Устройство для защиты трехфазного частотно-регулируемого привода от неполнофазного режима питания

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите . Цель изобретения - повышение надежности работы защищаемого трехфазного частотно-регулируемого электропривода путем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фазного напряжения и асимметрии фаз при изменякщейся частоте трехфазной

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1З7795О

А1 (51)4 H 02 Н 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3984147/24-07 (22) 09.12.85 (46) 29.02.88. Бюл. М 8 (71) Винницкий электротехнический завод (72) В.И.Сокол, В.З.Шнайдер, В.В.Быковский и E.À.Öàðþê (53) 621.316 ° 925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1196988, кл. Н 02 Н 3/24, 1985.

Авторское свидетельство СССР

В 1277284, кл. Н 02 К 3/24, 1986.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА

ОТ НЕПОЛНОФАЗНОГО РЕЖИМА ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения — повышение надежности работы защищаемого трехфазного частотно-регулируемого электропривода путем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фазного напряжения и асимметрии фаз при изменяющейся частоте трехфазной

137 сети при длительности неполнофазных режимов питания, превышающей заданный критичный для электропривода интервал времени, и автоматического восстановления рабочего состояния схемы устройства после восстановления полнофаэного режима питания без от" ключения электропривода при длительности неполнафазных режимов питания, меньшей этого интервала. Если длительность неполнофазного режима.превышает интервал времени, формируемый элементом 21 временной задержки сигнала, то уровень логической "1" появляется на выходе элемента 21 и на первом входе двухвходоваго элемента И 26 до того, как реле времени 7 обеспечит перевод первого RS-триггера 6 в единичное состояние. Появление на первом входе двухвходового элемента

И 26 уровня логической "1",разрешает

7950 прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 через элемент И 26 и элемент ИЛИ 27 на R-вход второго RS-триггера 29, причем последний переводится в нулевое состояние первым импульсом и подтверждается в этом состоянии последующими импульсами до тех пор, пока не восстановится полнофазный режим питания и не прекратится вследствие этого формирование импульсов положительной по" лярности на первом выводе фатотранзистора транзисторного оптрон. 4. Переход второго RS-триггера 29 в нулевое состояние приводит к формированию на его прямом выходе уровня логи1В И ческого 0, чем обуславливается выключение исполнительного органа 32 и отключение электропривода от сети.

1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите трехфазного частотно-регулируемого электропривода от неполнофазных режимов питания ° 5

Цель изобретения — повьппение надежности работы защищаемого трехфазного частотно-регулируемого электрапривода путем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фаэного 10 напряжения и асимметрии фаз при изменяющейся частоте трехфазной сети, отключающей электропривад от сети при длительности неполнофазных режимов питания, превышающей заданный, критичный для электропривода интервал времени, и автоматически восстанавливающий рабочее состояние схемы устройства защиты после восстановления нормального (полнофазнаго) режима пи- 20 тания без отключения электропривода от сети при длительности неполнофазных режимов питания, меньшей укаэанного интервала времени.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для защиты трехфазного частотно-регулируемого электропривода от неполнофазных режимов питания со2 держит трехфазный однополупериодный выпрямитель 1, входами подключенный к фазам А,В;С трехфазной сети, а выходом через последовательно соеди- . ненные первый 2 и переменный второй 3 резисторы — к нулевой точке сети; реагирующий орган — транзисторный on" трон 4, входной светодиод которого включен параллельно первому резистору 2, а выходной фототранзистор первым выводом — коллектором соединен через третий резистор 5 с первым вы" водам дополнительного источника питания (+Е,„ ), а вторым выводом — эмиттером — со вторым выводом этого источника (-Е оп ); первый RS триггер 6, прямой статический R-вход которого соединен с первым выводом фототранзистора транзисторного оптрона 4; реле времени 7 с уставкой срабатывания, превьппающей период сети и изменяющейся пропорционально периоду при изменении частоты сети, снабженное входами запуска 8, обнуления 9 и питания 10 и 11 выполненное на.одновибраторе 12, двоичном счетчике 13, двухвходовом элементе И 14, формирователе 15 прямоугольных импульсов и диодном оптройе 16, входной светодиод

