Устройство для защиты от превышения частоты вращения электромашинного преобразователя

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной защиты и автоматики. Цель изобретения - повышение стабильности работы и расширение функциональных возможностей путем дополнительного контроля исправности цепи возбуждения приводного двигателя, повышение термостабильности и упрощение устройства. На двигатель 1 электромашинного преобразователя пускателем 3 подается постоянное напряжение от сети 6. Ток обмотки 5 возбуждения двигателя 1, протекающий через встречно включенный стабилитрон 19, создает на последнем напряжение, вызывающее срабатывание реле 17, включенного параллельно стабилитрону 19. Контакт 18 реле 17 обеспечивает удержание пускателя 3 во включенном состоянии. Двигатель 1 запускается, на выходе генератора 2 преобразователя появляется напряжение, поступающее на первичную обмотку 8 понижающего трансформатора 7. С вторичной обмотки 9 трансформатора 7 напряжение через LC-цепь 13 поступает на первичную обмотку 11 насыщающего трансформатора 10. Напряжения с начальных выводов вторичных обмоток 9, 12 трансформаторов 7, 10 подаются на входы первого элемента И 22, напряжения с концевых выводов тех же обмоток - на входы второго элемента И 23, а средние точки этих обмоток связаны с анодом стабилитрона 19 и катодом тиристора 16, шунтирующего обмотку реле 17. Выходные напряжения элементов И 22, 23 и через элемент ИЛИ 24 подаются на базу N-P-N-транзистора 20, коллектор которого соединен с катодом стабилитрона 19, а эмиттер - с управляющим электродом тиристора 16. При частоте вращения генератора 2 ниже допустимой на выходах элементов И 22, 23 формируются низкие потенциалы, транзистор 20 и тиристор 16 закрыты, реле 17 находится в сработанном состоянии, пускатель 3 включен. При частоте вращения генератора 2 выше допустимой на выходах элементов И 22, 23 формируются импульсы высокого потенциала, открывается транзистор 20, тиристор 16 включается, шунтируя обмотку реле 17, которое выключается и контактом 18 размыкается цепь удержания пускателя 3. Последний выключается, электромашинный преобразователь отключается от сети. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gj)g Н 02 Н 7/093

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4350243/24-07 (22) 28.12.87 (46) 07.06.90. Бюл. Ф 21 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электрических машин постоянного тока Прокопьевского завода "Электромашина" (72) А.П.Инешин, В.А.Гордовой, Я.И.Волкомирский и В.А.Купер (53) 621.316.925(088.8) (56) Электротехнический справочник.

/Под ред. П.Г.Грудинского и др. — M.:

Энергия, 1976, с.97, т.3, рис.42-13.

Авторское свидетельство СССР

И- 1206874, кл. Н 02 Н 7/093, 1986.

„„Я0„;, 1569930 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПРЕВЫШЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57)Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной зашиты и автоматики. Цель изобретения — повышение стабильности работы и расширение функциональных возможностей путем дополнительного контроля исправности цепи возбуждения приводного двигателя, повышение термостабильности и упроц ение устройства. На двига-. тель 1 электромашинного преобразователя пускателем 3 подается постоянное напряжение от сети 6. Ток обмот1569930 ки 5 возбуждения двигателя 1, протекающий через встречно включенный стабилит1 он 79. создает на последнем напряжение, вызываюцее срабатывание реле 17, включенного параллельно стабилитрону 19. Контакт 18 реле 17 обеспе-ивает удержание пускателя 3 во включенном состоянии. Двигатель 1 запускается, на выходе генератора 2 пре-10 образователя появляется напряжение, поступающее на первичную обмотку 8 понижающего трансформатора 7. С вторичной обмотки 9 трансформатора 7 напряжение через LC-цепь 13 г7оступает на перн77чную обмотку 11 насыщающего

rpa::-::сформатора 10. Напряжения с. на=.альных выводап вторичных обмоток 9

1. 2 транс ia0pl

Обмоток :- на входы вт рого элемента

И 23 =. средние точки этих обмоток стабилитрона 19 и ""ЗОбрЕтЕИНЕ ОтнОСитСЯ К ЭЛЕКтро технике и предназначено для использОвания в системах релейной защиты и автоматикиа

Дель изобретения — повышение ста-. бильности работы и расширение функциональных возможностей путем дополнительнОГО кОнтрОля исправнОсти цепи возбуждения приводного двигателя, повышение термостабжпьности и упрощение ус=ройства..

