Устройство для защиты машины постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря

Союз Советских

Социалистических

Республик (tg) f003232

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено.03.03.81 (23) 3272716/24-07 (5l)N. Кл.

Н 02 Н 7/08

Н 02 К 11/00 с присоединениеи заявки РЙГвеуллустеелвй квялтвт

СССР ле аелам язабретеллй и втхритий (23) ПриоритетОпубликовано 07.03.83. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 09.03. 3 (53) УДК 621.316. .925 (088.8) Л. Я.Макаровский и В.Д. Плинер (72) Авторы изобретения у

pÌ /

/ им. В.В.Куйбышева

Куйбышевский политехнический институт (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО

ТОКА ОТ ВНУТРЕННИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ОБМОТКИ ЯКОРЯ

Изобретение относится к электромашиностроению н, в частности, к защитным устройствам машин постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря.

Известны устройства зашиты машин постоянного тока, содержащие токовое реле, соединенное с органом, реагирующим на изменение параметров при аварийных режимах 1 ).

Однако такое устройство имеет невисокую селективность и, как следствие, низкую чувствительность. Кроме того, за счет подвижных частей токового реле устройство имеет низкую надежность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для защиты машин постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря, со-. держащее токовое реле, соединенное с органом, реагирующим на изменение параметров при аварийных режимах,. который выполнен в виде трансформатора тока с двумя первичными обмотками со

2 встречным направлением тока в них, поре ключенными к внешним однополярным параллельным ветвям машины. На вторичную обмотку трансформатора тока подключено токовое реле, которое при возS никновении аварийного режима/ срабатывает и дает сигнал на отключение машины постоянного тока 2 .

Существенными недостатками этого устройства является наличие трансформа» тора тока, который помимо своих низких весогабаритных показателей, сложности и дороговизны изготовления имеет вторич ную обмотку, работающую в режиме корот кого замыкания,что снижает надежность ра боты всего устройства защиты. Кроме того, применение токового реле приводит к тому, что вероятность отказа иэ-за контактного принципа действия этого устройства высока.

Бель изобретения - повышение надежности защиты, уменьшение весдгабаритных показателей и стоимости.

1003252

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для защиты машин постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря, содержащем орган, pearsрующей на изменение параметров при аварийных режимах, входы которого подключены к внешним однополярным параллельным ветвям машины с двумя последовательно соединенными обмотками со встречиым направлением тока в них, à 10 выходы связаны с исполнительным орга% ном, выход которого соединен с последо вательно соединенными магнитным пуска телем и управляемым преобразователем мощности, орган, реагирующий на измене- 15 ние параметров при аварийных режимах, выполнен в виде четырех магнитных диодов, входные обмотки кото рых соединены попарно-последовательно и являются входами органа, реагирую- .10

mего на изменение параметров при аварийных режимах, а сами магнитные диоды соединены попарно-параллельно между собой, и выходы каждой последоватеФьно соединенной пары магнитных диодов через 5 вновь введенный операционный усилитель подключены к исполнительному органу.

На чертеже представлена схема защиты четырехполюсной машины постоянного З0 тока.

Устройство состоит из органа,реагирующего на изменение параметров при аварийных режимах, выполненного на четырех магнитных диодах 1-4, подключенных.

3S к внешним однополярныМ параллельным ветвям 5 и 6 обмотки якоря машины 7 постоянного тока. Одна пара диодов выполнена на элементах 1 и 2, а вторая пара— на элементах 3 и 4. Элементы 1 и 3 (2 и 4) соединены попарно-параллельно.

