Устройство для токовой защиты электродвигателя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее линейный преобразователь ток-напря жение , соединенный через первый выпрямитель с первым реагирующим органом, причем первыйвыпрямитель соединен через первый полупроводниковый ключ с интегратором, к -которому также подключен выход первого реагирующего органа,- причем выход интегратора подключен к второму выходному реагирующему органу, к которому также подключен через согласующий орган вькод первого выпрямителя , о тлича юще е ся тем, что, с целью повьшения быстродействия при несостоявшемся пуске электродвигателя, дополнительно введены датчик частотывращения ротора электродвигателя, второй выпрямитель сглаживающий фильтр, третий реагиру-; ющий орган, второй полупроводниковый (Л ключ и Я -цепочка, соединенные последовательно , причем ЯС -цепочка подключена к интегратору. i

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

et# !ХА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3649392/24-07 (22) 10.10.83 (46) 15.03.85. Бюл. ¹ 10 (72) С.Л. Кужеков, В.Ф. Иинаков, Г.Н. Чмыхалов, И.А. Шихкеримов и Б.Б. Аменицкий (71) Новочеркасский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 760280, Н 02 H 3/08, 1978 °

2. Паперно Л.Б. Бесконтактные токовые защиты электроустановок. И., Энергоиздат, 1983, с. 47-50. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее линейный преобразователь ток-напря жение, соединенный через первый выпрямитель с первым реагирующим

4(!) Н 02 К 17/18; Н 02 Н 7/08 органом, причем первый выпрямитель соединен через первый полупроводниковый ключ с интегратором, к .которому также подключен выход первого реагирующего органа; причем выход интегратора подключен к второму выходному реагирующему органу, к которому также подключен через согласующий орган выход первого выпрямителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия при несостоявшемся пуске электродвигателя, дополнительно введены датчик частоты вращения ротора электродвигателя, второй выпрямитель, сглаживающий фильтр, третий реагиру-, Я ющий орган, второй полупроводниковый ключ и )(С -цепочка, соединенные последовательно, причем !(С -цепочка

С:: подключена к интегратору.

i 145412 1

Цель изобретения — повышение быстродействия защиты электродвигателя при несостоявшемся его пуске.

Поставленная цель достигается 55, тем, что в устройство для токовой защиты электродвигателя, содержащее линейный преобразователь ток-напряИзобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для защиты электродвигателей и может быть использовано на электрических станциях, а также на промышленных предприятиях для защиты электрических двигателей от повреждений в результате перегрузок, а также от коротких замыканий.

Известно устройство для защиты электроэнергетической установки от перегрузки, содержащее датчик контролируемого параметра — тока и источника опорного напряжения, соединенные с входами блока выделения максимального напряжения и блока сравнения. Выход последнего связан с ключом пуска интегрирующего элемента блока временной задержки, подсоединенного к выходу блока выделения максимального напряжения. Блок задержки, в свою очередь, подключен к реагирующему органу, на выходе которого включен исполнительный механизм (5) .

Недостатком этого устройства является большая выдержка времени отключения защищаемого электродвигателя при несостоявшемся пуске (когда ротор машины остается в заторможенном состоянии). Защитное устройство при этом полностью отрабатывает время своей установки, вызывая перегрев обмоток, а следовательно, интенсивное старение изоляции машины.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для токовой ващиты электродвигателя, содержащее линейный преобразователь входного тока в напряжение, соединенный через выпрямитель с первым реагирующим органом, выход которого подключен к интегрирующему контуру, связанному с вторым выходным реагирующим. органом, причем выход выпрямителя через ключевой элемент связан с выходным реагирующим органом (2) .

Однако данное устройство также работает с большой выдержкой времени при несостоявшемся пуске.

40 жение, соединенный через первый вы- прямитель с первым реагирующим органом, причем первый выпрямитель соединен через первый полупроводниковый ключ с интегратором, к которому также подключен выход первого реагирующего органа, причем выход и55тегратора подключен к второму выходно-. му реагирующему органу, к которому также подключен через согласующий орган выход первого выпрямителя, дополнительно -введены датчик частоты вращения ротора электродвигателя, второй выпрямитель, сглаживающий т фильтр, третий реагирующий орган, второй полупроводниковый ключ и RCцепочка, соединенные последовательно, причем RC — цепочка подключена к интегратору.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — потенциальные диаграммы выходных напряжений блоков устройства.

