Устройство для защиты синхронной машины от асинхронного режима

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение точности определения фазового угла между током и напряжением статора синхронной машины и повышение надежности функционирования путем самоконтроля отказов при неисправностях устройства. Это достигается за счет непосредственного сравнения преобразованных величин в блоке 3 геометрической разности (БГР) и блоке 4 арифметического суммирования (БАС), а также за счет введения самоконтроля неисправностей. БГР состоит из выпрямительного моста с разделительными диодами, включенными согласно с основными, причем к анодам разделительных диодов подключены выводы преобразователя напряжения 1, а к катодам - выводы преобразователя тока 2, БАС состоит из двух последовательно соединенных мостов, к каждому из которых подключены выводы преобразователей тока и напряжения соответственно. Ширина импульса на выходе органа сравнения 5 пропорциональна фазовому углу, фиксация заданного угла осуществляется при совпадении импульсов с одновибратора 10 и инвертора 9 на входе логического элемента 11. Самоконтроль неисправностей осуществляется логическим элементом 16 и реагирующим органом 17. 3 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц 4 Н 02 Н 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4163502/24-07 (22) 19.12.86 (46) 15.07.88. Бюл. № 26 (71) Невинномысское производственное объе динение «Азот» (72) Л. М. Гурфинкель, А. Г. Дмитриенко и П. А. Суворов (53) 621.316.925 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОЙ МАШИНЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение точности определения фазового угла между током и напряжением статора синхронной машины и повышение надежности функционирования путем самоконтроля отказов при неисправностях устройства. Это достигается за счет непосредственного сравнения преобразованных величин в блоке 3 геометри„„Я0„„1410171 А1 ческой разности (БГР) и блоке 4 арифметического суммирования (БАС), а также за счет введения самоконтроля неисправностей.

БГР состоит из выпрямительного моста с разделительными диодами, включенными согласно с основными, причем к анодам разделительных диодов подключены выводы преобразователя напряжения 1, а к катодам— выводы преобразователя тока 2, БАС состоит из двух последовательно соединенных мостов, к каждому из которых подключены выводы преобразователей тока и напряжения соответственно. Ширина импульса на выходе органа сравнения 5 пропорциональна фазовому углу, фиксация заданного угла осуществляется при совпадении импульсов с одновибратора 10 и инвертора 9 на входе логического элемента 11. Самоконтроль неисправностей осуществляется логическим элементом 16 и реагирующим органом 17. 3 ил.

1410171

) l

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического выявления асинхронного . режима синхронной машины.

Целью изобретения является повышение точности определения фазового угла между током и напряжением статора синхронной машины и повышение надежности функционирования устройства путем самоконтроля отказов при неисправностях.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит преобразователь напряжения с тремя одинаковыми вторичными обмотками, преобразователь 2 тока с двумя одинаковыми вторичными обмотками, подключенные к блоку 3 геометрической разности и блоку 4 арифметического суммирования, соединенные с органом 5 сравнения, усилители-формирователи 6 и 7, на выходах которых включены логический элемент ЗАПРЕТ 8 и инвертор 9 соответственно, одновибратор 10, подключенный к логическому элементу И вЂ” HE 11, который соединен через расширитель 12 импульсов и фильтр 13 низ, кой частоты с исполнительным блоком 14, логический элемент ИЛИ вЂ” HE !5, соединенный через логический элемент И вЂ” НЕ 16 с реагирующим органом 17.

Блок 3 геометрической разности состоит пз однофазного выпрямительного моста с раз- делительными диодами, включенными corlac)in с основными. К анодам разделительных диодов подключена первая вторичная обмотка преобразователя тока, а к катодам — первая вторичная обмотка преобразователя напряжения. Блок 4 арифметического суммирования состоит из двух последовательно соединенных однофазных выпря-! мительных мостов, причем к входу одного моста подключена вторая обмотка преобразователя напряжения, а к другому вторая обмотка преобразователя 2 тока. Одни однополярные выводы блоков 3, 4 обьединены, а другие подключены к входам органа 5 сравнения, выход которого соединен с входом усилителя-формирователя 7, выход которого соединен с входом инвертора 9 и прямым входом логического элемента ЗАПРЕТ 8, выход которого соединен с входом одновибратора 10, выход которого соединен с первыми входами логических элементов И вЂ” -HE

11 и 16. Входы усилителя-формирователя 6 подключены к третьей обмотке преобразователя 1 напряжения, а выход соединен с инверсным входом логического элемента