Каждая пара магнитных диодов 1,2 и 3, 4 имеет обмотки 8, 9 или 10, 1 1 со встречным направлением тока в них. Выходы магнитных диодов 1 и 2 через

45 входные р исторы 12 и 13 включены на первый вход операционного усилителя

14. Выходы магнитных диодов 3 и 4 через входные резисторы 15 и 16 вклю=;ены на второй вход операционного усилителя 14. Каждая пара магнитных дио50 дов 1,2 и 3,4 соединена последовательно. Для получения пропорциональной зависимости выходного напряжения от входного в усилителе 14 его выход связан с входом резистором 17. Выход операционного усилителя 14 включен на вход иополнительного органа 18 в качестве которого может использоваться нульорган, в частности на операционном уси- лителе. На первый вход системы 19 импульсно-фазового управления подается сигнал от источника оперативного напряжения U „д. Выход исполнительного органа 18 йодключен на второй вход блока

19 импульсно-фазового управления, который управляет бесконтактным магнитным пускателем 20, подающим питание на тиристорный преобразователь 21 мощности. Выходное напряжение преобразователя 21 мощности подается в якорную цепь машины 7 постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

При подключении первого входа блока

19 импульсно-фазового управления к истоннику оперативного напряжения 0 ><+ на выходе 19 появится сигнал, который приводит к включению бесконтактного магнитного пускателя 20 и тем самым обеспечит подачу сетевого напряжения

U сети на тиристорный преобразователь

21 мощности.

Управляя углом запаздывания зажигания, на выходе тиристорного преобразователя 21 будет появляться регулируе« мое выходное напряжение, подаваемое на якорь машины 7 постоянного тока.

При работе машины постоянного тока 7 в направлении вращения якоря "Вперед" будут проводить ток два магнитных диода

1 и 3, подключенных к внешним однополярным параллельным ветвям 5 и 6 машины 7. При отсутствии внутренних повреждений обмотки якоря машины 7, т.е. когда токи, протекающие по ветвям 5 и

6, будут одинаковой величины,в результате алгебраического суммирования на разнополярных входах операционного усилителя. 14 выходных напряжений магнитных диодов 1 и 3 на выходе усилителя будет нулевой сигнал. Второй комплект магнитных диодов 2 и 4 за счет встречного включения первичных обмоток по сравнению с их включением для маг нитных диодов 1 и 3 смещен в обратном направлении, подавая нулевой сигнал на разнополярные входы усилителя 14. Следовательно, при работе машины 7 в на правлении вращения "Вперед" магнитные диоды 2 и 4 на работу усилителя 14 влияния не оказывают. Выходной сигнал усилителя 14 нулевого значения подается на вход исполнительного органа 18. Выходное напряжение исполнительного органа 18 имеет малый уровень и не оказывает влияния на работу блока 19 импульсно-фазового управления, т.е. бесконтакт1003232

S ный магнитный пускатель 20 находится во включенном состоянии.

Реверс машины 7 постоянного тока осуществляется изменением полярности выходного напряжения преобразователя 21 5 мощности, управлением углом запаздывания зажигания. При работе машины постоянного тока 7 в направлении вращения якоря "Назад" контроль тока в ветвях 5 и 6 будет. осуществляться магнитными 10 диодами 2 и 4. По сравнению с режимом работы машины 7 в направлении вращения

Вперед" токи в ветвях 5 и 6 меняют свое направление. на противоположное за счет чего первичные обмотки 9 и 11 подмагничивают магнитные диоды 2 и

4, а обмотки 8 и 10 размагничивают магнитные диоды 1 и 3. Магнитные дио;, ды 1 и 3 смещены в обратном направлении, тока не пропускают и не оказывают 20 влияния на работу усилителя 14. При отсутствии внутренних повреждений о(мотки якоря, т.е. когда токи по ветвям

5 и 6 будут одинаковой величины, выходные напряжения магнитных диодов 2 25 и 4 имеют одинаковое напряжение по величине. Алгебраическое суммирование сигналов магнитных диодов 2 и 4 осущестйляется на входе усилителя 14-. Выходные напряжения усилителя 14 и исполни- 30 тельного органа 18 имеют нулевые значения, а исполнительный орган 18 не оказывает влияния на работу блока 19 импульсно-фазового управления.

