Устройство для защиты бесщеточной синхронной машины

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (1Ц 729727 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 211277 (21) 255б 943/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (51)М. Кл.2

Н 02 Н 7/06

Н 02 Н 7/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 2504.80. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 30 . 04. 80 ($3) УДЯ 621 ° 316 ° .925(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А. Бирюков и С. Я. 1риншпан (7! ) Заявитель

Центральное проектно-конструкторское и технологическое бюро крупных .электрических машин (54) уСтрОйСтБО gal 3nqnma БЕС(ЕтОЧНОй СИНКРОННОй

МАЛИНЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты бесщеточных синхронных машин от повреждений в роторных цепях и повышенных токов в статорных цепях при перегрузках или длительном асинхронном ходе.

Известны устройства защиты синхронных машин от перегрузок в статор-1О ной цепи или длительного асинхронного хода, реагирующие на изменение абсолютной величины тока статора и выполненные на электромеханических реле (1).

Однако такие устройства защиты громоздки и имеют низкую устойчивость к механическим и климатическим воздействиям. Кроме того, в асинхронных режимах, вызванных, например, обрывом цепи возбуждения, чувствительность защиты оказывается недостаточной.

Известны также устройства защиты синхронных машин, выполненные на полупроводниках (2) .

Эти устройства свободные от указанных недостатков защит на электромеханических реле.:

Однако устройства защиты как. на электромеханических реле, так и на полупроводниках не чувствительны к повреждениям в роторной цепи бесщеточной синхронной машины. Так при пробое одного из вентилей вращающегося выпрямителя и наличии автоматического регулятора возбуждения, ток возбуждения в первый момент уменьшается в 3-4 раза, а затем восстанавливается регулятором до требуемой величины. В этом случае оставшиеся в работе вентили выпрямителя и фазы воЬбудителя перегружаются и через довольно непродолжителbное время могут выйти из строя. Нри отсутствии автоматического регулятора статорный ток увеличивается. Однако (особенно при неполной нагрузке машины}, он, как правило, остается меньше уставки защиты, обычно принимаемой не менее

1,5 — кратной от величины номинального тока статора. Кроме того, при выходе иэ строя одного из вентилей с разрывом цепи ток возбуждения вообще меняется незначительно, а возбудитель и оставшиеся в работе вентили перегружаются и также могут выйти из строя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для защиты бесщеточной синхронной машины, содержащее датчик тока, включенный в цепь. обмотки воэбуж729727 дения возбудителя, согласующий трансформатор, первичная обмотка которого подключена к датчику, а вторичная к потенциометру регулировки амплитуды входного сигнала, конденсатор филь тра, пороговый элемвит, усилитель, элемент временной задержки с потенциОметрОм регулировки длительности задержки и исполнительный элемент (3).

При возникновении повреждения но вращающейся части бесщеточной синхронной машины в токе возбуждения трехфазного синхронного возбудителя появляется переменная составляющая, кратная трем для трехфазной нулевой схемы выпрямления и шести — для мостовой схемы, которая используется в устройстве защиты н качестве сигнала о наличии повреждения. В токе возбуждения возбудителя могут возникать такие значительные по амплитуде низкочастотные (по отношению к сигналу повреждения) переменные составляющие, вызванные, например, пульсирующей или резкопеременной нагрузкой. Поэтому устройство защиты вйполнено так, что оно не реагирует на низкочастотную часть спектра сигнала повреждения, чтобы избежать ложных срабатываний защиты.

Таким образом, известное устройство защиты чувствительно лишь к одному виду аварий, а именно к повреждениям н роторной цепи бесщеточной синхронной машины.

Для повышения надежности путем обеспечения защиты как по роторным, так и по статорным цепям бесщеточной синхронной машины предлагаемое устройство для защиты бесщеточной синхронной машины, содержащее датчик тока, включенный в цепь обмотки возбуждения и последовательно соединенный с ним формирователь сигнала о повреждении в роторной цепи, усилитель с пороговым элементом на входе, подключен. ный через элемент временной задержки к исполнительному элементу, дополнительно снабжено датчиком тока, включенным в цепь статора, последовательно соединенным с ним формирователем сигнала по току статора и элементом

ИЛИ при этом оба формирователя подключены к усилителю с пороговым элементом на входе через элемент ИЛИ

На чертеже дана блок-схема предлагаемого. устройства.

