Способ защиты от перегрузки асинхронных электродвигателей

 

Изобретение относится к электротехнике , предназначено для защиты электродвигателей от перегрузки и в частности для защиты от перегрузки асинхронных электродвигателей много-. двигательного электропривода. Цель изобретения - повышение надежности и селективности защиты электродвигателей от перегрузки и расширение области применения на многодвигательный электропривод. Это достигается тем, что в способе защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки по токам высших гармоник, основанном на измерении выходных параметров трансформатора тока, включенного в статорную цепь электродвигателей, дополнительно йочастотно во всем спектре частот, определенном индуктивностями статорных и роторных обмоток электродвигателей в динамическом режиме , их емкостями относительно корпуса и скольжения роторов от номинальных до критических величин, измеряют амплитуды высших гармоник тока и при достижении амплитуды определе:нной гармоники, выбранного уровня с запускают прибор измерения времени, а по частотно-временной характеристике электродвигателей и по частоте гармоники, находящейся в резонансе, выбирают допустимую выдержку времени, по истечении которой, если не прекращается действие этой высшей гармоники , отключают электродвигатель от источника энергии. 5 ил. i (Л 4 СО о: СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК аа (и) (58 4 Н 02 H 7/08 у.

i 6-„ (Ф

\ i.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕВАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4104367/24-07

f (22) 30.05.86 (46) 07.1! 88. Бюл. В 4! (71) Донецкий политехнический институт (72) И. И. Коваленко, В.И.Чернышев и О.И.Коваленко (53) 621.316.925(088.8) (56) Гимоян Г.Г. Релейная защита горных электроустановок. И.: Недра, 1978, с. 240-251, Риман Я.С. Защита электрических установок угольных шахт. М.: Недра, 1977, с. 142-166. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике, предназначено для защиты электродвигателей от перегрузки и в частности для защиты от перегрузки асинхронных электродвигателей много- . двигательного электропривода. Цель изобретения †. повышение надежности и селективности защиты электродвигателей от перегрузки и расширение области применения на многодвигательный электропривод. Это достигается тем, что в способе защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки по токам высших гармоник, основанном на измерении выходных параметров трансформатора тока, включенного в статорную цепь электродвигателей, дополнительно почастотно во всем спектре частот, определенном индуктивностями статорных и роторных обмоток электродвигателей в динамическом режиме, их емкостями относительно корпуса и скольжения роторов от номинальных до критических величин, измеряют амплитуды высших гармоник тока и при достижении амплитуды определе.иной гармоники. выбранного уровня запускают прибор измерения времени, а по частотно-временной характеристике электродвигателей и по частоте гармоники, находящейся в резонансе, выбирают допустимую выдержку времени, по истечении которой, если не прекращается действие этой высшей гармоники, отключают электродвигатель от источника энергии. 5 ил.!

43б 175

Изобретение относится к электро" технике и предназначено для защиты электродвигателей от перегрузки, в частности для защиты от перегрузки

) асинхронных электродвигателей многодвигательного электропривода.

Бель изобретения — повышение надежности и селективности защиты асинхронных электродвигателей от перегрузки и расширение области примене—

;ния на многодвигательный электропри, вод.

На фиг. 1 изображено устройство

,для реализации способа; на фиг.2—

; физическая схема связи первичной и вторичной цепей асинхронного электродвигателя; на фиг.3 — схема замещения

f асинхронного электродвигателя; на ! фиг.4 — зависимость резонансной час- 2О

1 .; тоты высшей гармоники от скольжения ротора; на фиг.5 — частотно-временная характеристика защиты электродви— гателей от перегрузки, Электродвигатели 1-3 подключены к 25 шинам источника 4 энергии с помощью выключателя 5, содержащего трансформатор тока 6, во вторичную цепь которого через резонансный контур, состоящий из конденсатора 7 и перемен- 3О ной индуктивности 8, подключен измеритель 9 амплитуд токов высших гармоник.

Способ осуществляется следующим образом.

Асинхронный электродвигатель представляет собой систему двух (или в общем случае нескольких) электромагнитно связанных контуров статора и ротора (фиг.2). Статор асинхронного 1о электродвигателя включен в сеть с заданным напряжением V< и постоянной частотой f . Под действием приложенного напряжения по обмотке статора проходит ток I и. создает вращающийся магнитный поток Р, основная часть которого Ф вЂ” сцепления с обмоткой статора и ротора, а небольшая часть

Ь; — с обмоткой статора, Фд- — с обмоткой ротора. О

Потокам рассеивания Фг и ф - со1 2 ответствуют индуктивности рассеивания обмоток,статора L< и ротора I.2 и их индуктивные сопротивлениях

2Я L„ и х2 = 25 f< SL 2S ..Индуктив. Р 5 ное сопротивление ротора х2< выражают через сопротивление его обмотки в неподвижном состоянии х2 и через

S скольжение ротора, т.е. х2з = х2,>. ражаем приведенное сопротивление изо2 ляции ротора R = k R> и емкость,, роС тора относительно з емли . С

Р k7

Из схемы замещения (фиг.3) видно,, что она представляет собой контур

R, L, С, в котором индуктивность

L„k 81 2(l" 25

L=L

+

k 5

2Я

I, ф

rpe L — индуктивность намагничивания, и емкость

С,С СС

С=

С. (2)

С +С„ kС +С„

При высоком сопротивлении изоляции обмоток электродвигателя можно считать R — и тогда активное сопротивление контура определяется

7 2 rî

+- — — — г — =1+

r + k r< га

+ (3)

1 э

1 2 -О где r — активное сопротивление намагничивающего контура, учитываюшее потери в стали.

