Устройство для защиты электродвигателя переменного тока от короткого замыкания Советский патент 1993 года по МПК H02H7/08 

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно - к релейной защите и может быть использовано для защиты электродвигателей от коротких замыканий,

Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности устройства при любых видах коротких замыканий.

На чертеже изображена функциональная схема лредложенндгб устройства, ко- торое состогит из -датчика 1 опорного напряжения, регуляторов 2, 3, 4, 5 уровня сигнала с ограничителями, компараторов 6, 7, 8, 9, сумматора 10, ключевых схем 11, 12, 13,14 на D-триггерах, исполнительного бло- ка 15, выполненного по типу 4 ИЛИ-НЕ, индикаторов 16, 17, 18, 19 срабатывания, аналоговой схемы 3 ИЛИ 20 и схемы 21 токозависимой временной задержки, выполненной на таймере КР 1006 ВИ1. Выхо- ды измерительных преобразователей тока (на чертеже не показаны) соединены с входами регуляторов 2,3,4 и входами схемы 20, выход которой соединен с входом регулятора 5 и схемы 21. Выход регулятора 5 соеди- нен с первым входом компаратора 9, второй В х од которого соединен с выходом датчика 1, а выход - с входом схемы 21 и вторым входом схемы 14, первый вход которой соединен с выходом схемы 21, инверсный вы- ход - с входом схемы 19, а прямой выход - с входом блока 15. Выходы регуляторов 2,3, 4 соединены с вторыми входами компараторов 6, 7, 8, первые входы которых соединены с датчиком 1, а выходы - с выходами Н, К, L (для связи с ЭВМ), первыми входами ключевых схем 11, 12, 13 и входами сумматора 10, выход которого соединен с вторыми входами схем 11, 12, 13, прямые выходы которых соединены с входом блока 15, а инверсные - с входами индикаторов 16, W, 18.

Короткое замыкание может быть с электрически прочным контактом и с дуговым разрядом. Первое характерно резким бро- ском тока, многократно превышающим номинальный ток. При дуговом разряде рост тока может не превышать 2-3 JHOM. Пусковые токи при включении электродвигателей могут достигать 2-7 JHOM в зависимости от условий пуска. Продолжительность пускового цикла определяется мощностью двигателя и нагрузкой на валу.

Устройство защиты работает следующим образом. С датчика 1 на первые входы компараторов 6, 7, 8, 9 поступает опорный сигнал величину которого регулируют в пределах 1 /3 Un-Un (Un - напряжение питания устройства защиты). Изменением величины опорного сигнала регулируют величину порога нечувствительности между номинальным током контролируемой сети и током срабатывания защиты и уровень помехоза- щиты.

На вторые входы компараторов 6, 7, 8 поступают сигналы с преобразователей тока через регуляторы 2, 3, 4 с ограничителями. Величина сигнала может регулироваться от нуля до максимума. Изменением величины полезного сигнала регулятором уровня устанавливают коэффициент пропорциональности К J(j aKT/JHOM. Ограничитель уровня сигнала предназначен для защиты входа компаратора от перегрузки.

Если в сети протекает номинальный ток, то с выходов преобразователей поступают сигналы такой величины, что не вызывает срабатывания компараторов. На их выходах лог.О. Соответственно на входах и выходе сумматора 10 и входах схем 11, 12, 13 лог.О. На прямых выходах ключевых схем и входах блока 15 также лог.О. Силовой контактор включен.

С выходов преобразователей сигналы поступают также через схему 20 и регулятор 5 на вход компаратора 9 и, кроме того, с выхода схемы 20 на схему 21, которая в исходном положении зашунтирована на корпус. Тогда на входах ключевой схемы 14 лог.О и, следовательно, на прямом выходе также лог.О, который поступает на вход блока 15. Устройство находится в дежурном состоянии.

При возникновении короткого замыкания с дуговым разрядом в одной или нескольких фазах, как на корпус, так и между фазами (например фаза А) возрастет потребляемый ток в фазе. В результате этого на выходе преобразователя фазы А сигнал будет такой величины, что, пройдя через схему 20 и регулятор 5, он вызовет срабатывание компаратора 9, который настроен на К ифакт/ином 2 (ифакт фактический ток в фазе, JHOM - номинальный ток в фазе). Компаратор можно настроить на любое значение К.

