Устройство для защиты электрическихМАшиН OT АВАРийНыХ РЕжиМОВ Советский патент 1981 года по МПК H02H7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты электрических мащин от аварийных режимов, и может быть использовано, например для защиты электрических мащин электрического подвижного состава.

Известно устройство для защиты электродвигателя, содержащее мостовой выпрямитель, имеющий по меньщей мере, два тиристора, схему запуска тиристора, резистор, который включен между выпрямителем и зажимами сетевого напряжения; схему защиты с постоянным магнитом, которая обнаруживает остаточные импульсы напряжения., появляюш,иеся на зажимах электродвигателя и имеющие полярность, противоположную полярности напряжения питания электродвигателя 1 .

Однако такое устройство отличается низким быстродействием, так как обнаружение аварийного режима происходит по истечении периода сетевого напряжения, т. е. по истечении 20000 МКС.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для защиты электрических мащин, содержащее датчики тока и напряжения якоря,

при этом датчик тока подключен через сумматор и блок сравнения к исполнительному элементу, кроме того, устройство снабжено функциональным преобразователем, включенным между выходом датчика напряжения

якоря и сумматором 2.

Однако данное устройство отличается низким быстродействием,-позволяет обнаружить лищь внутренние короткие замыкания и не обеспечивает защиту электрических мащин от круглого огня по коллектору и от переброса электрической дуги на корпус.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей путем обеспечения групповой защиты, например, четырех электрических мащин, и повыщение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты электрических мащин от аварийных режимов, содержащее подключенные параллельно входным зажимам электрической мащины датчик напряжения, блок сравнения, к выходу которого подключен исполнительный элемент, дополнительно снабжено управляемыми генераторами импульсов, по числу электрических мащин, а блок сравнения выполнен в виде трех триггеров, двухвходовых элементов И и одного элемента ИЛИ, причем вход каждого управляемого генератора импульсов подключен к выходу датчика напряжения, выходы первого и второго управляемого генератора импульсов подключены к раздельным входам первого триггера, выходы третьего и четвертого генератора импульсов подключены к раздельным входам третьего триггера, кроме того выходы упомянутых генераторов подключены соответственно к выходу второго и третьего генератора, которые соединены также с первыми входами элементов И, вторые входы которых подключены к выходам второго триггера, причем выходы всех элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к исполнительному элементу. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройству; на фиг. 2 - диаграммы смешивания частот. Устройство (на фиг. 1) содержит якори 1-4 четырех электрических машин, соединенных по две последовательно применительно последовательно параллельному соединению двигателей электроподвижного состава метрополитена, трамвая. Параллельно якорям подключены датчики 5-8 напряжения якорей, каждый из которых подключен к одному из генераторов 9-12 соответственно, частота на выходе которых пропорциональна напряжению датчика напряжения якоря. Генераторы 9 и 10 подключены к раздельным входам первого триггера 13 и к одним входам двухвходовых элементов 14 и 15 И, к другим входам которых подключены раздельные выходы триггера 13. Раздельные входы второго триггера 16 подключены к выходам второго и третьего генераторов 10и 11, выходы которых подключены также к одним входам элементов 17 и 18 И. Раздель ные входы третьего триггера 19 подключены к выходам третьего и четвертого генераторов 11и 12, которые соединены также с одними выходами элементов 20 и 21 И, вторые входы которых подключены к раздельным выходам третьего триггера 19. Кроме того, выходы элементов 14, 15, 17, 18, 20 и 21 И подключены к входам элемента 22 ИЛИ, выход которого подключен к исполнительному элементу 23 (не показано). Представленные на фиг. 2 диаграммы содержат закон 24 изменения частоты на выходе генератора 9 и закон 25 изменения частоты на выходе генератора 10, а также разностную частоты 26 частоты на выходе генератора 10 и при различных частотах работы генераторов 9 и 10. Законы изменения частот генераторов остальных каналов аналогичны. Устройство работает следующим образом. На фиг. 1 представлена схема для последовательного соединения электрических маши н, хотя в принципе данное устройство обеспечивает защиту электрических машин и при параллельном соединении последних. Данное устройство является работоспособным в случае применения двух и более машин, работаюших в одинаковых условиях. При подаче напряжения на электрические машины