1377950 которого через ограничительный блок построенньь на переменном четвертом резисторе 17, стабилитрона 18, включенном встречно светодиоду диодного оптрона 16, и диоде 19, включенном

5 встречно-параллельно светодиоду диодного оптрона 16, а также через входы 1О и 11 реле времени 7 включен между выходом выпрямителя 1 и нулевой10 точкой сети; фотодиод диодного оптрона 16 первым выводом соединен с выводом дополнительного источника питания (+Е „,), а вторым выводом через формирователь 15 прямоугольных импульсов соединен с первым входом элемента И 14, выход которого соединен со счетным С-входом двоичного счетчика 13, выходом старшего разряда подключенного через одновибратор 12 и выход 20 реле времени 7 к прямому статическому S-входу первого

RS-триггера б; вход запуска 8 реле времени 7, соединенный со вторым входом элемента И 14, подключен к ин-25 версному выходу первого RS-триггера

6, вход обнуления 9 реле времени 7, соединенный с установочным R-входом двоичного счетчика 13, подключен к первому выводу фототранзистора транзисторного оптрона 4; элемент 21временной задержки сигнала, выполненный на последовательно соединенных пятом резисторе 22 и переменном шестом резисторе 23, параллельно которым подключен диод 24, и на конденсаторе 25, включенном между выводом переменного резистора 23 и вторым выводом дополнительного источника питания (-Е д„), причем вход элемента 21 временной задержки сигнала сое40 динен с инверсным выходом первого

RS-триггера 6, а выход соединен с первым входом двухвходового логического элемента И 26, второй вход которого соединен с первым выводом фототранзистора транзисторного оптрона

4, а выход соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ 27, причем второй вход этого элемента соединен с выходом элемента 28 начальной, установки схемы, а выход элемента ИЛИ

27 соединен с R-входом второго RSтриггера 29, S-вход которого соединен с выходом блока 30 запуска электропривода, а прямой выход второго RSтриггера 29 подключен к последовательно соединенным усилителю 31 и исполнительному органу 32. Нулевая точка сети в представленной схеме образована седьмым 33, восьмым 34 и девятым 35 резисторами.

Устройство работает следующим образом.

При включении дополнительного источника питания Е д„ элемент 28 начальной установки схемы вырабатывает импульс положительной полярности, через элемент ИЛИ 27 поступающий на

R-вход второго RS-триггера 29 и устанавливающий его в нулевое состояние.

При этом, на прямом выходе RS-триггера 29 формируется уровень логического "О", поступающий через усилитель

31 на вход исполнительного органа 32 и удерживающий его в выключенном состоянии, чем предотвращается самопроизвольное включение электропривода при появлении напряжения в фазах

А, В, С трехфазной сети, При включении дополнительного источника питания Е А,Д и отсутствии напряжения в фазах А, В, С трехфазной сети отсутствует падение напряжения на резисторе 2 нагрузки трехфазного однополупериодного выпрямителя 1, светодиод транзисторного оптрона 4 не излучает, фототранзистор этого оптрона закрыт и на его первом выводе формируется уровень логической

"1", поступающий íà R-вход первого

RS-триггера 6 и устанавливающий его в нулевое состояние. На инверсном выходе первого RS-триггера 6 появляется уровень логической "1", поступающий на вход элемента 21 временной задержки сигнала и через резисторы 22 и 23 заряжающий конденсатор 25. Время задержки сигнала элементом 21 может подстраиваться переменным ре- зистором 23 и соответствует заданному, критичному для электропривода интервалу времени, в течение которого электропривод может работать без отключения при неполнофазных режимах питания. После окончания заряда конденсатора 25 на выходе элемента 21 временной задержки сигнала и на соединенном с ним первом входе двухвходового элемента И 26 формируется уровень логической "1", через элемент