Иа фиг.,1 представлена схема устрой" тва; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие работу устройства. устройство для защиты от пре7вышения частоты воащения электпомашинного преобразователя с приводным двигателем постоянного тока и выходным синхронным генератором 2, снабженного пускателем 3 с цепью защиты и регу ятором 4 частоты вращения привоцного двигателя, включаемым последовательно обмотке 5 во"-буждения "приводгого двигателя на напряжение источника 6 питания постоянного тока, содержит понижающий трансформатор 7

15 с первичной обмоткой 8 и вторичнои обмоткой 9 с выводом средней точки, нас777цаищ п4ся трансформатор 10 с пер" вичной обмоткой 1! и вторичной обмоткатодом тиристора 16, шунтируюцего обмотку реле 17. Выходные напряжения элементов И 22, 23 через элемент

ИЛИ 24 подаются на баз n-p-и-транзистора 20, коллектор которого соединен с катодом стабилитрона 19, а эмиттер — с управляющим электродом тиристора 16. При частоте вращения генератора 2 ниже допустимой на выходах элементов И 22, 23 формируются низкие потенциалы, транзистор 20 и тиристор 16 закрыты, реле 17 находится в сработанном состоянии, пускатель

3 включен. При частоте врацения генератора 2 выше допустимой на выходах элементов И 22, 23 формируются импульсы высокого потенциала, открывается транзистор 20, тиристор 16 включается, шунтируя обмотку реле 17, которое выключается, и контактом !8 размыкается цепь удержания пускателя 3. Последний выключается, электромашинный преобразователь отключается от сети.

2 з.п.ф-лы, 2 ил, кой 12 с выводом средней точки, LCцепь 13 из последовательно соединенных дросселя 14 и конденсатора 15, ; тиристор 16 и исполнительное реле !7 с контактом 18. Первичная обмотка 8 понюкающего трансформатора 7 снабжена выводами для подключения ее на выходное напряжение синхронного генератора 2, начальный вывод вторичной обмотки 9 понижаюцего трансформатора

7 через LC-цепь 13 соединен с начальньи выводом первичной обмотки 11 насыщающегося трансформатора !0, концевой вывод которой соединен с концевым выводом обмотки 9 понижающего трансформатора 7. Контакт 18 исполнительного реле 17 снабжен выводами для включения его в цепь защиты пускателя 3. В устройстве имеются- стабилитрон 19, и-р-и-транзистор 20, первый резистор 21, первый 22 и второй, 23 двухвходовые элементы И и двухвходовой элемент ИЛИ 24. Катод и анод стабилитрона 19 служат выводами для включения его последовательно регулятору 4 частоты врацения и обмотке 5 возбуждения приводного двигателя 1 встречно напряжению питающей сети постоянного тока. Катод стабилитрона 19 соединен с первым выводом обмотки ис30

5 15699 полнительног0 реле 17, анодом тиристора 16 и первым выводом первого резистора 21, второй вывод которого соединен с коллектором и-р-и-транзистора

20, эмиттером подключенного к управляюц1ему электроду тиристора 16. Анод стабилитрона 19 связан с вторым выводом обмотки исполнительного реле

17, катодом тиристора 16 и средними выводами вторичных обмоток 9 и 12 понижающего 7 и насьпцаюц егося 10 трансформаторов. Начальный вывод вторичной обмотки 9 понижающего трансформатора

7 соединен с первым входом первого элемента И 22, второй вход которого соединен с начальным выводом вторичной обмотки 12 насьпцаюц1егося трансформатора 1О„ Концевой вывод вторичной обмотки 9 понижающего трансформатора 20

7 соединен с первым входом второго элемента И 23, второй вход которого соединен с концевым выводом вторичной обмотки 12 насыщающегося трансформатора 10. Выходы первого 22 и второго

23 элементов И соединены с входами элемента ИЛИ 24, выходом подключенного к базе и-р-п-транзистора 20.

В устройстве, кроме того, имеются диод 25, второй 26 и третий 27 резисторы. Второй вывод обмотки исполнительного реле 17 и катод тиристора 16 соединены между собой и подключены к аноду стабилитрона 19 через анод-катод диода 25, выводы средних точек вторичных обмоток 9 и 12 понижающего 7 и насыщающегося 10 трансформаторов соединены с анодом стабилитрона 19 непосредственно, а эмиттер и база и-р-и-транзистора 20 соединены с анодом стабилитрона 19 соответствен40 но через второй 26 и третий 27 резисторы.

