Способ защиты частотнорегулируемого асинхронного электродвигателя с двумя трехфазными статорными обмотками от неполнофазных режимов и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК H02H7/08 

395 СДВИНУ1ЫМИ по фазе друг относите 1ьно друга на ЗО эп, град, в усцовиях гпубок(фегупируемого эпектропрйвода при изменении вепичины и частоты напряжения. Это обусловлено тем, что при нормальной работе такой системы напряжение между ну левыми точками двух систем статорных обмоток отлично от нуля, а регулярная составляющая этого напряжения имеет фор му двухпопярных прямоугольных импульсов частота которых равна тройной частоте йапряжения, питающего электрическую машину, причем передний фронт каждого им-/ пульса отстает по времени, которое равно Длительности коммутации, от соответствующих импульсов задающего генератора блока управления статическим преобразователем частоты. В аномальных режимах иапряимение между нулевыми точками системы статорных обмоток отличается от напряжения в нормальных режимах по длительности и фазе. Целью изобретения является расширение класса защищаемых объектов, а именно асинхронного электродвигателя с двумя трехфазными статорными обмотками, сдвинутыми в пространстве на 30 эл.град и питаемыми от статического преобразо- вателя частоты двумя системами трехфазных напряжений, сдвинутыми по фазе друг относитепьно друга на тот же yrdh. Поставленная цель достигается .тем, что согласно способу зашиты частотиорет лируемого асинхронного электродвигателя с двумя трехфазнь1ми статорными обмотками от неполнофазных режимов, питаемыми от статического преобразователя, основанному на попечении контролируемого напряжения путем измерения .жения между нулевыми точками статорных обмоток, выделении сигнала ощибки путем сравнения контролируемого напряжения с эталонным напряжением и управлении процессом аварийного отключения асинхронного двигателя, дополнительно измеряют нечетные и четные выходные импульсы задающего генератора блока управления статическим преобразователем, из которых формируют две эталонные соответственно синфазные последовательности прямоугольных импульсов, а из указанного контролируемого напряжения между нулевыми точками формируют две последовательности прямоугольных однополярных импульсов с частотой, в два раза превышающей частоту контролируемого на пряжения, причем первая последовательность синфазна с положительным и отрицательным iiiviroпьсами контролируемого 0 напряжекия, а вторая последовательность сдвШута относитепьно первой на поппериода, затем сравнивают первую последовательность прямоугольных однопопярных импульсов с первой последовательностью эталонных импульсов, а вторую - со , при этом в случае совпадения по фазе упомянутых импупьсов формирз от сигнал на отключение статического преобразователя частоты, Указанная цель достигается тем, что устройство для защиты частотнорегулиру. емого асинхронного электродвигателя с двумя трехфазными статорными обмотками от неполнОфазных режимов, питаемыми от статического преобразователя частоты с блоками регулирования и управления,, содержащее функционально связанные трансформатор напряжения, включенный между .нулевыми точками статорных обмоток, выпрямитель, сравнивающий блок и отключающий бпок, снабжено управляемым компаратором, элементом НЕ, двумя, элементами И-НЕ, триггером, двумя одновибраторами. Делителем частоты при этом выходы трансформатора напряладния через выпрямитель и выход блока регулирования соединены соответственно с первым и вторым входами управляемогх компаратора, выход которого подсоединей к первому входу второго элемента И-НЕ и через элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, . а вторые входы первого и второго элементов И-НЕ через одновибраторы соединены с прямым и инверсным выходами депитегш частоты, входом соединенным с выходом блока управления, выходы первого и второго элe d:eнтoв И-НЕ подсоеди- нены к устанавливающим входам триггера, соединенного с отключающим блоком. На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ;на фиг. 2 - графики напряжений при работе устройства; на фиг.3то же, для неполнофазных режимов. В устройстве для осуществления предлагаемого способа вход статического пре« образователя 1 частоты соединен с сетью 2 переменного тока, две статорные обмотки асинхронного двигателя 3 - с . двумя трехфазными выходами статичес кого преобразователя, вход измерительносогласующего блока 4 - с двумя нулевыми точками обмоток асинхронного двигателя, первый вход компаратора сравнивающего блока 5 - с выходом измерите пьно-согласующего блока. Выход- блока 6 5.95 управления статическим преобразовате лем подсоединен ко второму входу компаратора сравнивающего блока. Выход блока 7 управления статическим преобразователем соединен с входом формирователя 8 эталонных импульсов, а его выходы - с соответствующими входами сравниваюи его блока. Вход отключающего блока 9 подсоединен к выходу сравнивающего бпока, а выход откгаочающего блока соединен с преобразователем частоты, Вход измерительного трансформатора 10 подсоединен к нулевым .точкам статор ных обмотокасинхронного двигателя, вход выпрямителя 11 - к выходу измеритель. ного трансформатора. Первый вход коктаратора 12 соединен с выходом выпрямитегш, а второй вход - с выходом бпока регулирования статического преобразователя. Выход компаратора соединен с входом логического элемента НЕ 13, выход которого подсоединен к логическому элементу И-НЕ 14. Первый вход элемента И-НЕ 15 подсоединен к выходу компаратора. Вход делителя 16 частоты соеди- нен с выходом блока управления статическим преобразователем частоты, а первый и второй выходы его - соответственно с одновибраторами 17 и 18. Выходы одновибраторов подсоединены соот-. ветственно к вторым входам логических элементов И-HE выходы которых соединены соответственно с входами триггера 19, выход которого соединен с входом отключающего блока, а выход отключающего блока - с преобразователем частоты. БЛОК 2О состоит из преобразователя частоты, соединенного с блоками регулирования и управления. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Напряжение между нулевыми точками обмоток, контролируемое с помощью измерительно-согласующего .