ЗАГ1РЕТ 8, вторым входом логического элемента И -HE 11 и первым входом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 15, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И вЂ” НЕ 16, выход которого соединен с входом реагирующего органа 17, выход которого соединен с третьим входом логического элемента И вЂ” НЕ 11. Выход ин10

55 вертора 9 соединен с вторым входом логического элемента И 1И вЂ” -НЕ 15 и четвертым входом логического элемента И вЂ” НГ 11, выход которого соединен с входом расширителя 12 импульсов, выход которого соединен с входом фильтра 13 низкой частоты, выход которого соединен с исполнительным блоком 14.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал блока 3 геометрической разности зависит m угла между векторами напряжений вгоричных обмоток преобразователей напряжения и тока. При угле между вски рами 18() в > ходной сигнал максимален и равен арпфче)пиеской сумме напряжении преобразовагс IH, при нулевом угле выходной сигнал миничален и равен выпрям It íøiìó на))ряжению преобразователя, имею)нему большее зна еппс.

Ширина разностного (дифференциального) сигнала между блокачи 4 арифметического суммирования и 3 геометрической разности на выходе органа 5 сравнения пропорции )алш)а фазовому углу между током и «апряжс вием, подведенным к преобразоватсляч в диапазоне углов 180 — 360, llpHчем перс It)ll(фронты разностного сигнала н кривой напряжения совпадают, в диапазоне углов 0 180" ширина разностного сигнала обратно пропорциональна фазовому углу, при этом совпадают задние фронты разностного сигнала и кривой напряжения (фиг. 3).

Ширина и фаза разностного сигнала не зависят от абсолютной величины подводимых тока и напряжения.

Линейное напряжение, например U, и ток, например 1,подаются на входы преобразователей 1 напряжения и 2 тока, с выходов которых преобразованные напряжения подаются на входы блока 3 геометрической разности, блока 4 арифметического суммирования и усилителя-формирователя 6 напряжения. Разностный (дифференциальный) сигнал блока 3 геометрической разности и блока 4 арифметического суммирования с выхода органа 5 сравнения (фиг. 2б) подается на усилитель-формирователь 7. В усилителях-формирователях 6 и 7 сигналы преобразуются в прямоугольные импульсы. Сформированные в усилителеформирователе 6 импульсы (фиг. 2а) подаются на входы логических элементов И—

НЕ 11, ИЛИ вЂ” НЕ 15 и ЗАГ1РЕТ 8, а с выхода усилителя-формирователя 7 (фиг. 2б) —— на входы логического элемента ЗАПРЕТ

8 и инвертор 9, где инвертируюгся (фиг. 2в) и подаются на входы Ioгических элементов И вЂ” НЕ 11 и ИЛИ -HE !

5. В периоды совпадения импульсов низкого уровня на выходе усилителя-формирователя 6 и высокого уровня на выходе усилителя-формирователя 7 (фиг. 2 г) возбуждается одновибратор 10, с выхода которого импульсы (фиг. 2д) подаются на входы ло141017!

Форму.га изобретенггv

30 гических элементов И вЂ” НЕ 11 и И вЂ 1 . !6.

Импульс низкого уровня на выходе It>I ического элемента И вЂ” НЕ 11 (фиг. 2с) ц,»Iklляется только в том случае, когда дггиггльность импульса одновибратора 10 бо."»lllc длительности импульса низкого уровня . выхода инвертора 9, при этом на выходах усилителя-формирователя 6 и реагирующего органа 17 сформированы импульсы высокого уровня. Указанное состояние возникает только в случае асинхронного режима и исключено в нормальном режиме, в режиме обратного тока, при обрыве во входных цепях напряжения или тока, а также при неисправностях в устройстве.

Уставка срабатывания задается путем изменения длительности импульса одновибратора 9. Импульс логического элемента И-1

НЕ 11 расширяется расширителем 12 импульсов (фиг. 2ж), сглаживается фильтром 13 низкой частоты (фиг. 2з) и подается на исполнительный блок 14. Использование расширителя 12 импульсов существенно повышает быстродействие устройства, так как позволяет применить фильтр 13 с незначительным запаздыванием, условия работы которого не зависят от времени совпадения импульсов на входах логического элемента

И вЂ” HE 11.

При подаче на преобразователь тока фазного тока 1, а на преобразователь напряжения — линейного напряжения двух других фаз, направленного в сторону опережающей фазы, т.е. Uc., устройство четко фиксируег асинхронный режим при угле между напряжением и током статора 30 и более эл. I рад. в сторону отставания (рекомендуемая уставка для случая синхронного двигателя). В нормальном режиме угол обычно находится в диапазоне 25 — -35 в сторону опережения.

