Устройство для защиты асинхронного электропривода от аварийных токов

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к релейной защите . Цель изобретения - Повышение чзгвствительности и быстродействия завщты при пуске асинхронного электропривода. Устройство защиты содержит датчики тока 1,2, включенные фазы трехфазной сети, соединенные первыми выходами между собой и подключенные выходами к входу трехфазного мостового выпрямителя 3, источник питания 8, соединенный с вьшодами первого и второго резисторов 10, 11 - общим вьтодом устройства, со вторыми выводами третьего резистора 13 и первого потенциометра 5. Выход блока управления защиты 9, соединен с входами двух ключевых элементов 20, 21. При возникновении КоЗ. в защищаемой сети на выходе компаратора 6 устанавливается логическая единица, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 7. При перегрузке работающего асинхронного двигателя привода ток возрастает, а частота вращения падает и это приводит к исчезновению логической единшда на выходе компаратора 24. Уставка запреты остается на нижнем уровне,причем , повьшение тока двигателя выше этого уровня уставки приводит к срабатыванию защиты. 3 ило § (Л 4 СП 00 :п 00 . Фи.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК цц 4 Н 02 Н 7/08

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4306976/24-.07 (22) 21.09.87 (46) 23 ° 01,89. Бюл. У 3 (71) Донецкий политехнический институт (72) И Т.Сидоренко, К.Н.Харенич, С.В.Дзюбан и В.Б.Шевчик (53) 621. 316 ° 925 (088. 8) (56) Шуцкнй В.И. Злектропривод и электрификация подземных горных работ. — М.; Недра, 1981, с. 194-195.

Волотковский С.А. Электрификация горных. работ. -. Киев: Высшая школа, 1980, с. 194-198. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АСИНХРОННОГО ЭЛККТРОИРИВОДА ОТ АВАРИЙНЫХ ТОКОВ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения — повышение чувствительности и быстродействия. защиты при пуске асинхронного электропривода.

Устройство защиты содержит датчики тока 1,2, включенные фазы трехфазной *

„SU„„1453513 А1 сети, соединенные первыми выходами между собой и подключенные выходами к входу трехфазного мостового выпрямителя 3, источник питания 8, соединенный с выводами первого и второго резисторов 10, 11 - общим выводом устройства, со вторыми выводами третьего резистора 13 и первого потенциометра 5 ° Выход блока управления защиты 9, соединен с входами двух ключеных элементов 20, 21. При возникновении К.З. в защищаемой сети на выходе компаратора 6 устанав" ливается логическая единица, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 7. При перегрузке работающего асинхронного двигателя привода ток возрастает, а частота вращения падает и это приводит к исчезновению логической единицы на выходе компаратора 24. Уставка защиты остается на нижнем уровне причем,повьппение тока двигателя выше этого уровня уставки приводит к срабатыванию защиты. 3 ил.

1453513

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от токов короткого замыкания а также замыкания через сопро5 тивление, например, электрической дуги сетей, содержащих асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым

Ротором, для защиты этих электродвигателей от опрокидывания, перегрузки, затянувшегося или несостоявшегося пуска, кроме того, для защиты асинхронного электропривода шахтных машин и механизмов от аварийных токов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и быстродействия защиты при пуске асинхронного электропривода.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2— диаграммы изменения уставки защиты при вращающемся роторе двигателя привода; на фиг. 3 — диаграммы изменения уставки защиты при несостоявшемся пуске электродвигателя.

Устройство содержит два датчика 1 и 2 тока, включенные в разные фазы трехфазной сети и подключенные выходами к входу трехфазного мостового выпрямителя 3. При этом впервые выводы датчиков тока соединены между собой. Выход выпрямителя 3 нагружен соединенными параллельно конденсатором 4 и потенциометром 5. Средний вывод потенциометра 5 подключен к неинвертирующему входу компаратора 6, выход которого саединен с входом исполнительного элемента 7 защиты.

Устройство содержит источник 8 питания, соединенный выходом с входом блока 9 управления защиты. Положительный вывод источника 8 питания соединен с первыми выводами первого 10 и второго 1 1 резисторов. Отрицательный вывод источника питания являет- 45 ся общим выводом 12 устройства и подключен к вторым выводам третьего резистора 13 и первого потенциометра

14 а также к общим анодам диодов мостового выпрямителя 3 ° Первые точ- 50 ки резистора 13 и потенциометра 14 соединены с вторыми выводами резисторов соответственно 10 и 11 и подключены к анодам диодов соответственно 15 и 16. Катод диода 16 соеди- 55 нен с анодом третьего диода 17. Между катодом диода 16 и общим выводом

12 устройства включены соединенные параллельно первый конденсатор 18 и четвертый резистор 19. Параллельно резистору 13 включен первый ключевой элемент 20. Между средним выводом первого потенциометра 14 и общим выводом 12 устройства подключен второй ключевой элемент 21. Входы ключевых элементов 20 и 21 соединены с выходом блока 9 управления защиты.