ИЛИ 27 поступающий íà R-вход второго

RS-три тера 29 и удерживающий его в нулевом состоянии, чем запрещается включение электропривода. При этом, с инверсного выхода первого ВБ-триггера 6 через вход 8 запуска реле

5 13779 времени 7 уровень логической "1" поступает на второй вход элемента И 14 реле времени 7, разрешая работу последнего, однако счетчик t3 реле 7

5 принудительно удерживается в нулевом состоянии уровнем логической "1", поступающим с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 через вход 9 обнуления реле времени 7 10 на R-вход счетчика 13.

После появления номинального.напряжения в фазах А, В, С трехфазной сети падения напряжения на резисторе нагрузки 2 превышает пороговое напря-15 жение излучения светодиода транзис1 торного оптрона 4, и светодиод непрерывно излучает, удерживая фототранзистор 4 в открытом состоянии. На первом выводе фототранзистора форми 20 руется уровень логического "0", поступающий на второй вход логического элемента И 26 и обусловливающий на выходе последнего уровень логического "0", через элемент ИЛИ 27 посту- 25 пающий на R-вход второго RS-триггера 29, чем разрешается запуск элект" ропривода устройством 30 запуска независимо от состояния других элементов устройства защиты. Устройство 30 запуска может представлять собой кнопочный пульт для ручного запуска электропривода или элемент схемы автоматического управления электроприводом, и формирует на своем выходе импульс положительной полярности, воздействующий на S-вход второго RSтриггера 29, устанавливающий его в единичное состояние и формирующий на прямом выходе этого триггера уро- 40 вень логической "1",. через усилитель

31 поступающий на вход исполнительного органа 32, чем обеспечивается включение йсполнительного органа и подключение электропривода к трехфазной сети. Одновременно уровень логи45 ческого "0" с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 поступает на R-вход первого RS-триггера 6 и через вход 9 реле времени 7 на R-вход его счетчика 13, чем разре- 50 шается работа последнего, Появление номинального напряжения в фазах А, В, С сети заставляет светодиод диодного оптрона 16, подключенный к выходу трехфазного однополупериодного выпря- 55 мителя 1 через ограничительный блок, построенный на переменном резисторе

17, стабилитроне 18 и диоде 19, вырабатывать световые импульсы, соответствующие максимумам выходного напряжения выпрямителя 1, причем частота следования этих импульсов равна утроенной частоте трехфазной сети. Световые импульсы фотодиодом диодного оптрона 16 и последовательно соединенным с ним формирователем 15 преобразуются в электрические импульсы прямоугольной формы, поступающие на первый вход элемента И 14, на второй вход которого через вход 8 запуска реле времени 7 поступает уровень логической

"1" с инверсного выхода первого RSтриггера 6, находящегося в нулевом состоянии. В результате импульсы с выхода формирователя 15 поступают на счетный С-вход счетчика 13, и счетчик начинает заполняться. Разрядность счетчика выбрана так, что время заполнения счетчика (уставка срабатывания реле времени 7) превышает период сети на заданную величину. При изменении частоты сети изменяется частота импульсов на С-входе счетчика 13, и время его заполнения изменяется пропорционально периоду сети.

После заполнения счетчика 13 на выходе его старшего разряда появляется уровень логической "1", вызывающий формирование одиночного импульса на выходе одновибратора 12 и переход в единичное состояние первого RSтриггера 6 ° 11ри этом, на инверсном выходе последнего формируется уровень логического "0", который, поступая -через вход 8 запуска реле времени 7 на.второй вход элемента И 14, запрещает прохождение импульсов формирователя 15 по первому входу элемента И 14 на С-вход счетчика 13, чем запрещается дальнейшая работа реле времени 7. Одновременно конденсатор 25 разряжается через диод 24 и инверсный выход триггера 6, формируя уровень логического "0" на первом входе двухвходового элемента И 26.