блока, поступает на первый вход элемента 12 сравнивающего блока 5. На второй вход элемента 12 сравнивающего блока поступает сигнал задания напряжения блока 6 регулирования, на вторые входы элементов 14 и 15 - две последовательности эталонных узких прямоугольных однополярных импульсов фиксированной длительности, сформированных из импульсов задающего генератора блока управления преобразователя частоты. Эти последовательности имеют частоту в два раз& меньшую, чем частота задающего генератора, Сравнивающий блок-из контролируемо- гонапряжения и напряжения блока регу-, 90 6 пирования формирует две поспедоватепьюсти прямоугольных однопогарных имгупьсов с частотой, в два раза превышаюшей частоту контропируемого напряжения. Первая Поспеловатепьность синфаэна с положи те пьными и отрицательными импульсами, а вторая сдвинута относительно первой на полпериода. Первая последовательность прямоугольных импульсов сравинивается с первой последовательностью эталонных узких импульсов, а вторая со второй. При нормальной работе системы появление этих импульсов не совпадает по времени, при непопнофазном режиме совпадает. В последнем случае формируется сигнал на откгаочение напряжешш питания асинхронного двигателя, Устройство, реализующее предложенный способ, функционирует следующим образом. Выходное напряжение измерительного трансформатора имеет двухполярную форму, показанную на фиг. 2 сигналом ищ,,/). Фронт прямоугольного участка напрпже. Ugtjix.o отстает на время коммутациц -t (для современных тиристоров и схем, узпов коммутации t(.x 50-2ОО мкс) от фронта импульса задающего генерато- ра блока управления преобразователем 1 частоты (сигнал Ug,,,-, на фиг. 2). Ком- паратор 12 сравнивает напряжение на выходе выпрямителя 11 (сигнал. .-1-1 фиг. 2) с выходным напряжением блока 6 регулирования (сигнал и,, на фиг.2). На интервале времени ij-tt напряжение ВЫХ-Ю форк, отличную от прямоугольной, его величина меньше U8(,,jj поэтому на выходе компаратора напряжение равно значению логического нуля,на выходе элемента НЕ 13 - значершю логической единицы: Ugb,.6biKii l- интервале времени напрял ение больше (Jgj,,у, (, сигналы на выходах компа- ратора 12 и элемента 13 соответственно paBHbiUg,i3ixir.Je bixAb Одновременно с формируют с помощью делителя 16 частоты две последовательности импульсов, частоты которых в два раза меньше частоты задающего генератора блока 7 управления, сдвинуты друг относитепыга друга на период частоты задающего генератора блока 7 управления и подают камсдую из последовательностей импульсов на соответствующий одновибра тор. Одновибраторы 17 и 18 формируют, узкие прямоугольные однополярные им- пульсы фиксирюванной длительностей (Р использовании соврюменщлх тиристоров в преобразователе чайтоты эта длительность менее 50 мкс). С вь1хрдов одновибраторов 17 и 18, компара, тора 12 и логического элемента НЕ-13 импупьсы соответственно попарно JgbixlT .U8btx й« 6ыx э «® совпадают.по времени, поэтому на выходах схем 14 и 15 сигналы равны l,Ug( (фиг. 2) и триггер 19 находится в исходном, состоянии, т.е. его выходной сигнал Уц, ., что соответствует нормальной работе системы статический преобразоватепь частоты - двигатель. При непопнофазном режиме - обрыве одной фазы асинхронного двигателя в момент времени -i устройство работает еле дующим образом (фиг. 3). Длительность сигнала прямоугольной формы увеличивается. До момента времени t сигналы равны: Ogj i максимальное положительное, Ug,l., Ugb,. В момент времени t на выхо де одновибратора 17 появляется импульс Ug(,jj(). что приводит к переключению сигнала 4 единицы на нуль, а сигнала ивых-19 с нуля на единицу. Сигнал Ugf,, вызывает срабатывание блока 9, производящего отключение преобразователя 1 частоты. При обрыве двух фаз асинхронного дви гателя, произошедшем в момент времени t в напряжении Ug|.,,x-(c) отсутствует прямоугольный участок, и начиная с момента времени ts сигнапы равны: ВЫА Г° 0Ь1Х13-- появлении импульса на выходе одновибратора 18 в момент времени tfc сигнал Ugjjix-14 переключается с единицы на нуль, а сигнал Ugijix-IQ с нуля на еди1шцу. Триггер 19 переключает ся и с помощью блока 9 отключает преоб рааователь 1 частоты. При отсутствии напряжения питания на всех фазах двигателя напряжение; OQ J Qpaьнo нулю. Далее работа устройства аналогична описанному. Способ защиты частотнорегулируемого асинхронного электродвигателя от неполнофазных режимов и устройство для его осуществления по сравнению с известными обладают тем преимуществом, что поэволяют осуществить защиту частотнорегулируемого асинхронного электродвигателя с двумя обмотками на статоре, смещенными в пространстве на определенный угол и питаемыми двумя системами напряжений, сдвинутыми по фазе на тот же угоп, от неполнофазных режимов. Изобретение обеспечивает в сравнении с известным устройством защиту от. непо 95 0:8 , нофазных режимов асинхронного эпектродвигатепя, нмеклдего две трехфазные обмотки на статоре, питаемые от статического преобразователя частоты. Преимущества изобретения при его ре- апнзашга выражаются в обеспечении защиты дорогостоящих высоковольтных быстpoitauHbix асинхронных двигателей. Формула изобретения 1, Способ защиты частотнорегулируе ого асинхронного электродвигателя с вумя трехфазными статорными обмотками от неполнофазных режимов, питаемыми от статического преобразователя, ос-нованный на получении контролируемого напряжения путем измерения напряжения нулевыми точками статорных , выделения сигнала Ьшибки путем сравнения контролируемого напряжения с эталонными напряжением и управлении процессом аварийного отключения асинхронного, двигателя, отличающийс. я тем, что, с целью расщирения класса защищаемых объектов, а именно асинхронного электродвигателя с двумя трехфазными статорными обмотками, сдвинутыми в пространстве на 30 эл. град, и Питаемыми от статического преобразователя частоты двумя системами трех.фазных напряжений, также сдвинутыми по фазе дуг относительно друга на тот же угол, дополнительно измеряют нечетные .и четные выходные импульсы задающего генератора блока управления статическим преобразователем, из которых Две эталонные соответственно синфазные последовательности прямоугольных импульсов, а из указанного контролируемого напряжения .между нулевыми точками формируют две последовательности прямоугольных однополярных импуль-.. сов с частотой, в два раза .превыщающей частоту контролируемого напряжения, при-г чем первая последовательность синфазна . с положительными и отрицатёльньпли пу.рьсами измеряемого напряжения, а вторая последовательность сдвинута относительно первой на полпёриода, затем сравнивают первую последовательность прямоугольных однополярных импульсов с перВой псюпедовательностью эталонных имЬульсов, а вторую - со второй, при этом В случае совпадения по фазе упомянутых импульсов формируют сигнал на отключение статического преобразователя частоты.