Первый 22 и второй 23 двухвходовые элементы И выполнены каждый на резисторе 28 и диоде 29, причем первый вывод резистора 28 соединен с первым входом элемента И, первый вывод диода

29 — с вторым входом элемента. И, а вторые выводы резистора 28 и диода 29 соединены между собой и служат выходом элемента И.

В злектромашинном преобразователе синхронный генератор 2 имеет регулятор 30 стабилизации выходного напряжения генератора, выходом подключен- 55 ный к обмотке 31 возбуждения генератора 2.

Приводной двигатель 1 имеет в якорной цепи вспомогательную обмотку 32 последовательного возбуждения и обмотку 33 дополнительных полюсов.

Устройство работает следующим образом.

При включении пускателя 3 напряжение постоянного тока питаюц1ей сети 6 подается в указанной на фиг.1 полярности на параллельно соединенные цепь якоря двигателя 1 и цепь последовательно соединенных регулятора

4, обмотки 5 возбуждения двигателя и стабилитрона 19. Начальное открытое состояние регулятора 4 приводит к форсировке тока обмотки 5 возбуждения приводного двигателя, смец1ающего стабилитрон 21 в рабочем (обратном) направлении, что вызывает срабатывание исполнительного реле 17, обмотка которого через диод 25 подключена параллельно стабилитрону 19. Замыкание выходного контакта 18 реле 17 переводит пускатель 3 в режим Самопитание" например, путем шунтирования пусковой кнопки пускателя. Тиристор !6 и и-р-итранзистор 20 при этом находятся в закрытом состоянии, так как на управляющий электрод тиристора 16 и базу транзистора 20 через резисторы 26 и

27 подается запирающее напряжение смещения с выводов диода 25.

При дальнейшем нормальном развитии пуска электромашинного преобразователя на выходе его синхронного генератора 2 появляется напряжение переменного тока, величина и частота которого стабилизируются на номинальных уровнях действия соответственно регулятора 30 напряжения, нагруженного на обмотку 31 возбуждения синхронного генератора 2, и регулятора

4 частоты вращения приводного двигателя 1, нагруженного на обмотку 5 возбуждения двигателя 1. Устройство защиты при этом получает питание напряжением переменного тока номинальной частоты, подаваемым с выхода синхронного генератора 2 на первичную обмотку Я,понижающего трансформатора

7, но при этом не срабатывает, так как собственная резонансная частота

LC-цепи 13, состоящей из последовательно соединенных дросселя 14 и

Конденсатора 15, выбрана с некоторым запасом (обычно на 10Х) большей, чем номинальная величина выходного напряжения переменного тока генератора 2, В этом статическом установившемся ре1569930 жиме работы, поясняемом левой частью временных графиков (фиг.2), синусоидальное напряжение на вторичной обмотке 9 понижающего трансформатора 7 (фиг.2а), подводимое к ЬС-цепи 13, отстает по фазе от синусоидального тока (фиг.2б); протекаюц|его через

LC-цепь 13 по первичной обмотке 11 насьпцаюц|егося трансформатора 10, на . вторичной обмотке 12 которого в моменты прохождения тока LC-цепи 13 через нулевые значения наводятся, как в пик-трансформаторе, короткие разнополярные импульсы напряжения (фиг,2в),>5

Ввиду временного несовпадения интервалов положительных полуволн напряжения вторичной обмотки 9 (фиг.2а)и моментов появления импульсов положительной полярности напряжения вторичной обмотки 12((фиг.2б) два двухвходовых элемента И 22 и 23 имеют каждый на своем выходе сигнал низкого уровня ,(фиг.2г).,Диоды элемента ИЛИ 24 закрыты (фиг.2д), что приводит к запира-25 нию п-р-г,-транзистора 20, коллекторное напряжение которого (фиг:.2е ) еовпадает с напряжением на обмотке включенного исполнительного реле 17„

ЗО

Устройство защиты срабатывает и . отключает реле 17 и пускатель 3 электромашинного преобразователя, если частота вращения приводного двигате ля 1 превышает номинальное значение, опасное по условиям механической прочности для вращающихся частей якоря двигателя 1 и ротора синхронного генератора 2, что возникает, например при неисправности регулятора 4, через- 40 мерно уменьшающего ток .в цепи ббмотки 5 возбуждения двигателя l. При этом (правая часть временных графиков, фиг.2) синусоидальное напряжение вторичной обмотки 9 понижающего тран- 45 сформатора 7 (фиг.2а) опережает по фазе синусоидальный ток (фиг,2б) LCцепи 13, что приводит к временному совпадению интервалов положительных полуволн напряжения обмотки 9 и моментов появления импульсов положительной полярноети выходной обмотки