Устройство для токовой защиты электродвигателя содержит преобразователь 1 ток-напряжение, подключенньпr через первый выпрямитель 2 к первому реагирующему органу 3, к первому полупроводниковому ключу 4 и через согласующий орган 5 †. к второму реагирующему органу 6.

Выход первого реагирующего органа 3 связан с вторым реагирующим органом 6 через интегратор 7. Датчик 8 частоты вращения ротора электродвигателя через второй выпрямитель

9 и фильтр 10 подключен к третьему реагирующему органу 11, который через второй полупроводниковый ключ 12 и RC -цепочку 13 связан с интегратором 7.

На фиг. 2 показаны напряжения на выходах соответствующих блоков. U5

U5, U55 — опорные напряжения первого, второго и третьего реагирующих органов соответственно.

Устройство работает следующим образом.

В режиме пуска защищаемого электродвигателя его первичный ток превышает свое номинальное значение. Выходное напряжение первого выпрямителя 2 в этом случае много больше опорного потенциала U5y первого реагирующего органа 3 (фиг. 2). На интервалах времени превышения этого напря жения над потенциалом инвертирующего

3 1145 входа операционного усилителя блока

3 его выходное напряжение меняет знак с отрицательного на положительный,. Отрицательно заряженный конден-. сатор интегрирующего контура 7 начинает перезаряжаться (диаграмма П на фиг. 2). Создаваемое на его зарядном резисторе падение напряжения вызывает отпирание ключа 4, через который происходит интегрирование сигнала, про- 1О порционального первичному току. Тем самым обеспечивается необходимого

1вида обратно зависимая амперсекундная характеристика защитного устройства. В оставшуюся часть полупери- 15 ода, когда выходное напряжение на выходе or,åðàöèoííoão усилителя блока

Э отрицательно, потенциал выхода интегрирующего контура уменьшается.

В целом от периода к периоду это напряжение возрастает. Его величина сравнивается вторым реагирующим органом 6 с опорным потенциалом неинвертирующего входа U<< . успешный пуск электродвигателя со-25 провождается нарастанием частоты вращения его ротора, а соответственно и входного выпрямленного сглаживающего напряжения П1 датчика 8 (например тахометра). В тот момент когда величина достигает порога срабатывания органа 11 (фиг. 3), на выходе компаратора 11 появляется положительное напряжение, переводя,щее ключ 12 в проводящее состояние.

К основному интегрирующему контуру 7 подключается дополнительная емкость, зарядно-разрядные цепи которой имеют диодную развязку с основной емкостью. Напряжение на инвертирующем входе операционной схемы 6 падает (дополнительный конденсатор вступает в работу, имея отрицательный за412 4 ,ряд). Темп нарастания выходного напряжения интегрирующего контура снижается (при неизменной кратнос ти первичного тока) — кривая Бр на фиг. 2. Такой режим соответствует временным уставкам при кратности первичного тока, равной пусковой, несколько превышающим время пуска.

Предположим, что ротор электродвигателя при его включении в сеть остается неподвижным (происходит, например, заклинивание приводного механизма). Тогда величина напряжения U как и частота вращения, остаются равными нулю. Ключ 12 сохраняет при этом непроводящее состо- . яние. Интегрирующий контур поэтому имеет малую постоянную времени за-. ряда и напряжение U z быстро достигает порога срабатывания устройства защиты П, выходной компаратора подает сигнал на отключение защищаемого двигателя в момент времени

При коротких замыканиях (величине первичного тока, большей пускового) выходное напряжение согласующего органа 5 достаточное для срабатывания защиты без выдержки времени (превьппает опорный потенциал U q).

Положительный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в повышении быстродействия защиты при несостоявшемся пуске электродвигателя. Благодаря более быстрому отключению защищаемого электродвигателя при несостоявшемся пуске исключается недопустимый перегрев обмоток, что ;величивает срок службы электродвигателя, повышает его надежность и способствует повышению надежности технологических, роцессов на предприятиях.

1145412

VJ

Фо8. 2

ВНИИПИ Заказ 1183/39 Тираж 646 Подлнслое

Фялиал ШШ "Патеат", г.Ужгород, ул.Проекткаа, 4