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. Это достигается за счет непосредственного сравнения преобразованных величин в блоке 3 геометрической разности (БГР) и блоке 4 арифметического суммирования (БАС), а также повышения надежности функционирования 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 осушествляется при совпадении импульсов одновибратора 12 и усилителя-формирователя 7 на входе логического элемента 13. Самоконтроль неисправностей осуществляется реагируюшим органом 17. 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sD4 Н02Н 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4166907/24-07 (22) 24.12.86 (46) 15.07.88. Бюл. № 26 (71) Невинномысское производственное объединение «Азот» (72) Л. М. Гурфинкель, А. Г. Дмитриенко и П. А. Суворов (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1029308, кл. Н 02 Н 7/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1100682, кл. Н 02 Н 7/06, Н 02 Н 3/24, 1984. (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. Это достигается за счет не„„Я0„„1410172 A 1 посредственного сравнения преобразованных величин в блоке 3 геометрической разности (БГР) и блоке 4 арифметического суммирования (БАС), а также повышения надежности функционирования 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 одновибратора 12 и усилителя-формирователя 7 фф на входе логического элемента 13. Само- С контроль неисправностей осуществляется реагирующим органом 17. 3 ил.

14

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

Целью изобоетения является повышение точности определения фазового угла между током и напряжением статора синхронной машины и повышение надежности функционирования 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, 7, первый из которых подключен через одновибратор 8 и инвертор 9 к D-триггеру 10, а второй усилитель-формирователь 7 через инвертор 11, одновибратор 12 подключен к логическому, элементу И вЂ” НЕ 13, выход которого через расширитель 14 импульсов и фильтр 15 низкой частоты подключен к исполнительному блоку 16, и реагирующий орган 17.

Блок 3 геометрической разности состоит из однофазного выпрямительного моста с разделительными диодами, включенными согласно 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 после( довательно соединенных однофазных выпрямительных мостов, причем к входу одного моста подключена вторая обмотка преобразователя 1 напряжения, а к другому вторая обмотка преобразователя 2 тока. Одни однополярные выводы блоков 3, 4 объединены, а другие подключены к входам органа 5 сравнения, выход которого соединен с входом усилителя-формирователя 7, выход которого соединен с первым входом логического элемента И вЂ” НЕ 13 и входом инвертора 11, выход которого соединен с D-входом триггера 10 и входом одновибратора 12, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И вЂ” НЕ 13.

Вход усилителя-формирователя 6 подключен к третьей обмотке преобразователя 1 напряжения, а выход соединен с входом одновибратора 8, выход которого соединен с С-входом триггера 10 и входом реагирующего органа 17, выход которого соединен с цепями сигнализации и третьим входом логического элемента И вЂ” НЕ 13, четвертый вход которого соединен с инверсным выходом триггера 10, а выход — с входом расширителя 14 импульсов, выход которого соединен с входом фильтра 15 низкой часто10172

1О !

55 ты,выход которого соединен с входом исполнительного блока 16.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал блока 3 геометрической разности зависит от угла между векторами напряжений вторичных обмоток преобразователей напряжения и тока. При угле между векторами 180 выходной сигнал максимален и равен арифметической сумме напряжений преобразователей, при нулевом угле выходной сигнал минимален и равен выпрямленному напряжению преобразователя, имеющему большее значение.

Ширина разностного (дифференциального) сигнала между блоками 4 арифметического суммирования и 3 геометрической разности на выходе органа 5 сравнения в диапазоне углов 180 — 360 пропорциональна фазовому углу между током и напряжением, подведенным к преобразователям, причем передние фронты разностного сигнала и кривой напряжения совпадают, а 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 )(фиг. 2а), и ток,например 1, подают 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 услитель-формирователь 7. В усилителяхформирователях 6 и 7 сигналы преобразуются в прямоугольные импульсы. Сформированные в усилителе-формирователе 7 импульсы подаются на первый вход логического элемента И вЂ” HE 13 и инвертор 11, где инвертируются (фиг. 2в) и подаются на вход одновибратора 12. Импульсы с усилителяформирователя 6 подаются на вход одновибратора 8, с выхода которого импульсы (фиг. 2 г) через инвертор 9 (фиг. 2д) подаются на С-вход триггера 10.

