Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки в системах с изолированной нейтралью. Целью изобретения является повышение точности и упрощение эксплуатации. Цель достигается введением в устройство второй 7 и третьей 16 схем сравнения и второго интегратора 17, что позволяет определять начало перегрузки, - а индикация напряжения регулируемоо задатчика напряжения 8 позволяет с достаточной точностью установить требуемое дпя каждого электродвигателя аначение тока перегрузки. Введение счетчика 15, фазочувствительного демодулятора 13 и первого 11 и второго 14 ключей обеспечивает необходимый диапазон времени срабатывания защиты. 2 ил. I сл tc 00 о О5 а 0UZ.t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ электротехники и предназначено для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки в системах с изолированной нейтралью. Целью изобретения является повышение точности и упрощение эксплуатации ° Цель достигается введением в устройство второй 7 и третьей 16 схем сравнения и второго интегратора 17, что позволяет определять начало перегрузки, а индикация напряжения регулируемо о задатчика напряжения 8 позволяет с достаточной точностью установить требуемое для каждого электродвигателя значение тока перегрузки. Введение счетчика 15, фазочувствительного демодулятора 13 и первого 11 и второго 14 ключей обеспечивает необходимый диапазон времени срабатывания

-- защиты. 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3758075/24-07 (22) 22.06.84 (46) 30.12.86. Вюл. Р 48 (71) Специальное проектно-конструк- " торское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственного объединения "Потенциал" (72) Б.С.Тальянский, А.А.Бучный, А.М.Гребень, Д.JI.Øâàðö, В.А.Шевелев и Г.А.Гендельман (53) 621 ° 3 16.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 993378, кл. Н 02 H 7/08, 1981.

Патент ФРГ И- 2611015, кл. Н 02 Н 3/08, 1971. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ (57) Изобретение относится к области

„SU, 1280667 А1

S5

55

1 12

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки в системах с изолированной нейтралью.

Целью изобретения является повыщение точности и упрощение эксплуатации.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки содержит из-. мерительный блок 1, состоящий иэ датчиков тока в виде трансформаторов

2 и 3, подключенных через выпрямители 4 к сумматору 5, предназначенному для получения мгновенных значений напряжения, пропорциональных току двигателя во всех трех фазах, выход которого подключен к формирователю Ь напряжения, представляющему собой амплитудный выпрямитель, преобразующий максимальное амплитудное значение напряжения в постояниое напряжение, и к первому входу второй схемы 7 сравнения, сравнивающей амплитудные значения напряжения с постоянным напряжением от регулируемого задатчика 8 напряжения, выполненного, например, на переменном резисторе и подключенного к измерительному прибору 9 напряжения. Выход фор мирователя 6 подключен к первому входу интегратора 10, второй вход которого подключен к выходу первого ключа 11 управления, служащего для изменения направления интегрирования входного напряжения. Интегратор

10 выполнен, например, на операционном усилителе с RC-цепями в охватывающем его контуре обратной связи и резисторами, через которые на вход операционного усилителя поданы его первый и второй входные сигналы.

Ключ 11 управления выполнен, например, на полевом транзисторе. Выход интегратора 10 подключен к первому входу первой схемы 12 сравнения, сравнивающей напряжение с выхода интегратора 10 с напряжением с выхода фазочувствительного демодулятора 13, предназначенного для получения знакопеременного напряжения, пропорционального напряжению на выходе регулируемого задатчика 8 напряжения, которое поступает на первый

80667 г вход фазочувствительного демодулятоФ ра 13, второй вход которого подключен к выходу второго ключа 14 управления, предназначенного для изменения знака выходного напряжения фазочувствительного демодулятора

13. Входы управляющих ключей 11 и

14 подключены к выходу схемы 12 сравнения, выход которой подключен также к счетному входу счетчика 15, предназначенного для формирования интервала времени на срабатывание защиты. Установочный вход счетчика

15 подключен к выходу третьей схемы

16 сравнения, сравнивающей напряжение с выхода второго интегратора 17 с постоянным напряжением с делителя

18 напряжения. Вход интегратора 17 соединен с выходом схемы 7 сравнения.