Так как сопротивление r, o r u

k > 1, то из выражения (3) следует, что сопротивление контура К определяется сопротивлением статорной обмотки и приведенным сопротивлением роторной обмотки, -..е, невелико.

В электродвигателе вследствие отличия кривой распределения магнитной

Обмотки электродвигателя имеют емкости и сопротивления изоляции относительно корпуса соответственно статора С, К и ротора Ср, R

Для анализа работы асинхронного электродвигателя пользуются замещением (фиг.3), представляющим собой электрическую схему, в которой вторичная цепь обмотки ротора соединена с первичной обмоткой гальванически вместо магнитной связи, существующей в электродвигателе, в -которой приведенные сопротивления ротора . акl тивное r7 k г2" индуктивное х

= k x2, где k " ""коэффициент трансформации, и эквивалентное сопротивление

1- нагрузки r = r — — . Аналогич.но вы"

1436175

40 индукции вдоль зазора от синусоиды кривые, наводимые в обмотках ЗДС, отличаются от синусоидальных. В цепях, содержащих нелинейные индуктивности, даже при синусоидальных. ЭДС возникают несинусоидальные токи и несинусоидальные напряжения. При достаточной добротности контура в цепи R

Ь, С наступает резонанс высшей гармоники, частота которой совпадает с собственной частотой контура

f = — — "- (4)

2Г ГЬС

Иэ выражения (1) следует, что при неизмененных значениях индуктивностей рассеивания статора Ь, ротора

L< и намагничивания Ь индуктивность контура L зависит только от величины скольжения S ротора. Фактически индуктивности рассеивания статора

Ь, ротора L 5 и намагничивания L не являются величинами постоянными и зависят от токов, проходящих по обмотках, так как при изменении тока изменяются поля потоков рассеивания и намагничивания, но они мало изменяются при сравнительно большом изменении скольжения ротора, поэтому величина индуктивности контура изменяется в основном от величины скольжения ротора — увеличивается с ростом скольжения. При постоянной емкости С, переменной индуктивности Ь получает ся спектр частот высших гармоник (фиг.4) от скольжения ротора.

В диапазоне скольжения ротора от номинальной Sö до критической S„ величин снижается резонансная частота высших гармоник. По резонансной частоте высшей гармоники определяют степень перегрузки электродвигателя и по частотно-временной характеристике (фиг.5) определяют допустимое время работы электродвигателя при возникшей перегрузке.

При перегрузке одного или нескольких электродвигателей 1-3 многодвигательного электропривода (фиг.1) или одного электродвигателя, подключенного к сети 4 с помощью выключателя 5, в статорной цепи на резонансной частоте контура возникает определенная высшая гармоники, которая трансформируется трансформатором 6 тока. На вторичную цепь трансформатора 6 тока через резонансный контур, состоящий ,иэ конденсатора 7 и переменной индук тивности 8, включен измеритель 9 токов высших гармоник.

Изменяя переменную индуктивность

8 можно настроить контур во вторичной цепи трансформатора 6 тока на спектр частот высших гармоник, возникающих при перегрузке электродвигателей. Если перегружен один электродвигатель в многодвигательном электроприводе, то возникает одна резонансная частота высшей гармоники тока, а если перегружены два или несколько электродвигателей, то возникает столько же резонансных частот. По частотно-временной характеристике (фиг.5) определяют допустимое время для работы перегруженного электродвигателя, а если перегружено несколько электродвигателей и в разной степени, то определяют допустимые промежутки времени работы для каждого электродвигателя и по истечению наименьшего отключают перегруженные электродвигатели.

Преимущества предлагаемого способа наиболее проявляются в многодвигательном электроприводе. По изменению величины тока в общей цепи многодвигательного электропривода практически невозможно осуществить защиту одного перегруженного электродвигателя, а по уровню амплитуды высшей гармоники резонансной частоты он надежно защищается.

Формула изобретения

Способ защиты от перегрузки асинхронных электродвигателей, основаный на измерении параметров тока двигателей, сравнении их с заданными и выра45 ботке команды на отключение в случае,, если они длительное время отличаются от заданных, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и селек тивнос ти и расширения об50 ласти применения на многодвигательный электропривод, в качестве измеряемого параметра выбирают амплитуду высших резонансных гармоник, причем выдержку времени на отключение умень55 шают при снижении частоты резонанс ной гармоники.

1436 75

1436175

Хг

Х1

S 0

Составитель В.Зимаков

Техред И.Верес Корректор А.Обручар

Редактор С. Патрушева

Заказ 5652/51

Тираж 651

Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4