При пропадании или снижении напряжения в одной из фаз А, В, С трехфазной сети или при асимметрии фаз падение напряжения на резисторе 2 нагрузки трехфазного однополупериодного выпрямителя по крайней мере один раз за период становится меньше порогового напряжения излучения светодиода транзисторного оптрона 4, что приводит к прекращению излучения светодиода и запиранию фототранзистора

7 137795 этого оптрона, чем обуславливается появление на первом выводе фототранзистора импульсов положительной полярности, воздействующих на К-вход первого RS-триггера 6 и через вход обнуления 9 реле времени 7 íà R-вход счетчика 13 этого реле. Первый такой импульс устанавливает первый RS-триггер 6 в нулевое состояние, формируя на его инверсном выходе уровень логической "1", последующие импульсы подтверждают нулевое состояние этого триггера, чем обеспечивается независимость работы устройства защиты от частоты трехфазной сети. Уровень логической "1" с инверсного выхода первого RS-триггера 6 через вход 8 запуска реле времени 7 поступает на второй вход элемента И 14 этого реле, разре- 20 шая прохождение по первому входу этого элемента импульсов, формируемых фотодиодом диодного оптрона 16 и Фор мирователем 15, на С-вход счетчика 13, который начинает заполняться. По- 25 скольку разрядность счетчика 13 выбрана так, что время его заполнения превышает период сети, а импульсы положительной полярности поступают на R-вход счетчика 13 с первого выво- 30 да фоторезистора транзисторного оптрона 4 по крайней мере один раз за период, счетчик 13 не будет заполнен до тех пор, пока не восстановится нормальный (полнофазный) режим питания. Таким образом, реле времени 7

35 может отработать свою временную уставку с появлением на его выходе 20 импульса, формируемого одновибратором 12, только после восстановления 40 полнофазного режима питания.

Переход первого RS-триггера 6 в нулевое состояние при появлении не полнофазных режимов питания вызывают также появление уровня логической

"1" на входе элемента 21 временной задержки сигнала. Если длительность неполнофазного режима питания меньше, чем интервал времени, формируемый элементом 21 задержки сигнала, то реле времени 7 отработает свою устав ку срабатывания до появления уровня логической "1" на выходе. элемента 21 временной. задержки сигнала. На выхо. де 20 реле времени 7 после отработки уставки срабатывания появится одиноч-55 ный импульс, воздействующий на S-вход первого RS-триггера 6 и устанавливающий его в единичное состояние, что

8 приводит к формированию уровня логического "0" на инверсном выходе этого триггера, запрещению дальнейшей работы реле времени 7 и разряду конденсатора 25 через диод 24 и инверсный выход RS-триггера 6. При этом, блокируется появление уровня логической "1" на выходе элемента 21 временной задержки сигнала, на первом входе элемента И 26 находится уровень логического "0", запрещающий прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 на

R-вход второго RS-триггера 29, последний сохраняет свое единичное состояние и уровень логической "1" на прямом выходе, удерживая исполнительный орган 32 во включенном состоянии, при этом отключение электропривода от сети не происходит.

Если длительность неполнофазного режима питания превышает интервал времени, формируемый элементом 21 временной задержки сигнала, то уровень логической "1" появляется на выходе элемента 21 и на первом входе двухвходового элемента И 26 до того, как реле времени 7 обеспечит перевод пер-, вого RS-триггера 6 в единичное состояние. Появление на первом входе двухвходового элемента И 26 уровня логической "1" разрешает прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 через элемент

И 26 и через элемент ИЛИ 27 íà Rвход второго RS-триггера 29, причем последний переводится в нулевое состояние первым импульсом и подтверждается в этом состоянии последующими импульсами до тех пор, пока не восстановится полнофазный режим питания и не прекратится вследствие этого формирование импульсов положительной полярности на первом выводе фототранзистора транзисторного оптрона 4.