Одновременно с выхода схемы 20 результирующий сигнал поступает на схему 21 задержки срабатывания защиты. С выхода компаратора 9 лог.1 идет на запуск схемы 21 и одновременно на первый вход схемы 14. Если за время задержки состояние сети не восстановилось и продолжается короткое замыкание, то с выхода схемы 21 на второй вход схемы 14 поступит лог. 1. Ключевая схема опрокидывается и фиксирует срабатывание защиты. С прямого выхода схемы 14 лог. 1 поступает на вход блока 15, на выходе которого появляется лог.О и силовой контактор разрывает цепь нагрузки.

С инверсного выхода схемы 14 лог.О вызывает включение индикатора 19.

Если за время задержки состояние сети восстановилось, т.е. короткое замыкание прекратилось, то с первого входа схемы 14 лог. 1 снимается и пришедшая на второй вход лог. 1 после временной задержки опрокидывание ключевой схемы не вызовет и устройство останется в дежурном состоянии. Время задержки срабатывания определяется пусковым циклом и устанавливается для каждого конкретного двигателя.

При возникновении короткого замыкания с электрически прочным контактом (например, в фазе В) ток в сети резко возрастает К JC KT/JHOM 7. Срабатывает компаратор 7, который можно настроить на любое значение К, и на его выходе появляется лог.1, которая поступает на вход сумматора 10 и первый вход схемы 12, С выхода сумматора лог.1 поступает на второй вход схемы 12. При совпадении сигналалов ключевая схема опрокидывает и фиксирует срабатывание защиты. С прямого выхода схемы 12 лог. 1 поступает на вход блока 15. На его выходе появляется лог.О, который выключает силовой контактор. С инверсного выхода лог.О включает индикатор 17 срабатывания. Так как время прохождения сигнала измеряется наносекундами то основным источником задержки срабатывания будет инерционность силового контактора,

Формула изобретения

Устройство для защиты электродвигателя переменного тока от короткого замыкания, содержащее измерительный

преобразователь тока, компаратор, элемент выдержки времени с обратно зависимой от тока характеристикой срабатывания и исполнительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности работы при различных видах короткого замыкания, оно снабжено аналоговым элементом ИЛИ, пофазно компараторами, тремя фазными и четвертым регуляторами уровня сигнала, тремя фазными и четвертым ключевым элементами, сумматором и датчиком опорного напряжения, при этом измерительный преобразователь тока выполнен фазным, каждый его выход соединен с входом фазного регулятора уровня сигнала и входом аналогового элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом элемента выдержки времени с обратно зависимой от тока характеристикой срабатывания и входом четвертого регулятора уровня сигнала, выход которого соединен с входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом датчика опорного напряжения, выход компаратора соединен с входом элемента выдержки времени и первым входом четвертого ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом элемента выдержки времени, а прямой выход четвертого ключевого элемента соединен с входом исполнительного блока, при этом выход фазного регулятора уровня сигнала соединен с входом фазного компаратора, выход которого соединен с входом сумматора и первым входом фазного ключевого элемента, второй вход которого соединен с выходом сумматора, а прямой выход фазного ключевого элемента соединен с входом исполнительного блока.

0

5

0

5

0

5

Использование: релейная защита электродвигателей от коротких замыканий, Сущность изобретения: устройство содержит датчик 1 опорного напряжения, регуляторы 2-5 уровня сигнала с ограничителями, компараторы 6-9, сумматор 10, ключевые схемы 11-14 на D-триггерах, исполнительный блок 15, индикаторы 16-19 срабатывания, аналоговую схему ИЛИ 20 и схему 21 токо- зависимой временной выдержки. При возникновении к.з. срабатывает компаратор 5 и на его выходе появляется ЛОГ.1, которая поступает на вход сумматора 10 и первый вход ключевой схемы 12. С выхода сумматора ЛОГ.1 поступает на второй вход схемы 12. При совпадении сигналов ключевая схема 12 опрокидывается и фиксирует срабатывание защиты. С прямого выхода схемы 12 ЛОГ. 1 поступает на вход блока 15, на выходе которого появляется ЛОГ. О, силовой контактор выключается. 1 ил.