Устройство для защиты группы электродвигателей от перегрузки по токам высших гармоник

 

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для защиты электродвигателей от перегрузки, особенно асинхронных электродвигателей многодвигательного электропривода. Целью изобретения является повышение надежности защиты от перегрузки отдельных электродвигателей многодвигательного электропривода. Цель достигается введением в устройство защиты активных полосовых фильтров 8-11, настроенных на частоты высших гармоник, соответствующие заданным уровням перегрузки электродвигателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Н 02 Н 7/08, 3/52

ГОСУДАРСТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4463486/24-07 (22) 19,07.88 (46) 07.10.90. Бюл. М 37 (71) Донецкий политехнический институт (72) И.И. Коваленко, В.И. Чернышев и О. И. Коваленко (53) 621.316.925(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1300596, кл. Н 02 Н 7/08, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1094103, кл. Н 02 Н 7/08, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ГРУППЫ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

ПО ТОКАМ ВЫСШИХ ГАРМОНИК, ЯХ,„, 1598026 А1 (57) Изобретение относится к электротехнике, предназначено для защиты электро- двигателей от перегрузки, особенно асинхронных электродвигателей многодвигательного электропривода. Целью изобретения является повышение надежности защиты от перегрузки отдельных электродвигателей многодвигательного электропривода. Цель достигается введением в устройство защиты активных полосовых фильтров 8 — 11,настроенных на частоты высших гармоник, соответствующие заданным уровням перегрузки электродвигателя. 2 з.п. ф-л ы, 1 ил.

1598026

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электродвигателей от перегрузки, в частности для защиты от перегрузки асинхронных электродвигателей многодвигательного электропривода.

Цель изобретения — повышение надежности защиты от перегрузки отдельных электродвигателей многодвигател ьного электропривода.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для защиты группы электродвигателей от перегрузки по токам высших гармоник, Устройство содержит выявительный блок 1, вход которого подключен к измерительным трансформаторам 2 тока в линии 3 питания группы электродвигателей 4, а выход через пороговые блоки 5 и блок 6 выдержки времени — к исполнительному блоку 7, Выявительный блок 1 выполнен в виде активных полосовых фильтров 8-11, входы которых присоединены через активный заграждающий фильтр 12 с ослаблением помех на частоте 50 Гц на выходе преобразователя 13 напряжения, а выходы фильтров через пороговые блоки 5 — к входам блока б выдержки времени, содержащего последовательно соединенные резисторы 14, накопительный конденсатор 15 с параллельно включенным регулируемым резистором 16, диод 17, Активные полосовые фильтры 8-11 содержат операционные усилители 18с обратными RC-связями на инвертирующих входах; ветви с резистором 19 и ветви из последовательно соединенных конденсаторов 20, узлы соединения которых объединены с выходом резисторного делителя 21.

Активный заграждающий фильтр 12 содержитдва операционных усилителя 22 и 23 с обратными связями: в первом на инвертирующем входе через резистор 24, во втором — инвертирующий вход объединен с выходом. Неинвертирующий вход усилителя 23 через Т-образный RC-фильтр 25, конденсатор 26 которого подключен к выходу, а резисторные плечи 27 включены последовательно с фазовращающей RC-цепочкой

28, подключен к выходу преобразователя 13 напряжения (к его потенциометру 29). а неинвертирующий вход первого усилителя 22 подключен к средней точке фэзовращаю.щей цепи 28.

Исполнительный блок 7 содержит отключающую катушку 30трехполюсного контактора 31 в линии 3 питания группы электродвигателей. Отключающая катушка

30 подключена к источнику оперативного напряжения через замыкающий контакт 32

40 исполнительного реле 33, включенного через транзистор 34, база-эмиттерный переход которого через стабилитрон 35 присоединен к стоку полевого транзистора

36, включенного на оперативное напряжение через резисторы 37, а затвор полевого транзистора 36 присоединен к выходу блока

6 времени.

Устройство работает следующим образо к.

Асинхронные электродвигатели представляют собой систему электромагнитных связанных контуров статора и ротора. Общие индуктивности и емкости, приведенные к статору, определяются по формулам -2s

1 + г м с с к2С, +Ср

ГдЕ Ь1s, L2s — ИНдуКтИВНОСтИ раССЕИВаНИя статора и ротора;

L< — индуктивность намагничивания двигателя;

Сс, Cp — емкости относительно земли статора и ротора;

К вЂ” коэффициент трансформации;

S — скольжение ротора.

Магнитная индукция вдоль зазоров электродвигателя отличается от синусоиды, поэтому в обмотках электродвигателей возникают высшие гармоники напряжений и токов. С ростом нагрузки на электродвигатель увеличивается общая индуктивность связанных контуров. Перегрузку электродвигателей определяют коэффициентом, равным отношению фактической нагрузки к. номинальной. Перегрузку разделяют на четыре группы: при К=1,1 — 1,2 — малая, при

К=1,2 — 1, б — средняя, при К=1,6 — 1,8 — бол ьшая, а при K=1,2-1,6 — средняя, при К=1,61,8 — большая, а при К > 1,8 возникает .опрокидывание электродвигателей. Этим перегрузкам соответствуют общие индуктивности, которые с ростом перегрузки увеличиваются L4> D> L2> L1.