Выход счетчика 15 подключен к входу исполнительного механизма 19, выполненного, например, на промежуточном реле и силовом контакторе с контактами в цепи питания электродвигателя (не показан).

Устройство работает следующим образом.

Счетчик 15 находится в нулевом состоянии. Напряжения U и Б„ пропорциональные току двух фаз защищаемого электродвигателя, поступают на выпрямитель 4 с датчиков 2 и 3 тока.

С выхода выпрямителя 4 напряжения

\ 1

U д и U подаются на вход сумматора

5. Так как погружной электродвига" тель представляет собой трехфазную нагрузку с изолированной нейтралью, I то при суммировании напряжений U д

I и U, пропорциональных токам двух фаз на выходе сумматора 5 (или на выходе измерительного блока 1), получается напряжение U» максимальные значения пульсаций которого пропорциональны амплитудным значениям токов в каждой из фаз защищаемого электродвигателя.

Напряжение U с выхода измерительного блока 1 поступает на вход второй схемы 7 сравнения и на вход формирователя 6. Последний преобразует напряжение U, в постоянное напряжение Uz, величина которого пропорциональна амплитудному эначению тока наиболее нагруженной фазы электродвигателя. Параметры формирователя 6 выбраны такими, что величина пульсаций напряжения менее 1Х.

Напряжение U с выхода формировате80667.5

15

Пи

T — — - L т

U.где U и U„, — входное и выходное напряжения интегратора 10, — постоянная времени интегрирования. напряжения U„, на выходе

10 меняется от kU до ми3

U — величина опорного

Величина интегратора нус kU>, ãäå

3 t2 ля 6 поступает на вход интегратора

10. В зависимости от состояния ключа 11 (замкнут или разомкнут) интегратор 10 интегрирует напряжение UF в сторону положительных или отрицательных выходных напряжений ° Предположим, ключ 11 замкнут. Интегратор

10 интегрирует напряжение U в стоF рону положительных значений. Напряжение U,, с выхода интегратора 10 сравнивается на входах первой схемы

12 сравнения с напряжением UH на выходе фазочувствительного демодулятора 13, которое пропорционально величине опорного напряжения U pe3 гулируемого задатчика 8 напряжения.

При достижении напряжения Uö, с выхода интегратора 10 величины напряжения U на выходе схемы 12 сравнен ния напряжение У изменит знак, С1 что приведет к размыканию ключей

11 и 14, Размыкание ключей 11 и 14 приведет к изменению знака напряжения U на выходе фазочувствительного демодулятора 13 и изменению направления интегрирования интегратора 10.

Напряжение U„„ c выхода интегратора

10 начинает уменьшаться до величины, определенной напряжением U фазо9 чувствительного демодулятора 13. По достижении напряжением Uö величины н, напряжения на выходе схемы 12 сравнения напряжение U изменит знак, 1 ,.что приведет к замыканию ключей 11 и 14. Замыкание ключей 11 и 14 приводит к изменению знака напряжения и изменению направления интегри3 рования в сторону положительных напряжений, т.е. процесс повторяется.

Напряжение U „ ñ выхода схемы 12 сравнения поступает также на счетный вход счетчика 15, который предназначен для получения выдержки времени при срабатывании защиты.

Время интегрирования интегратором

10 напряжения U, пропорционального амплитуде входного напряжения Ui>

>5 напряжения регулируемого задатчика

8 напряжения, пропорциональная амплитуде номинального тока электродвигателя, k — коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами фазочувствительного демодулятора !3.

Таким образом, величина изменения напряжения U„, = 2kU> ° Входное напряжение интегратора 10 U „ = nU,ãäå п — кратность перегрузки электродвигателя.

Время интегрирования, определяемое как

U„2kU3 2k

Ur nUý и не зависит от величины опорного напряжения, а зависит только от кратности перегрузки электродвигателя. Параметры интегратора 10 выбраны такими, что частота импульсов с выхода схемы 12 сравнения, поступающих на счетный вход счетчика 15, изменяется по экспоненциальному закону, обеспечивая большие выдержки времени срабатывание защиты при малых превышениях текущего тока электродвигателя выше допустимого и малые выдержки времени при больших превышениях текущего тока электродвиг ателя выше допустимого.