Угол между U« и 1 для нормального режима составляет-60, а для асинхронного режима ) 120 в сторону отставания (фиг. 3). При углах 180 — 360 устройство не срабатывает, так как в этот полупериод входного напряжения отсутствуют импульсы одновибратора (фиг. 2д).

В нормальном режиме на обоих входах логического элемента И вЂ” НЕ 16 совладают импульсы в течение времени прохождения импульса высокого уровня от одновибратора 10. Реагирующий орган !7 срабатывает при поступлении на его вход постоянного сигнала высокого уровня от логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 16 и не срабатывает при поступлении импульсов.

Постоянный сигнал низкого уровня на выходе одновибратора 10 появляется в случае отсутствия напряжения или тока на входе устройства, так как на выходе органа 5 сравнения нет выходного сигнала; при неисправности в органе 5 сравнения или усилителеформирователе 7, приводящей к постоянному

v игналу низкого урош я íà Ilx и|ходе; при неисправности в логическом элсмен ге

ЗА!!РЕТ, приводящей к постоянному си валу

На ЕIO ВЫХОДЕ; НРИ НЕИСПРаВНОСтИ В ОДНОв иб р а торе.

Постоянный сигнал низкого уровня на выходе. логического элемента ИЛ И--11Е 6 появляется в случае неисправности гэ i< ll,lèтеле-формирователе 6 или инверторе 9, II!IIIводящей к постоянному сигналу высокого уровня на их выходе.

Во всех указанных случаях импульсы на выходе логического элемента И вЂ” HE 16 исчезают, что приводит к срабатыванию реагирующего органа 15, выдаче сигнала о неисправности устройства и блокировке логического элемента И вЂ” HE 11, чем и обеспечивается самоконтроль отказов.

Непосредственное измерение фазового уг1а путем сравнения естественных кривых тока и напряжения в блоках геометрической разности и арифметического суммирования устраняет ошибки, вносимые sclullтелями-формирователями, что повыша T точность измерения угла. Усилитель-формирователь 6 является синхронизирующим и не участвует в определении фазового угла.

Введение самоконтроля отказов при неисправностях устройства повышает надежность его функционирования.

Устройство для защиты cHklxpoHIII)ll машины от асинхронного режима по фазовому углу между током н напряжением статора синхронной машины, содержащее преобразователь напряжения, преобразовательь тока, первый и второй усилителиформирователи, инвертор, одновибратор и логический элемент И вЂ” -HE, выход которого -крез последовательно соединенные расширитель импульсов и фильтр низкой часготы соединен с входом исполнительного блокгг, отличающееся тем, что, с целью IIQBbllkkcíIIH точности определения фазового угла между током и напряжением статора синхронной машины и повышения надежности функционирования путем самоконтроля отказов при неисправностях устройства, в него введены блок арифметического суммирования, блок геометрической разности, орган сравгцния, логический элемент ЗАПРЕТ, логический элемент ИЛИ вЂ” НЕ, второй ггогичс кий элемент И вЂ” НЕ и реагирующий оргllll, причем преобразователи напряжения и ток;I имеют одну первичную и две одинаковыс вторичные обмотки, при этом блок арифметического суммирования выполнен в ви;ц двух последовательно соединенных однофазных выпрямительных мостов, блок геометрической разности выполнен в ви;ц о гнофазного выпрямительного моста с дв мя ра.делительными диодами, включенными e()I I;è1410171

L/rp

Узаи. г

Ы о/л. е

Составитель Т. Щеголькова

Редактор A. Маковская Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 3490/52 Тира>к 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, >К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 но с основными, причем к анодам разделительных диодов подключены выводы первой вторичной обмотки преобразователя напря. жения, а к катодам — выводы первой вторичной обмотки преобразователя тока, к первому и второму мостам блока арифметического суммирования подключены другие вторичные обмотки преобразователей напряжения и тока соответственно, одни однополярные выводы блоков арифметического суммирования и геометрической разности объединены, а к другим однополярным выводам подключены входы органа сравнения, выход которого через первый усилитель-формирователь соединен с входом инвертора и прямым входом логического элемента ЗАПРЕТ, входы второго усилителя-формировате6 ля подключены к выходам преобразователя напряжения, а выход соединен с первым входом логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ, первыщ входом логического элемента И вЂ” HE u инверсным входом логического элемента

ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И вЂ” НЕ и первым входом второго логического элемента И вЂ” НЕ, выход инвертора соединен с третьим входом первого логического элемента M — НЕ и вторым входом второго логического элемента И вЂ” НЕ, выход которого соединен с входом реагирующего органа, выход которого соединен с четвертым входом первого логического элемен15 та И вЂ” НЕ.