12 насыщающегося трансформатора 10 (фиг.2в),,а также к срабатыванию элементов И 22 и 23, передающих через элемент ИЛИ 24 выходные импульсы по55 ложительной полярности (фиг.2г,д) в цепь базы п-р-и-транзистора 20. В результате импульсного отпирания транзистора 20 поступающие в цепь управляющего электрода тиристора 16 импульсы тока эмиттера транзистора 20 отпирают тиристор 16, который шунтирует обмотку реле 17 и снимает напряжение с коллекторной цепи транзистора

20 (фиг.2е). Отключейие с небольшой выдержкой времени реле 17, размыкающего выходной контакт 18 в цепи защиты пускателя 3, приводит к выключению пускателя 3 и отключению приводного двигателя 1 от питающей сети

6 постоянного тока.

В предлагаемом устройстве защиты обеспечивается повьппенная стабильность его работы. Кроме того, устройство защиты имеет расширенные функциональные возможности, так как благодаря питанию его выходной цепи от стабилитрона 19, последовательно включенного в цепь возбуждения двигателя 1, обеспечивается дополнительный контроль исправности цепи возбуждения, при этом пускатель 3 при неисправности или переполюсовке питаю— щей сети отключается уже на этапе пуска электромашинного преобразователя.

Формула изобретения

1. Устройство для зац|иты от превышения частоты вращения электромашинного преобразователя с приводным двигателем постоянного тока и выходным синхронным генератором, снабженного пускателем с цепью защиты и регулятором частоты вращения приводного двигателя, включаемым последовательно обмотке возбуждения приводного двигателя на напряжение питающей сети постоянного тока, содержащее понижающий трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с выводом средней точки, насьпцающийся трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с выводом средней точки, LC-цепь из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, тиристор и исполнительное реле с контактом, причем первичная обмотка понижающего трансформатора снабжена выводами для подключения ее на выходное напряжение синхронного генератора, начальный вывод вторичной обмотки понижающего трансформатора через LC-цепь соединен с начальным выводом первич1569930 ной обмотки насыщающегося трансформатора, концевой вывод которой соединен с концевым выводом вторичной обмотки понижающего трансформатора а конЭ

5 такт исполнительного реле снабжен выводами для включения его в цепь защиты пускателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности работы и расширения функ-10 циональных возможностей пут м пополнительного контроля исправности цепи возбуждения приводного двигателя, в устройство введены стабилитрон, п-р-п-транзистор, первый резистор, первый и второй двухвходовые элементы И и двухвходовой элемент ИЛИ, причем катод и анод стабилитрона служат выводами для включения его последовательно регулятору частоты вращения и обмотке возбуждения приводного двигателя встречно напряжению питающей сети постоянного тока, катод стабилитрона соединен с первым выводом обмотки исполнительного реле, анодом тирис- 25 тора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с коллектором п-р-п-òðàíçèñòîðà, эмиттером подключенного к управляющему электроду тиристора, анод,стабилитрона связан с вторым выводом обмотки исполнительного реле, катодом тиристора и средними выводами вторичных обмоток понижающего и насыщающегося трансформаторов, начальный вывод вто35 ричной обмотки понижающего трансфор,матора соединен с первым входом перво-, го элемента И, второй вход которого соединен с начальным выводом вторичной обмотки насыщающегося трансформатора, концевой вывод вторичной об-.; мотки понижающего трансформатора соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с концевым выводом вторичной обмотки насыщающегося трансформатора, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами элемента HJIH выходом подключенного к базе и-р-и-транзистора.

2. Устройство по п;1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения термостабильности, в него введены диод, второй и. третий резисторы, причем второй вывод обмотки исполнительного реле и катод тиристора соединены между собой и подключены к аноду стабилитрона через анод — катод диода, выводы средних точек вторичных обмоток понижающего и насыщающегося трансформаторов соединены с анодом стабилитрона непосредственно, а эмиттер и база п-р-и-транзистора соединены с анодом стабилитрона соответственно через второй и третий резисторы.

3. Устройство по и.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, двухвходовой элемент И выполнен на резисторе и диоде, причем первый вывод резистора соединен с первым входом элемента И, первый вывод диода — с вторым входом элемента И, а вторые выводы резистора и диода соединены между собой и служат выходом элемента И, 1569930

Составитель 0.Орлов

Редактор О. Головач Техред g. Ходанич Корректор А. Обручар

Заказ 1455 Тираж 476 Подписное

ВНЯЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101