В нормальном и асинхронном режимах передний фронт синхронизирующего импульса с выхода инвертора 9 не совпадает с импульсом высокого уровня, поступающим с выхода инвертора 11 на D-вход триггера 10, поэтому триггер не переключается и на его выходе сформирован постоянный сигнал высокого уровня. В режиме обратного направления мощности (обратного тока) передний фронт синхронизирующего импульса совпадает с импульсом, поступающим íà D-вход, триггер переключается и на его выходе фор14 мируется постоянный сигнал низкого уровня (фиг. 2ж).

Импульс низкого уровня на выходе логического элемента И вЂ” НЕ 13 появляется только в том случае, когда длительность импульса одновибратора 12 (фиг. 2е) больше длительности импульса низкого уровня с усилителя-формирователя 7. 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 12. Импульс с логического элемента

И вЂ” НЕ 13 (фиг. 2з) расширяется расширителем 14 импульсов (фиг. 2и), сглаживается фильтром 15 низкой частоты (фиг. 2к) и подается на исполнительный блок 16. Использование расширителя 12 импульсов существенно повышает быстродействие устройства, так как позволяет применить фильтр

15 с незначительным запаздыванием, условия работы которого не зависят от времени совпадения импульсов на входах логического элемента И вЂ” НЕ 13.

При подаче на преобразователь тока фазного тока Ia, а на преобразователь напряжения — линейного напряжения двух других фаз, направленного в сторону отстающей фазы, т.е. U- устройство четко фиксирует асинхронный режим при угле ср между напряжением и током статора 30 и более эл. град. в сторону отставания (рекомендуемая уставка для случая синхронного двигателя). В нормальном режиме угол р обычно находится в зоне 25 — 35 в сторону опережения.

Угол между U. и 1а для нормального режима составляет 120, а для асинхронного режима (60 в сторону опережения (фиг. 3). При углах 0 — 180 устройство не срабатывает, так как в этом режиме на выходе D-триггера 10 сформирован сигнал низкого уровня (фиг. 2 ж).

Реагирующий орган 17 срабатывает при поступлении на его вход постоянного сигнала высокого или низкого уровня от одновибратора 12 и не срабатывает при поступлении импульсов.

Постоянный сигнал на выходе одновибратора 12 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, усилителеформирователе 7 или инверторе 11, приводящей к постоянному сигналу на их выходе, при неисправности в одновибраторе.

Во всех указанных случаях импульсы на выходе одновибратора 12 исчезают, что приводит к срабатыванию реагирующего органа 17, выдаче сигнала о неисправности

10172

20

Формула изобретения

4 устройства и блокировке логического элемента И вЂ” HE 13, чем и обеспечивается самоконтроль отказов.

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

Введение самоконтроля отказов при неисправностях устройства повышает надежность его функционирования.

Кроме того, устройство выявляет асинхронный режим в каждый полупериод промышленной сети, что повышает его быстродействие.

Устройство для защиты синхронной машины от асинхронного режима, содержащее преобразователь напряжения, преобразователь тока, первый и второй усилители-формирователи, первый и второй инверторы, одновибратор, логический элемент

И вЂ” НЕ, выход которого через последовательно соединенные расширитель импульсов и фильтр низкой частоты соединен с входом исполнительного блока. отличающееся тем, что, с целью повышения 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 сравнения, второй одновибратор, D-триггер и реагируюший орган, причем преобразователи напряжения и тока имеют одну первичную и две одинаковые вторичные обмотки, при этом блок арифметического суммирования выполнен в виде двух последовательно соединенных однофазных выпрямительных мостов, блок геометрической разности выполнен в виде однофазного выпрямительного моста с двумя разделительными диодами, включенными согласно с основными, причем к анодам разделительных диодов подключены выводы первой вторичной обмотки преобразователя напряжения, 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 первым входом логи1410172

Нсрмгкиьныо" Йсинкранный Режом с5ратпоео а / к

Игр

/ цнь.1 г

//оди./

//ь д " г

Р

//од@,2

/г Р (UI80

3 сйп и фз

Составитель Т. Щеголькова

Редактор А. Маковская Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 3490/52 Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета О.(:P flo делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугнская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ческого элемента И†HE и входом первого инвертора, выход которого соединен с D-вхо1 ом триггера и входом первого одновибраора, выход которого соединен с вторым вхо:,дом логического элемента И вЂ” НЕ и входом

1реагирующего органа, выход которого соедиен с третьим входом логического элемена И вЂ” HE, входы второго усилителя-формирователя подключены к выходам преобразователя напряжения, а выход соединен с входом второго одновибратора, выход которого соединен с входом второго инвертора, выход которого соединен с С-входом триггера, инверсный выход которого соединен с четвертым входом логического элемента И—

HE.