Напряжение U с измерительного блока 1 поступает на вход второй схемы 7 сравнения, где сравнивается амплитудное значение этого напряжения с напряжением U от регулируемо3

ro задатчика 8 напряжения, величина которого измеряется прибором 9. В случае возникновения перегрузки (пре вышение текущего значения тока выше допустимого) напряжение U, на выходе второй схемы 7 сравнения представляет собой прямоугольные импульсы, длительность которых равна времени превышения напряжения U, над напряжением U> . Прямоугольные импульсы напряжения U г поступают на вход интегратора 17. Напряжение U c и.р выхода интегратора 17 сравнивается на входах третьей схемы 16 сравнения с напряжением U делителя 18 напря9г жений. Параметры интегратора 17 выбраны такими, что при возникновении перегрузки напряжение превышает по величине напряжение U делителя

18 напряжений. На выходе третьей схемы сравнения при возникновении перегрузки формируется напряжение

128

0, поступающее на установочный вход счетчика 15. Таким образом, вторая схема 7 сравнения, интегратор

17, делитель 18 напряжения и третья схема 16 сравнения подают сигнал на установочный вход счетчика 15, разрешающий его заполнение в случае превышения текущего значения тока выше допустимого.

При уменьшении текущего значения тока до номинального и ниже с выхода третьей схемы сравнения на установочный вход счетчика 15 поступает сигнал, устанавливающий счетчик в исходное состояние.

В случае заполнения счетчика 15 импульсами с выхода схемы 12 сравнения на его выходе формируется сигнал, управляющий исполнительным механизмом 19 и отключением электродвигателя.

Параметры интегратора и счетчика выбраны такими, что при пусках погружных электродвигателей, когда пусковые токи превышаеют в 3,5

4,5 раза значение номинального тока, не происходит ложных отключений.

При коротких замыканиях в цепи кабель - электродвигатель, когда токи короткого замыкания превышают в 7-10 раз значение номинального тока электродвигателя, счетчик 15 заполняется импульсами с выхода схемы 12 сравнения "-a время менее

0 05 с.

Таким образом, индикация напряжения регулируемого задатчика напряжения позволяет с достаточной точностью установить требуемое для каждого электродвигателя значение тока перегрузки, а подключение второй и третьей схем сравнения и второго интегратора к выходу измерительного блока позволяет определить начало перегрузки, что упрощает эксплуата, цию °

0667 6 Формула изобретения

Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки, содержащее трансформаторы тока, первичные обмотки которых включаются в фазы сети защищаемого электродвигателя, а вторичные через выпрямитель подключены .к входу сумматора, формирователь напряжения, выход которого соединен с первым входом интегратора, выход интегратора подключен к первому входу схемы сравнения, регулируемый задатчик напряжения, измеритель напряжения и исполнительный механизм, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения эксплуатации, в него дополнительно введены вторая и третья схемы сравнения, второй интегратор, фазочувствительный демодулятор, первый и второй ключи управления, делитель напряжения и счетчик, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, при этом выход сумматора подклю-. чен к входу формирователя напряжения и к первому входу второй схемы сравнения, второй вход второй схемы сравнения соединен с выходом регулируемого задатчика напряжения, входом измерителя напряжения и первым входом фазочувствительного демодулятора, выход второй схемы сравнения через второй интегратор соединен с первым входом третьей схемы сравнения, к второму входу которой подключен выход делителя напряжения, выход третьей схемы сравнения соединен с установочным входом счетчика, к счетному входу которого подключены выход схемы сравнения и входы первого и второго ключей управления, выходы которых соединены соответственно с вторым входом интегратора и с вторым входом фазочувствительного демодулятора, а выход фазочувствительного демодулятора подключен к второму входу схемы сравнения.

1280667

Составитель К.Шилан

Техред Л.Олейник Корректор А.Тяско

Редактор А.Лежнина

Заказ 7131/56 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4