Переход второго RS-триггера 29 в нулевое состояние приводит к формированию íà его прямом выходе уровня логического "0", чем обуславливается выключение исполнительного органа 32 и отключение электропривода от сети.

Повторный пуск электропривода до восстановления полнофазного режима питания. невозможен, так как при неполнофазных режимах питания постоянно подтверждается в нулевом состоянии

50 через третий резистор с первым выводом дополнительного источника питания, а вторым выводом — с вторым вы@одом этого источника, первый RSтриггер, R-вход которого соединен с первым выводом фототранзистора оптрона, реле времени с уставкой срабатывания, превьппающей период сети и изменяющейся пропорционально периоду сети, снабженное входом обнуления, соединенным с первым выводом фототранзистора оптрона, входом запуска, соединенным с инверсным выходом первого RS-триггера, входами питания, соединенными с выходом трехфазного однополупериодного выпрямителя и нулевой точкой сети, и выходом, соединенным с S-входом первого RS-триггера элемент начальной установки и блок запуска электропривода, усилитель, соединенный с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повьппения надежности работы защищаемого трехфазного частотнорегулируемого электропривода путем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фазного.напряжения и асимметрии фазных напряжений, отключения электропривода от сети при длительности неполнофазных режимов питания, превышающей заданный критичный для электропривода интервал времени и автоматического восстановления рабочего состояния схемы устройства после восстановления полнофаэного режима питания без отключения электропривода при длительности неполнофазных режимов питания, меньшей этого интервала, оно дополнительно снабжено элементом временной задержки сигнала, двухвходовым элементом И, двухвходовым элементом HJIH и вторым RSтриггером, при этом вход элемента временной задержки сигнала подключен к инверсному выходу первого RS-триггера, а выход — к первому входу двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с первым выводом фототранзистора оптрона, а выход соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ, вторым входом соединен" ного с выходом элемента начальной установки схемы, а выходом соединенного с R-входом второго Rs-триггера, S-axqg.которого соединен с выходом блока запуска электропривода, а прямой выход второго R-триггера соединен с входом усилителя.

9 1З779 второй триггер 29, удерживающий в выключенном состоянии исполнительный орган 32 и запрещающий пуск электропривода.

После восстановления полнофазного режима питания реле времени 7 отрабатывает свою уставку срабатывания, переведет первый RS-триггер 6 в единичное состояние, что приведет к раз- 10 ряду конденсатора 25 через диод 24 и инверсный выход первого RS-триггера 6, на первом входе двухвходового элемента И 26 и на его выходе появится уровень логического "0", через элемент ИЛИ 27 поступающий íà R-вход второго RS-триггера 29, чем разрешается повторный запуск электропривода.

Повторный запуск осуществляется при появлении HB Выходе блока 30 запуска 20 электропривода импульса положительной полярности, воздействующего на

S-вход второго RS-триггера 29 и переводящего этот триггер в единичное состояние, обуславливающее включение исполнительного органа 32 и подключение электропривода к трехфазной сети.

Таким образом, изобретение обеспечивает защиту трехфазного частотнорегулируемого электропривода от пропадания фазы, снижения фазного напряжения и асимметрии фаз, отключая электропривод от сети при длительности неполнофазных режимов, нревьппающей заданный, критичный для электропривода, интерврл времени, и автоматически З5 восстанавливая рабочее состояние устройства защиты без отключения электропривода от сети, при длительности неполнофазных режимов, меньшей указанного интервала времени, чем повы- 40 шается надежность работы защищаемого электропривода и достигается цель изобретения.

Формула изобретения

Устройство для защиты трехфазного

45 частотно-регулируемого привода от неполнофазного режима питания, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель с выводами для подключения к фазам питающей сети, а его вы- 50 ход через последовательно соединенные первый и второй переменные резисторы соединен с нулевой точкой сети, реагирующий орган в виде транзисторного оптрона, входной свето- 55 диод которого включен параллельно первому резистору, а выходной фото-транзистор первым выводом соединен