В предлагаемом устройстве обмотка возбуждения бесщеточной синхронной машины 1 через вращающийся выпрямитель 2 получает питание от возбудителя 3 переменного тока, в цепь обмотки возбуждения которого включен датчик 4 тока ° Во вторичную обмотку трансформатора 5 тока, установленного в статорной цепи синхронной машины, включен датчик 6 -.ока. В свою очередь датчики 4 и 6 токов подключены соответственно к формирователям 7 и 8 сиг налов.

Кроме того, устройство содержит элемент ИЛИ 9, к входам которого подключены формирователи 7 и 8 сигна лов, усилитель 10 с пороговым элементом на входе, элемент 11 временной задержки и исполнительный элемент 12, устройство защиты работает следующим образом.

При возникновении повреждения B роторной цепи бесщеточной синхронной машины (пробое вентиля, появлении замыканий и перекрытий во вращающемся выпрямителе или якоре нозбудителя и т. п.) амплитуда и частота переменной составляющей тока возбуждения возбудителя изменяется. Датчик 4 тока ныделя-!

5 ет эту переменную составляющую, а формирователь 7 преобразует полученный сигнал к ниду, удобному для введения н усилитель 10. При превышении этим сигналом уровня срабатывания порогового элемента на входе усилителя 10 последний пропускает сигнал на вход элемента 11 временной задержки, который через заданный интервал времени обеспечивает срабатывание исполнитель-. ного элемента 12. Исполнительный элемент включает сигнализацию и обеспечинает при необходимости отключения синхронной машины или цепей управления возбуждением.

В случае возникновения перегрузки по цепи статора синхронной машины, в том числе длительного асинхронного хода, датчик 6 тока выделяет сигнал, пропорциональный статорному току, а формирователь 8 преобразует полученный сигнал к виду, удобному для введения в усилитель 10; После усиления сигнал о перегрузке поступает на элемент 11 временной задержки, а спустя заданное нремя — на исполнительный

4р элемент 12, который аналогично предыдущему случаю обеспечивает операции сигнализации и отключения.

Особенностью работы формирователя

7 сигнала по цепи ротора ;ляется то, что он обеспечивает пропуск на вход усилителя 10 низкочастотной части спектра сигнала, вызванной действием переходных и квазиустановиншийхся процессов типа знакопеременной или пульсирующей нагрузки. Эта низкочастотная составляющая (тока возбуждения возбудителя) поступает после усилителя на элемент 11 временнсй задержки и со своей частотой повторения осуществляет сброс элемента задержки, тем самым предотвращая срабатывание исполнительного элемента 12.

Формирователь 8 сигнала по току статора содержит фильтр, осуществляющий эффективное сглаживание ниэкочас40 тотной части спектра сигнала, что, с одной стороны, повышает чувствительность схемы при длительном асинхронном ходе, сопровождающемся колебаниями статорного тока с весьма низкой

65 частотой, с другой — препятствует

729727

Формула изобретения

Составитель Т. Г еголькова

Корректор М.Шароши

Редактор Т, Шагова Техред Н.Бабурка

Тираж 783 Подписное

Заказ 1298/48, Тираж

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР

11 30 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 л. Проектная, Филиал П ПП Патент г. Ужгород, у

° ° сбросу элемента временной задержки при различных типах нагрузки, обеспечивая срабатывание защиты в функции перегрузки по выбранной интегральной характеристике.

Логический элемент ИЛИ служит для развязки сигналов, поступающих с формирователей 7 и 8.

Устройство для защиты бесщеточной синхронной машины, содержащее датчик тока, включенный в цепь обмотки возбуждения и последовательно соединенный с ним формирователь сигнала о повреждении в роторной цепи, усилитель с пороговым элементом на входе, подключенный через элемент временной sa« держки к исполнительному элементу, .отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты как по роторньи так и йо статорным цепям- бесщеточной синхронной машины, оно дополнительно снабжено датчиком тока, включенным в цепь с атора последовательно соединенным т ок с ним формирователем сигнала по т у статора и элементом,ИЛИ, пр п и этом оба формирователя подключены к усилителю с пороговым элементом на входе

I через элемент ;ИЛИ.

И с точ ники и нформации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коваленского И. В. Релейная. защита электродвигателей высокого напрйжения, М, Энергия, 1964.

2. Михайлов В. В. Тиристоры в устройствах аварийного управления, Энер гия, 1968, с. 44-45.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2161190/07, 20 кл. Н 02 Н 7/06, 1975 (прототип).