При замыкании или обрыве витка, рас-з пайке петушка" и т.п. нарушается симметрия обмотки якоря машины 7. При вращающемся якоре такое нарушение симметрии вызывает появление токов в однополярных параллельных ветвях 5 и 6 ма- шины 7 различной величины. При работе машины 7 в направлении вращения Вперед" протекание различных токов по величине в ветвях 5 и 6 вызывает разные выходные напряжения магнитных диодов

1 и 3. Магнитные диоды 2.и 4 за счет обратного смещения не оказывают влия ния на работу операционного усилителя

14. Алгебраическая сумма различных по величине выходных напряжений магнитных диодов 1 и 3 на выходе операционного усилителя 14 приводит к появлению выходного напряжения на выходе усилителя

14 исполнительного органа 18. На вто рой вход блока 1 3 импульсно-фазового

S5 управления при аварийном режиме приходит сигнал, приводящий к отключению бесконтактного магнитного пускателя 20 и снятию сетевого напряжения с тирио4 торного преобразователя 21 мощности.

Выходное напряжение которого будет иметь нулевое значение, и машина постоянного тока 7 останавливается.

Аналогичным образом работает устройство при внутренних повреждениях обмотки якоря и вращении машины 7 в направлении Назад . При атом магнитные диоды

1- и 3 смещены в обратном направлении и не оказывают влияния на работу операционного усилителя 14. Контроль различных по величине токов в ветвях 5 и 6 осуществляется магнитными диодами 2 и 4.

B аварийном режие выходные напряжения диодов 2 и 4 имеют различные по величине напряжения, алгебраически суммируемые на входе операционного усилителя 14. Появление выходных напряжений на операционном усилителе 14 и исполнительном органе 18 также приводит к отключению бесконтактного магнитного пускателя 20, снятию сетевого напряжения с тнрнсторного преобразователя 21 мощности и остановке . машины 7.

Предлагаемое устройство для защиты машин постоянного тока от внутренних повреждений обмотки за счет выполнения

I органа, реагирующего на изменение параметров при аварийных режимах работы, в виде четырех магнитных диодов, подключенных попарно-параллельно к внешним однополярным параллельным ветвям машины постоянного тока, и операционного усилителя, имеющего пропорциональную зависимость выходного напряжения от входного, причем выходы попарно-параллельных магнитных диодов подключены

1 к двум разнополярным входам операционного усилителя, выход которого соеди« нен с входом релейного элемента, а каж-! дая пара последовательно соединенных магнитных диодов юмеет обмотку со встречным направлением тока в них,обес йечивает повышение надежности защиты ° уменьшение весогабаритных показателей и стоимости. Устройство для защиты машин постоянного тока от вйутренних повреждений обмотки якоря является статическйм преобразователем с высоким быстродействием, отключая машину на самой начальной стадии возникновения аварии. Высокая чувствительность предлагаемого устройства на практически безынерционных полупроводниковых элементах обеспечивает надежную защиту машины постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря.

7 1003

Формула изобретении

Устройство для зашиты машины постоянного тока от внутренних повреждений обмотки якоря, содержащее орган, реагируюший на изменение параметров при аварийных режимах, входы которого подключены к внешним однополярным параллель ным ветвям машины с двумя последовательно соединенными обмотками со вст- 10 речным направлением тока в них, а выходы связаны с исполнительным органом, выход которого соединен с последователь но соединенными магнитными пускателя- ми и управляемым преобразователем мош-1$ ности, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности зашиты, уменьшения весогабаритных показателей и стоимости устройства, орган, 20 реагирующий на изменение параметров при аварийных режимах, выполнен в виде четырех магнитных диодов, входные обмотки которых соединены попарно-последовательно и являются входами органа, реагирующего на изменение параметров при аварийных режимах, а сами магнитные диоды соединены. попарно-параллельно между собой, и выходы каждой последовательно соединенной пары магнитных диодов через вновь введенный операционный усидитель подключены к исполнительному органу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N Н 02 К 11/00, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

14 330713, кл. Н 02 К 11/00, 1978.

Составитель Т. Шеголькова

Редактор И. Ковальчук Tejtpeg Ж.Кастелевич. Корректор . -,p

Г. Ора

Заказ 1581/40 Тираж 615 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4