2, Устройство для зашиты частотнорегупируёмого асинхронного эпектродвигатепя с двумя трехфазными статорными обмотками от непопнофазных режимов, питаемыми от статического- преобразоватепя частоты с блоками регулирования и управления, содержащее функционально связанные трансформатор напряжения, первичная обмотка которого вкгаочена между нулевыми точками статорных обмоток, выпрямитель, сравнивающий блок и OTicmoчающий блок, отличающееся тем, что оно снабжено управляемым компаратором, элементом НЕ, двумя эпементйми И-НЕ, триггером,двумя одновибраторами, делителем частоты при этом выходы трансформатора напряжения через выпрямитель и выход блока регулирования соединены соответственно с первым и вторым входами управляемого компаратора, выход которого подсоединен к первому

входу второго элемента И-НЕ и через элемент НЕ соединен с первым входом первого элемента , а вторые входы первого и второго элементов через одновибраторы соединены соответственно с прямым и инверсным выходами делите пячастоты«входом соединенным с выходом блока Управления, выходы первого и второго элементов И-НЕ подсоединены к устанавливающим входам триггера,соединенного с отключающим бпокслл.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство CCiCP № 468279, кл. Н 02 Н 7/08, 26.02.73.,.

2.Авторское свидетельство СССР № 528659, :кл.Н 02 Н 7/О8, 26.12.74.

3.Патент США № 3496414, кл. Н 02 Н 7/08, 17.02.70.

Sfftfl

fc

,

Q

/1

л

LiLJ Л

и

..J

(вых. 1C

ивыи.6 ивых.