки шахтного асинхронного

электропривода авторам ранее не было известно.

На фиг. 1 изображена схема реле нагрузки шахтного асинхронного электропривода; на фиг. 2 - а) векторная диаграмма

напряжения тока и сети; б) векторная диаграмма напряжений на фазоповоротном элементе; в) временная диаграмма тока и напряжения на выходе фазоповоротного элемента.

Реле нагрузки шахтного асинхронного электропривода, содержащее трансформаторы тока 1, вторичная обмотка которого включена на резистор 2, и напряжение 3, исполнительное - 4, со встречно направленным диодом 5, включенное к выходу транзисторного усилителя 6 на двух транзисторах 7 и 8I двух резисторах 9 и 10 и стабилитрона 11.

Ко вторичной обмотке трансформатора 1 через первый регулируемый резистор 12 присоединен первый выпрямительный мост 13, выход которого включен на эмиттерно- коллекторный переход 14, базо-эмиттерный переход которого через вновь введенный параметрический резистор 15 присоединен к выходу фазоповоротного элемента 16, выполненного на резисторах 17,18 и 19 и конденсаторе 20, входом включенного на вторичную обмотку трансформатора 3, первичная обмотка которого предназначено для присоединения к соседним фазам сетей 21 по отношению к фазе с трансформатором тока 1. К первому регулируемому ре зистору 12 выпрямительного моста 22 со сглаживающим конденсатором 23 присоединены измерительный прибор 24 и стаби- лизированный вход транзисторного усилителя 6, при этом к первому регулируемому резистору 12 через стабилитрон 25 - параллельно соединенные вновь введенные накопительный конденсатор 26 и второй регулируемый резистор 27.

Реле нагрузки шахтного асинхронного электропривода работает следующим образом. Ток асинхронного электропривода в зависимости от нагрузки изменяется по величине и отстает от фазного напряжения на угол р (фиг. 2а). В трансформаторе тока 1, вторичная обмотка которого включена на резистор 2, величина тока преобразуется в напряжение, под действием которого проходит ток через первый регулируемый резистор 12 и транзистор 14 только в один из полупериодов, когда на базо-эмиттерном переходе транзистора 14 с выхода фазоповоротного элемента 16 подается положительная полуволна напряжения.

В фазоповоротном элементе 16 сопротивления резисторов 17, 18 и 19 и конденсатора 20 равны по модулю и вход включен на линейное напряжение между фазами С и В или В и С. Вектор линейного напряжения между этими фазами или опережает на 90° или остается на 90° от вектора фазного напряжения фазы А, в которую включен трансформатор тока, поэтому напряжение на выходе фазоповоротного элемента Unm или Umnсовпадает или находится в противофазе

с вектором фазного напряжения фазы А (фиг. 26).

Если вектор выходного напряжения фа- зоповоротной схемы Совпадает с вектором

фазного напряжения сети фазы, в которую включен трансформатор тока 1, то транзистор 14 открыт в первый полупериод (рис. 2в), а если он в противофазе, то во второй полупериод. Величина напряжения на регулируемом резисторе при этом не изменяется и это отличающееся качество, что реле работает одинаково и при реверсировании фаз. Среднее значение напряжения на регулируемом резисторе определяется

т

U R

1

In sin (ct))6t

2 In R

7Г

cos p

(1)

Величина напряжения, пропорциональная активной составляющей тока, т.е. нагрузки на электропривод. Это напряжение выпрямляется вторым мостовым выпрямителем 22 и сглаживается конденсатором 23 и подается на измеритель 24 и стабилизированный вход tpaHSHCTopHoro усилителя 6.

Первым регулируемым резистором 12 выбирается установка срабатывания исполнительного реле 4.

Чтобы исполнительное реле 4 не срабатывало во время нормального пуска

электродвигателя, через стабилитрон 26 подключен накопительный конденсатор 26 и второй регулируемый резистор 27. В момент пуска открывается стабилитрон 25, и заряжается накопительный конденсатор 26,

разряд которой в каждый нерабочий полупериод выбирается выбором величины сопротивления второго регулируемого резистора 27. Если проходит нормальный пуск асинхронного электропривода, исполнительное реле 4 не срабатывает, а при затянувшемся пуске заряжается накопительный конденсатор 26, срабатывает исполнительное реле 4 и отключает электропривод.

Предложенное реле нагрузки шахтного асинхронного электропривода имеет малую погрешность при изменении напряжения сети, его выходное напряжение пропорционально нагрузке на электропривод. Реле нагрузки, простое по конструкции, по сравнению с аналогом и прототипом, не требует фазировки при включении трансформатора напряжения и работает при реверсировании асинхронного электропривода, поэтому оно найдет широкое применение.

/

Формула изобретения Реле нагрузки шахтного асинхронного электропривода, содержащее трансформаторы тока и напряжения, исполнительное реле, подключенное к выходу транзисторного усилителя на двух транзисторах со стабилизированным входом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения нагрузки и расширения области применения, в него введены транзистор, два выпрямительных моста, стабилитрон, два регулируемых резистора, фазоповоротный элемент, измерительный прибор, к вторичной обмотке трансформатора тока через первый регулируемый резистор присоединен первый выпрямительный мост, выход

21

которого включен в эмиттерно-коллектор- ный переход транзистора, базо-эмиттерный переход которого через введенный параметрический резистор присоединен к выходу фазоповоротного элемента, входом включенного во вторичную обмотку трансформатора напряжения, первичная обмотка которого предназначена для присоединения к соседним фазам сети по отношению к

0 фазе с трансформатором тока, к первому регулируемому резистору через второй выпрямительный мост со сглаживающим конденсатором присоединены измерительный прибор и стабилизированный вход транзи5 сторного усилителя, при этом к первому регулируемому резистору через стабилитрон подключены параллельно соединенные введенный накопительный конденсатор и второй регулируемый резистор.

физ.1

хле.ыод