Частоты резонансных гармоник определяются по формуле

1

2к ъLC

С повышением нагрузки резонансные частоты снижаются f4< fg< f2< fi. но они намного выше промышленной частоты тока

f=50 Гц. При появлении перегрузки на любом электродвигателе многодвигательного электропривода степени перегрузки будут соответствовать резонансные гармоники, амплитуды которых будут намного превышать амплитуды остальных гармоник. Эти

1598026

55 гармоники трансформируются иэ статорных обмоток электродвигателей 4 многодвигательного привода через трансформаторы 2 тока, преобразователь 13 напряжения и с потенциометра 29 подаются на вход активного заграждающего фильтра 12, Активный заграждающий фильтр 12 охвачен положительной обратной связью через второй операционный усилитель 23 с

T-образным RC-фильтром 25, настроен на частоту 50 Гц и не пропускает сигнал этой частоты на входы активных паласовых фильтров 8-11, а гармоники с частотами, соответствующими перегрузкам электродвигателей, проходят через заграждающий фильтр 12 с малым ослаблением сигнала.

Активные паласовые фильтры 8-11 с отрицательной обратной связью позволяют получать крутые амплитудно-частотные характеристики и настроены соответственно на частоты f1, fg, 1з, f4. Поэтому с наименьшим ослаблением резонансные гармоники будут проходить при малой перегрузке через 8, при средней через 9, при большой через 10 и при опрокидывании электродвигателя через 11 активные паласовые фильт; ры и при превышении их амплитуды порогового значения ток будет идти через резисторы 14 и конденсатор 15 — емкостный накопитель блока времени и диод 17.

Выбором величины сопротивлений резисторов 14 и 16 обеспечивается допустимое время работы электродвигателей при определенной перегрузке. Наибольшей она будет при малой перегрузке, так как активный паласовой фильтр 8 включен через четыре последовательно соединенные резисторы 14, при средней перегрузке меньшей, так как фильтр 9 включен через три последовательно соединенных резистора 14, наименьшей при большой перегрузке, так как фильтр 10 включен через два резистора 14 и при опрокидывании - электродвигателя время только больше нормального пуска, так как фильтр 11 включен через один резистор 14. Когда появляются различные перегрузки на различных электродвигателях, то допустимое время работы многодвигательного электропривода в этом режиме определяется наибольшей перегрузкой.

3а промежутки времени, соответствущие определенным перегрузкам, на резисторно-емкостном накопителе зарядов блока 6 времени напряжение достигает уставки срабатывания. На резисторно-емкостный накопитель блока 6 времени включен затвор полевого транзистора 36, величина тока в котором. пропорциональна напряжению на емкостном накопителе блока 6 времени. При достижении напряжения выбранной величины открывается стабилитрон 35 в база-эмиттерной цепи транзистора 34 и срабатывает исполнительное реле 33, которое своим замыкающим контактом 32 включает отключающую катушку 30, посредством которой отключается трехполюсный контактор 31 в линии питания группы электродвигателей 4.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает защиту от перегрузки одного или нескольких электродвигателей многодвигательного электропривода с допустимой выДержкой времени при данной перегрузке, широкое применение может получить в групповом высоковольтном электроприводе, в котором не допускается установка термических датчиков в обмотках из-за возможного в местах установки датчиков повреждения изоляции и перехода высоковольтного напряжения в низковольтные цепи.

Предлагаемое устройство не сложно по конструкции, поэтому может найти широкое применение для защиты многодвигательных электроприводов.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты груп и ы эл ектродвигателей от перегрузки по токам высших гармоник, содержащее предназначенный для установки в линии питания группы электродвигателей датчик така, соединенный с входом преобразователя напряжения, выход которого соединен с входом активного заграждающего фильтра, блок выдержки времени, выход которого соединен с исполнительным органом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности защиты от перегрузки отдельных электродвигателей многодвигательного электропривода, в него введены активные паласовые фильтры, настроенные на частоты высших гармоник, соответствующие заданным уровням перегрузки электродвигателя, входы которых объединены между собой и соединены с выходом активного заграждающего фильтра, а выходы через свои пороговые элементы соединены с соответствующими входами блока выдержки времени.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый активный паласовой фильтр выполнен состоящим из операционного усилителя, инвертирующий вход и выход которого соединены через цепь обратной связи, составленную из параллельно включенных резистора и двух последовательно соединенных конденсаторов, средняя точка которых соединена с выхо1598026

Составитель Г.Ермаков

Техред М.Моргентал Корректор Л.Патай

Редактор Н.Тупица

Заказ 3064 Тираж 477 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 дом резисторного делителя, вход которого является входом активного полосового фильтра, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен через резистор с нулевой шинкой, а выход операционного усилителя является выходом активного полосового фильтра.

3. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что активный эаграждающий фильтр выполнен состоящим из двух операционных усилителей, при этом вход активного заграждающего фильтра через резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, соединенного со своим выходом через резистор обратной связи, вход активного заграждающего фильтра соединен через резистор фаэовращающей RC-цепи с неинвертирующим входом первого операционного

5 усилителя, который .через конденсатор фазовращающей цепи соединен с неинвертирующим входом второго операционного усилителя и первым резисторным плечом

Т-образного RC-фильтра, второе резистор10 ное плечо которого соединено с нулевой шинкой, а конденсатор - с объединенными выходом и инвертирующим входом второго операционного усилителя, выход первого операционного усилителя является выхо15 дом активного эаграждающего фильтра.