Блок 9 управления защиты содержит датчик 22 тока привода, соединенный вторым выводом с общим выводом 12 устройства. Первый вывод датчика 22 скорости соединен через диод 23 с неинвертирующим входом первого компаратора 24 блока 9 управления и через интегрирующую цепь 25 с неинвертирующим входом второго компаратора

26 блока 9 управления. Выходы обоих компараторов 24 и 26 через логический элемент ИЛИ 27 подключены к выходу блока 9 управления. При этом выход компаратора 24 соединен с его неннвертирующим входом через диод

28 и резистор 29. Инвертирующие входы компараторов 24 и 26 соединены со средними выводами потенциометров соответственно 30 и 31, крайние выводы которых подключены к выходу источника 8 питания. При этом величины сопротивлений резисторов 10 и 11 равны между собой. Потенциометр 14 выбирается из расчета, что сопротивление соединенных параллельно резистора 19 и потенциометра 14 равно сопротивлению резистора 13.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства на резис-: торе 13 устанавливается напряжение

13, соответствующее верхнему уровню установки. На конденсаторе 18 напряжение 0 18 экспоненциально повышается до уровня U 13 по мере ааряда конденсатора 18. Поскольку устройство включается одновременно с включением защищаемого электропривода, то при состоявшемся пуске датчик 22 скорости формирует импульсы, амплитуда и час тота которых пропорциональны частоте вращения ротора электродвигателя защищаемого привода. Эти импульсы подеются на анод диода 23 и на вход интегрирующей цепи 25. (В качестве интегрирующей цепи 25 может служить цепь, состоящая из соединенных последовательно резистора и конденсатора; при этом параллельно конденсатору з 145351 подсоединен ключевой транзистор, база которого является входом интегрирующей цепи). Положительные полуволны выходного напряжения датчика 22 ско5 рости сбрасывают интегрирующую цепь

25. В результате, на ее выходе формируются пилообразные импульсы U 25, которые сравниваются компаратором

26 с напряжением U 31, снимаемым с потенциометра 31. При вращающемся роторе двигателя величина импульсов

U 25 не достигает напряжения U 31, поскольку амплитуда их обратно пропорциональна частоте вращения ротора.

В результате, на выходе компаратора

26 установлен "0".

Положительные полуволны выходных напряжений датчика скорости (U 23) с катода диода 23 подаются. на неинвертирующий вход компаратора 24, где сравниваются с напряжением U 30, снимаемым с выхода потенциометра 30.

Величина напряжения U 30 устанавливается соответствующей такой ско- 25 рости привода, начиная с которой пусковой ток двигателя (при пуске) начинает интенсивно снижаться до величины номинального тока. При достиже-.. нии импульсами U 23 величины напряжения U 30 на выходе компаратора 24 устанавливается "1" и этот компаратор самоблокируется по цепи: резистор 29 — диод 28. Выходное напряжение компаратора 24 включает ключевые элементы 20 и 21. При этом ключ 20 шун35 тирует резистор 13, а ключ 21 шунтирует часть потенциометра 14 (между средним и вторым его выводами). В результате конденсатор 18 начинает разряжаться через резистор 19 до величины падения напряжения на потенциометре 14 (между первым и средним его выводами). Интенсивность разряда конденсатора 18 определяется сопро45 тивлением резистора 19 и не зависит от сопротивления потенциометра 14, поскольку конденсатор 18 подключен к нему через диод 16, Напряжения, снимаемые с резистора 13 и конденсатора 18 (U 13 и U 18), совместно формируют уставку срабатывания защиты. При этом на начальной стадии пуска привода, в зоне пусковых токов, уставка формируется напряжением на резисторе 13 (верхний уровень уставки). С появлением сигнала на выходе блока 9 управления уставка формируется напряжением на конденса3 а торе 18. При этом она экспоненциально снижается до величины падения напряжения на незашунтированной части потенциометра 14 (фиг.2, нижний уровень уставки).

Предлагаемое устрокство позволяет изменять уставку защиты в соответствии с изменением тока исправного электродвигателя привода. Напряжение

U 5, снимаемое с потенциометра 5, пропорционально реальному току двигателя (привода). Оно сравнивается с уставкой U, посредством компаратора 6. При отсутствии аварийной ситуации уставка U, вьппе напряжения U 5 и защита не срабатывает.

Закон изменения уставки, реализуемый предлагаемым устройством, позволяет поддерживать примерно одинако-, вым превьппение напряжения U>,> над напряжением U 5 в течение всего времени работы привода.

