Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя,питаемого от преобразователя частоты,от обрыва фазы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ , ПИТАЕМОГО ОТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАС ТОТЫ, ОТ ОБРЫВА ФАЗЫ, содержащее три датчика тока,.включенные в фазы упоминутого электродвигателя, выходы которых подключены через выпрямители к фильтрам, выходы кацпого из которых подключены через элементы ИЛИ к входам первого элемента ИЛИ-НЕ иэлемента И, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к выходному элементу, отличающеес я тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения излишних срабатываний защиты при реверсивном . режиме работы эле1 тродвигателя, дополнительно введен датчик контроля напряжения на вышеупомянутом питаюшзм преобразователе частоты, выход которого подключён к дополнительно BBtyieHHOMy элементу НЕ, причем выход элемента НЕ присоединен к входам вышеупси«1янутых элементов ИЛИ.

COIO3 СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(5П Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cams

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3334799/24-07 (22) 24.08.81 (46) 07.10.83. Бюл. Р 37 (72) В.П. Крутой и В.В. Пискун (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств ВНИИПреобразователь (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 488280, кл. Н 02 Н 7/08, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 658649, кл. Н 02 Н-7/08, 1979.. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, ПИТАЕМОГО ОТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, ОТ ОБРЫВА ФАЗЫ, Содержащее тРи датчика тока, включенные в фазы упо„„SU„„1046827 мянутого электродвигателя, выходы которых подключены через выпрямители к фильтрам, выходы каждого из которых подключены через элементы ИЛИ к входам первого элемента ИЛИ-НЕ и элемента И, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к выходному элементу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения излишних срабатываний защиты при реверсивном, режиме работы электродвигателя, дополнительно введен датчик контроля напряжения на вышеупомянутом питаюшем преобразователе частоты, выход

И которого подключен к дополнительно Е введенному элементу НЕ, причем выход элемента НЕ присоединен к входам вышеупомянутых элементов ИЛИ.

1046827

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты асинхронных электродвигателей, питаемых от преобразователей частоты,при обрыве одной из Фаз электродвигателя. 5

Известно устройство для защиты асинхронного электродвигателя от обрыва фаз, основанное на исследовании несимметрии напряжения или тока, возникающей при обрыве фаз Г1 .

Работа устройства заключается в том, что насыщающиеся трансформаторы тока генерируют импульсы, которые суммируются логической схемой. При асимметрии токов во всех Фазах импульсы следуют через равные промежу"1.ки времени. В случае нарушения симметрии токов импульсы распределяются неравномерно но времени, что и Фиксируется устройством.

Недостатком устройства является то, что его действие существенно зависит от неличины нагрузки и степени несимметрии сети.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является .устройство для защиты асинхронного электродвигателя, содержащее три датчика тока, включенные в фазы электродвигателя, которые через выпрямители и фильтры подключены через эле- .менты ИЛИ к входу первого элемента

ИЛИ-НЕ и к входу элемента И, а выходы их подключены к второму элемен.ту ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входу исполнительного элемента (.2 ). 35

Недостатком известного устройства является то, что при питании асинхронного двигателя от преобразователя переменной частоты и напряжения защита отключает двигатель н режиме 40 частотного торможения. Это обусловлено тем, что при питании .асинхронного двигателя от преобразователя частоты (например,инвертора напряжения) Форма тока асинхронного двигателя сильно отличается от синусои дальной и в ней имеются провалы тока до куля, вследствие чего постоянная времени интегрирования должна быть значительной. При частотном торможении асинхронного двигателя напряже ние на выходе преобразователя частоты и его частота изменяются по примерно-пропорциональному закону

V — = const и .плавно уменьшается до у E частоты, примерно равной частоте скольжения (0,5-1 Гц). При достижении минимальных указанных значений частоты и напряжения на выходе преобразователя частоты напряжение на . 60 выходе преобразователя частоты сни-, жается, что достигается запиранием выпрямителя преобразователя частоты.

Токи в фазах асинхронного электродвигателя исчвзают неодновременно 6 вследствие их различных величин и определяются состоянием вентилей инвертора, при котором было произведено запирание выпрямителя, а также электромагнитным переходным процессом н асинхронном электродвигателе на пониженной частоте. Кроме того, постоянные времени интегрирования интеграторов имеют разброс конденсаторов, изменение н зависимости от температуры и т.д. и не могут быть строго одинаковыми. Вследствие указанных причин в логическую схему выдается ложная информация об обрыве фазы асинхронного двигателя и прои"..— ходит отключение преобразователя частоты н момент запирания выпрямителя преобразователя частоты.

Цель изобретения — повышение надежности за счет исключения срабатывания защиты при реверсивном режиме работы.

Поставленная цель достигается тем, что н устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя, питаемого от преобразователя частоты, от обрыва фазы, содержащее три датчика тока, включенные н фазы, выходы которых подключены через выпрямители к фильтрам, выходы которых через элементы ИЛИ подключены к входам первого элемента ИЛИ-НЕ и элемента И, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ-НЕ, ныход которого, подключен к выходному элементу, дополнительно введен датчик контроля напряжения на питающем преобразователе частоты, выход которого подключен к дополнительно введенному элементу НЕ, причем выход элемента НЕ присоединен к входам элементов ИЛИ.

