Устройство для защиты синхронного электродвигателя от асинхронного режима Советский патент 1982 года по МПК H02H7/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОмНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА

I

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройстБзм релейной защиты синхронных электродвигателей .

Известно устройство для защиты синхронных электродвигателей от асинхронного режима работы, содержащее магнитный датчик углового положения ротора, две схемы-формирования импульсов, триггер, линию задержки и исполнительный орган. При превышении углом нагрузки значения 120 на выхеде исполнительного органа появляется сигнал, действующий на отключение дв.иг.ате:яя ГП

Основным недостатком указанного устройства защить синхронного двигателя от асинхронного режима является н€о6ход;имоеТ-ь-уетанов.кИ на валу электродвигателя дополнительных приспособлений , необходимых для работы магнитного датчика, что не всегда возможно по техническим причинам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты синхронного двигателя от асинхронного режима, содержащее два измерительных элемента мощности, входы которых подключены к измерительным трансформаторам тока и напряжения, а выходы - к эле- . менту совпадения вспомогательного трансформатора тока, первичная обtoмотка которого через резистор подключена к вторичным цепям измерительного трансформатора напряжения, а вторичная - паралллельно вторичной обмотке измерительного трансформато15ра тока С2.

Основным недостатком известного устройства является сложность его измерительной части в связи с применением для выявления асинхроннаго режи20ма двух реле направления мощности, что понижает надежность работы.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности. 3 Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты синхрон ного электродвигателя от асинхронно го режима, содержащее преобразователь и преобразователь напряже ния, подключенные своими первичными обмотками к фазам питающей сети, вспомогательный трансформатор тока, первичная обмотка которого через ре зистор подключена к вторичной обмотке преобразователя напряжения, а вторичная - к вторичной обмотке преобразователя тока, а также элемент И и исполнительный блок, допол нительно снабжено элементом временной задержки и расширителем импульсов , причем входы элемента И подключены к выходам пpeoбpaзoвateля напряжения и преобразователя тока, этом выход элемента И через последовательно соединенные элемент временной задержки и расширитель импульсов подключен к исполнительному блоку. На фиг.1 показана принципиальная схема устройства с выделением функциональных блоков;на фиг. 2 - время импульсные диаграммы работы основны элементов устройства. Устройство содержит преобразователь 1 напряжения, преобразовЬтель 2 тока, вспомогательный трансформатор 3 тока, элемент И k, элемент 5 временной задержки, расширитель 6 импульсов, исполнительный блок 7. На вход преобразователя 1 напряжения подается напряжение, а на вхо преобразователя 2 тока - ток контро лируемого присоединения. Преобразователь 1 напряжения и преобразователь 2 тока осуществляют выделение из синусоидальных входных сигналов положительных полуволн напряжения и тока. Выходные сигналы преобразователя 1 напряжения и преобразователя 2 тока поступают на входы элемен та У, k, предназначенного для сравне ния полярности входных сигналов.с вы хода элемента И 4 сигналы поступают на элемент 5 временной задержки, осуществляющий задержку входного си нала на заданное время. Импульсный сигнал с выхода элемента 5 временной задержки поступает на вход расши рителя 6 импульсов, предназначенного для преобразования последовательности импульсов в сигнал постоянного уровня. С выхода расширителя 6 импульсов сигнал постоянного уровня 5 поступает на вход исполнительного блока 7, осуществляющего контактный выход устройства. В статическом состоянии устройства диоды 8 и 9 и транзисторы 10 и 11 открыты, а транзисторы 12 и 13 и тиристор 1 закрыты, емкости 15 и 16 разряжены. На вход преобразователя 1 напряжения подается какое-либо линейное напряжение, а на вход преобразователя 2 тока - ток одной из фаз обмотки статора. Комбинация входных величин должна быть такой, чтобы при устойчивой синхронной работе двигателя с cos Ч 1 угол между током и напряжением равнялся 60°, например ток Зд и напряжение Ьд- . С помощью фазоповоротных цепочек, состоящих из элементов 17-20 осуществляется компенсация угловых погрешностей разделительных трансформаторов 21 напряжения и 22 тока. 3 каждый полупериод контролируемого напряжения Ид. и тока Лд с помощью диодов 25-2б осуществляется вьщеление положительных полуволн напряжения Uijiji -24 15 которые осуществляют запирание диодов 8 и 9- При одновременном о запирании диодов 8 и 9 закрывается транзистор 11. В результате этого разрешается заряд емкости 15. После заряда емкости 15 до напряжения пробоя стабилитрона 27 последний, пробиваясь, открывает транзистор 11. Таким образом, осуществляется сравнение времени совпадения однополярных полуволн контролируемого тока и напряжения с заданным временем элемента временной задержки - временем заряда емкости 15 до напряжения пробоя стабилитрона.27- При угле между контролируемым током и напряжением бО, т.