на выходах датчиков напряжения 5-8 появляется напряжение, которое подается на генераторы 9-12, частота работы которых пропорциональна подаваемому напряжению к машинам. По мере разгона электрических машин напряжение, проводимое к машинам, увеличивается, что приводит к увеличению частоты работы генераторов 9-12. При отсутствии кругового огня по колл ктору или переброса электрической дуги на корпус частота работы одного генератора, например 9 изменяющаяся по закону 24 (фиг. 2), равна частоте работы второго генератора 10, изменяющейся по закону 25 (фиг. 2), работающих в одинаковых режимах. С выходом генераторов 9 и 10 импульсы поступают на раздельные входы первого триггера 13. Учитывая, что частота поступления импульсов на раздельные входы триггера 13 и на одни входы двухвходовых элементов 14 и 15 И одинаковая, раздельными выходами триггера 13 запрещается прохождение импульсов по выходам элементов 14 и 15 И. Поэтому разностная частота следования импульсов на выходы элемента 22 ИЛИ равна в данном случае нулю, т. е. f-i - fi uf 0. В случае возникновения переброса дуги на корпус, например второго двигателя, или возникновения кругового огня напряжение на якоре 1 этой .машины резко снижается, так как происходит шунтирование якоря 2. Поэтому на выходе датчика 6 напряжение меньше напряжения на выходе датчика 5 или вообще отсутствует. Последнее приводит к тому, что частота работы генератора 10 меньше (или равна нулю) частоты работы генератора 9 (фиг. 2). Учитывая, что частота поступления импульсов с выходов генератора 9 и 10 на раздельные входы первого триггера различная, а именно f., fa, где f и соответственно частоты работы генераторов 9 и 10, на раздельном выходе триггера 13, соединенном с элементом 14 И, появляется сигнал, позволяющий прохождение разностной частоты ДГ (фиг. 2) на входы элемента 22 ИЛИ. С выхода элемента 22 ИЛИ импульсы этой разностной частоты Д f-i - f поступают далее на исполнительный элемент зашиты например на тиристор (не показано). Однако в случае возникновения короткого замыкания шунтирующего якоря 1 и 2 обеих машин на выходах датчиков 5 и 6 отсутствует напряжение или снижается по одинаковому закону, что не позволяет обнаружить аварийный режим. Для обнаружения указанного раздельного аварийного режима входы второго триггера 16 подключены к выходу генератора 10 одной группы электрических машин и к генератору 11 второй группы электрических машин, работаюш,их в одинаковых режимах. При возникновении рассогласования в величинах напряжения на якорях 2 и 3 на выходе второго триггера 16 появляются импульсы разностной частоты, которые далее через элемент 22 ИЛИ следуют на исполнительные элементы защиты. Каналы защиты двигателей 3 и 4 работают аналогично. Предлагаемый принцип соединения электрических машин довольно широко распространен в тяговом электроприводе. Таким образом, выполняя устройство защиты электрических машин в соответствии с описанием представляется возможность повысить 6ыстродействие защиты, обнаружив возникновение аварийного режима в начале его развития, а также повысить эффективность защиты, так как целым рядом устройств мащин, в том числе и с помощью известного, обнаружить круговой огонь по коллектору не представляется возможным. Формула изобретения Устройство для зашиты электрических машин от аварийных режимов, содержащее подключенные параллельно входным зажимам электрической машины датчик напряжения, блок сравнения, к выходу которого подключен исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения групповой защиты, например четырех электрических машин, и повышения быстродействия защиты, оно дополнительно снабжено управляемыми генераторами импульсов по числу электрических машин, а блок сравнения выполнен в виде трех триггеров, двухвходовых элементов И, и одного элемента ИЛИ, причем вход каждого генератора импульсов подключен к выходу датчика напряжения, выходы первого и второго управляемого генератора импульсов подключены к раздельным входам первого триггера, выходы третьего и четвертого генератора импульсов подключены к раздельным входам третьего триггера, кроме того, выходы упомянутых генераторов подключены к входам элементов И, другие входы которых подключены к раздельным выходам указанных триггеров, а раздельные входы второго триггера подключены соответственно к выходу второго и третьего генератора, которые соединены также с первыми входами элементов И, вторые входы которых подключень к раздельным входам второго триггера, причем выходы всех элементов И подключены ко входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к исполнительному элементу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Великобритании № 1502067, кл. Н 02 Н 7/08, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 639076, кл. Н 02 Н 7/06, 1974.