При возникновении замыкания в защищаемой сети электропривода напряжение U 5 превьппает уставку. На выходе компаратора 6 устанавливается

"1", что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 7 защиты.

При перегрузке работающего асинхронного двигателя привода его ток возрастает, а частота вращения (амплитуда напряжения, снимаемого с датчика 22 скорости падает). Но это не приведет к исчезновению "1" на выходе компаратора 24, поскольку он самоблокирован. Поэтому уставка защиты (U ) остается на никнем уровне. Повышение тока двигателя вьппе этого уровня уставки приводит к срабатыванию защиты.

В случае несостоявшегося пуска при включении двигателя, импульсы на выходе датчика скорости привода не формируются. Интегрирующая цепь при этом не сбрасывается и формирует возрас-. тающее во времени напряжение U 25 (фиг.3),,которое, достигнув значения напряжения U 31, приводит к срабатыванию комнаратора 26. его выходное напряжение через элемент HJIH 27 включает ключевые элементы 20 и 21, чем изменяет уставку защиты до нижнего уровня, соответствующего номинальному рабочему току электродвигателя, Поскольку электродвигатель при этом обтекается повьппенными (пусковыми) токами, понижение уставки приводит к срабатыванию защиты;

5 14535 Положительный эффект предлагаемого устройства в сравнении с иэвестным заключается в повышении чувствительности и быстродействии защиты при пуске привода. Уставка предлагаемого

5 устройства защиты изменяется не скачкообразно, а плавно. При этом закон изменения уровня уставки приближен к закону изменения тока электродвига- 10 теля (привода) при выходе его на естественную характеристику. В отли. чие от известного устройства1уровень уставки изменяется не по команде реле

: времени (через 6-10 с с момента нача- 15 ла пуска привода), а при достижении

; скорости привода при пуске определен ного значения, начиная с которого ток двигателя интенсивно снижается.

: Это понижает зону низкой чувствитель- 20, ности защиты при пуске, позволяет реагировать на относительно невысокие . величины аварийных токов„ вызванных,, например, замыканиями через электрическую дугу (что представляет опас- р5 ность взрыва или пожара в угольной пихте) .

Формула изобретения

Устройство для защиты асинхронного электропривода от аварийных токов, содержащее датчики тока с выводами для включения в фазы трехфазной сети и соединенные первыми выводами между собой два резистора, исполнительный . элемент, блок управления защиты, подключенный входом к выходу источника питания, а выходом — к входу двух ключевых элементов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше40 ния быстродействия и чувствительности защиты во время пуска электропривсща, оно дополнительно снабжено двумя потанциометрами, двумя конденсаторами, третьим и четвертым резисторами, тремя диодами, компаратором и трехфазным мостовым выпрямителем, при этом первые выводы первого и второго резисторов соединены между собой и подключены к положительному выводу источника питания, вторые выводы третьего резистора и первого потенциометра подсоединены 1 к отриl

13 6 цательному выводу источника питайия, являющемуся общим выводом устройства, первые выводы третьего резистора и первого потенциометра соединены с вторыми выводами соответственно первого и второго резисторов и анодамн соответственно первого и второго диодов, катод второго диода соединен с анодом третьего диода, катод которого соединен с катодом первого диода и подключен к инвертирующему входу компаратора, соединенного выходом с входом исполнительного элемента, параллельно третьему резистору подключен первый ключевой элемент, между средним выводом первого потенциометра и общим выводом устройства подключен второй ключевой элемент, между катодом второго диода и общим выводом устройства включены соединенные параллельно первый конденсатор и четвертый резистор, при этом выводы датчиков тока подключены к входу мостового выпрямителя, общие аноды диодов которого соединены с общим выводом устройства, на выходе выпрямителя включены соединенные параллельно вто рые конденсатор и потенциометр, подключенный средним выводом к неинвертирующему входу компаратора, а блок управления защиты выполнен в виде датчика скорости электропривода,двух диодов, резистора, двух потенциометров, интегрирующей цепи и двух компараторов, которые подключены выходами к логическому элементу ИЛИ, два потенциометра подключены к выходу источника питания, а их средние выводы соединены с инвертирующими входами соответствующих компараторов, при этом первый вывод датчика скорости соединен с общим выводом устройства, второй его вывод подключен через первый диод к неинвертирующему входу первого компаратора блока управления и через. интегрирующую цепь к неинвертирукицему входу второго компаратора, выход первого компаратора соединен с его неинвертирукицим входом через резистор и второй диод, при этом выход логического элемента

KIH является выходом блока управления.

1453513

Vgg

Составитель Т.Щеголькова

Техред И.Дидык Корректор Н.Король

Редактор Н.Лазаренко

Заказ 7294/51

Подписное

Тираж 605

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

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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