е. при устойчиво: синхронной работе двигателя с сояЧ 1,время совпадения тока и напряжения составляет 6,7 мс и за это время емкость 15 не успевает зарядиться до напряжения пробоя стабилитрона 27При потере двигателем синхронизма он переходит в режим постоянного или пер11,одического потребления реактивной мощности, что и является отличительным признаком асинхронного режима. В этом случае при повороте вектора тока д на 60° в сторону отставания время совпадения положительных полуволн контролируемого тока 59 и напряжения составляет 10 мс. Для повышения надежности срабатывания время заряда емкости 15 до напряжения пробоя стабилитрона 27 необходимо выбрать меньше 10 мс, например 8,3 с.В этом случае зона работы уст ройства составляет 3,33 мс,т,е. 60 Таким образом, сигнал на выходе элемента 5 временной задержки (открытие транзистора 11) появляется лишь при значениях угла f, лежащих Б зоне 30° i Ч 90 в режиме потребления двигателем реактивной мощности. В рабочих режимах угол в указанную зону не входит, а в асинхронном режиме входит периодически или находится в ней постоянно. При превышении времени совпадения однополярных полуволн тока и напряже ния времени, заданного для заряда емкости 15 до напряжения пробоя стабилитрона 27, что происходит при по падании вектора тока в зону работы устройства 30 Ч S0° в режиме потребления двигателем реактив ной мощности, последний, открываясь открывает транзистор 11. Положительный потенциал коллектора открытого транзистора 11 через расширитель 6 импульсов, передается на вход исполнительного блока 7. При устойчивой отере двигателем синхронизма, 4jo выясняется по истечении заданной выдержки времени, определяемой постоян ной заряда емкости 16 до напряжения открытия однопереходного транзистора 13, открывается тиристор 1 исполнительного блока 7 и срабатывает Электромагнитное реле 28, осуществля выход устройства. . При необходимости зона работы устройства может быть изменена в любых пределах путем изменения постоян ной заряда емкости 15 с помощью регулируемого резистора 29 и комбинаци входных контролируемых величин.Устав ка по времени срабатывания регулируется переменным резистором 30. Введение элемента временной задержки, подключенного к выходу элемента И, позволяет отказаться от при менения ДВУХ реле направления мощности, что существенно упрощает схему. При этом, изменяя величину временной задержки, получают возможность изменять, работы устройств в любых требуемых пределах. Введение расширителя импульсов, осуществляющего преобразование им5пульсного сигнала на выходе элемента временной задержки в постоянный, позволяет выявить асинхронный режим уже при первом повороте вала ротора. Функциональная структура предлагаемого устройства отличается законченностью, что позволяет использовать его без дополнительных реле времени в схемах защиты синхронных двигателей от асинхронного режима. Наиболее эффективно использование предлагаемого устройства для защиты от асинхронного режима мощных синхронных электродвигателей, применяемых для привода ответственных механизмов , Б производственных системах с непрерывным технологическим циклом. Величина экономического эффекта определяется в каждом конкретном случае и зависит от степени ответственности приводимого механизма, мощности и типа двигателя, ущерба, связанного с нарушением технологического процесса. Формула изобретения Устройство для защиты синхронного электродвигателя от асинхронного режима, содержащее преобразователь тока и преобразователь напряжения,подключенные своими первичными обмотками к фазам питающей сети, вспомогательный трансформатор тока,первичная обмотка которого через резистор подключена к вторичной обмотке преобразователя напряжения, а вторичная к вторичной обмотке преобразователя тока, а также элемент И и исполнительный блокj отличающееся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности, оно дополнительно снабжено элементом временной задержки и расширителем импульсов,причем входы элемента И подключены к выходам преобразователя напряжения и преобразователя тока, при этом выход элемента И через последовательно соединенные элемент временной задержки и расширитель импульсов подключен к исполнительному блоку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент CUA № 3525913, . кл. Н 02 Н 7/08, 1368. 2.Авторское свидетельство СССР № 353312, кл. И 02 Н 7/08, 1870.