Ua чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 частоты, вход которого через автомат 2 подключен к сети переменного тока. Преобразователь 1 частоты включает управляемый выпрямитель 3 через фильтр 4, соединенный с инвертором 5. Выход преобразонателя 1 частоты подключен к асинхронному электроднигателю 6. Ток на выходе преобразователя измеряется датчиками тока трансФорматорами тока 7-9, а напряжение преобразуется с помощью датчика 10 напряжения. Согласованное управление выпрямителей 3 и иннертором

5 преобразователя частоты осуществляется с помощью системы 11 управления, а защита преобразователя частоты осуществляет ся с помощью си стемы 12 з ащиты °

Выходы трансформаторон тока 7-9 через выпрямители 13-15 и фильтрыинтеграторы 16-1В подключены на первые три входа логической схемы 19, а на четвертый вход логической схемы

l9 подключен выход датчика 10, выдающего сигнал о наличии напряжения на

1046827 выходе преобразователя частоты. Выход логической схемы 19 подключен иа вход системы 12 защиты.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Ток каждой фазы асинхронного двигателя 6 измеряют с помощью датчиков

7-9 тока, выпрямляют с помощью выпрямителей 13-.15 и интегрируют интеграторами 16-18, а затем сформированные сигналы подают на входы логической схемы 19. При этом постоянно измеряют сигнал наличия напряжения на выходе преобразователя с помощью датчика 10. Логическая схема 19 реализует логические операции и выдает на 15 выходе 20 сигнал Логическая единица или Логический нуль в зависимости от наличия логических единиц или нулей на входах 21-24 (см. таблицу)t 20.Позиция 1 2 3 . 4 5 6 7 8 9 10

20 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0

22 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0

1 0 0 1 0 1 0 0 1 0

1 0 0 0 1 1 .0 0 0 1

24

Пример выполнения устройства, реализующего логические функции согласно таблице, приведен на фиг. 1..

Логическая схема 19 включает ре- 40 зисторы 25-27, которые включены на первые входы элементов 28-30 ИЛИ, а на вторые входы элементов ИЛИ через элемент HE 31 подключен выход датчика 10, выдающего сигнал о наличии 45 напряжения на выходе преобразователя частоты. Выходы элементов ИЛИ 2830 подключены на входы элемента И 32 и ИЛИ-НЕ 33, а выходы последних подключены к входу элемента ИЛИ-НЕ 34 0 выход которого связан с входом системы 12 защиты. Выход системы 12 защиты подключен к силовому автомату

2, при включении которого и подаче, сигнала задания в систему 11 управления преобразователем 1 частоты на выходе преобразователя частоты генерируется напряжение и частота, связанные определенным соотношением (например — = const), причем велиV чина напряжения на выходе преобразо- 60 вателя частоты пропорциональная и определяется величиной сигнала задания, подаваемого на вход системы

11 управления ° Происходит разгон электродвигателя 6 до заданной частоти. Датчик 10 вМдает на вход 21 сигнал 1, подтверждающий наличие напряжения на выходе преобразователя

1 частоты (таким устройством может быть, например, датчик напряжения, устройство, управляющее ругулятором напряжения и др.), на входах 22-24 также присутствуют логические единицы с выходов интеграторов 16-18.

На выходе логического устройства 20 присутствет логический 0" (позиция 1) . Привод нормально функционирует. В случае обрыва одной из фаз (см. таблицу, позиции 3-5) и наличия напряжения на входе 21 логической схемы 19 на выходе 20 логической схемы генерируется логическая 1, которая через систему 12 защиты отключает силовой автомат 2.

Пусть оборвалась фаза A двигателя

6, тогда будет отсутствовать единичный сигнал на первом входе элемента

ИЛИ 28, а на вторых его входах также присутствет логический 0 с выхода элемента HE 31, так как на его входе присутствует логическая 1 . Тогда на выходе элемента 28 будет 0, а на выходах элементов

29 и 30 — 1 . На выходе элемента

32 присутствует логический 0 и на выходе элемента 33 также присут- ствует логический 0 . На выходе элемента 34 генерируется логическая 1 и отключается автомат 2. При торможении привода после снижения частоты до минимальной, равной частоте скольжения, напряжение на выходе преобразователя снимается, и на выходах элементов 28-30 появляется логическая 1, которая блокирует отключение автомата 2 при неодновременном исчезновении тока в фазах двигателя и разных постоянных времени интеграторов 16-18. Исключение ложного срабатывания защиты В момент останова двигателя осуществляется за счет того, что происходит снятие напряжения на выходе преобразователя, что накладывает дополнительное ограничение с элемента HE 31 на выходы элементов ИЛИ 28-30 и происходит останов двигателя 6 без ложного отключения преобразователя 1, которое имело место при неодновременном исчезновении сигналов с интеграторов 1618 (см. таблицу).

Предложенное устройство позволяет повысить надежность работы преобразователя путем исключения ложных срабатываний схемы защиты, что исключает отключения автоматов, имеющих ограниченное число отключений, а следовательно, повышает срок их службы. При этом исключаются и дополнительные потери времени, кото"

:рые имели место при ложных отключениях, на поиск неисправности по лож ному сигналу. Уменьшение потерь вре1046827

Составитель С. Курбангалиева

Редактор И. Ковальчук Техред С.Мигунова КоРРектоР А. Тяско

Тираж б17 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий

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

Заказ 7741/51 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 мени соответственно повышает производительность приводного механизма, например, механизма сталкивания слябов при производстве проката (рабочий цикл толкателя составляет око ло 10 с).