Способ защиты электрического двигателя от перегрузки и сверхтока и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических двигателей от заклинивания при пуске.Цель изобретения - ускорение отключения электродвигателя при пуске с заклиненным ротором. Защита основана на раздельном измерении значения тока статора двигателя в каждый из полупериодов изменения электроэнергии в питающей сети. Устройство, реализующее эту защиту, содержит датчики 1 тока, формирователи 4, 5 сигналов, nponopunoHajibHbix значениям полуволн токов положительной и отрицательной полярности, формирователь 6 суммы сигналов и формирователь 11 разности сигналов полуволн тока статора. Ускоренное отключение обеспечивается тем, что дополнительно фиксируют затуха ние свободной апериодической составляющей тока статора, затем выделяют периодическую составляющую тока статора как разность положительных и отрицательных полуволн тока статора. Отключают двигатель с ускорением до истечения времени нормального пуска при недостижении указанной разностью заданного значения на тервале времени, равном периоду мкнимапъно возможной частоты вращения . ротора после затухания апериодической составлякнцей тока статора , 2 с.п. ф-лы, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

12 А1 (19) (11) (51)4 Н 02 Н 3/08 7/085

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3674698/24-07 (22) 19 ° 12.83 (46) 23.06.87. Бюл. ¹ 23 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе и

Всесоюзный научно-исследовательский и технологический институт ремстроения (72) С.Л.Кужеков, В.Ф.Минаков, Г.Н.Чмыхалов, И.А.Шихкеримов, Б.Б.Аменицкий и Е.П.Варфоломеев (53) 621.316.925 (088,8) (56) Паперно Л.Б. Бесконтактные токовые защиты электроустановок. — М.:

Энергоиздат, 1983, с.44.

Авторское свидетельство СССР № 1748629, кл. Н 02 Н 3/08, 1978. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ И СВЕРХТОКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических двигателей от заклинивания при пуске. Цель изобретения — ускорение отключения электродвигателя при пуске с заклиненным ротором. Защита основана на раздельном измерении значения тока статора двигателя в каждый из полупериодов изменения электроэнергии в питающей сети. Устройство, реализующее эту защиту, содержит датчики 1 тока, формирователи 4, 5 сигналов, пропорциональных значениям полуволн токов положительной и отрицательной полярности, формирователь 6 суммы сигналов и формирователь 11 разности сигналов полуволн тока статора. Ускоренное отключение обеспечивается тем, что дополнительно фиксируют затухание свободной апериодической составляющей тока статора, затем выделяют периодическую составляющую тока статора как разность положительных и отрицательных полуволн тока статора.

Отключают двигатель с ускорением до истечения времени нормального пуска при недостижении указанной раз" ностью заданного значения на ин- тервале времени, равном периоду минимально возможной частоты вращения . ротора после затухания апериодической составляющей тока статора. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1319132

Тп p/4и, Й LO P

Т,„— — --=М

Изб

Изобретение относится к электротехнике — релейной защите электроустановки и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства для защиты электрических двигателей от заклинивания ротора при пуске.

Цель изобретения — обеспечение ускоренного отключения электродвигателя при пуске с заклиненным ротором.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства защиты электродвигателя от перегрузки и сверхтоков; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема устройства защиты электродвигателя; на фиг. 3 — осциллограмма тока асинхронного двигателя при успешном пуске.

Устройство состоит из датчика 1 тока, выключателя 2, преобразователя 3 ток-напряжение, к которому подсоединены формирователи 4 и 5 выпрямленных сигналов, пропорциональных значениям полуволн токов положительной и отрицательной полярности, их выводы присоединены к формирователю 6 сигнала, пропорционального сумме полуволн тока статора, выход которого через элемент 7 выдержки времени на срабатывание и элемент

И 8 присоединен к органу 9 выдержки времени и реагирующему органу 10.

Формирователь 11 сигнала, пропорционального разности полуволн тока статора, присоединен к выходам формирователей 4 и 5. Выход формирователя

11 через выпрямитель 12 и компаратор

13 присоединен к управляющему входу блокирующего ключа 14, включенного параллельно входу органа 9 выдержки времени.

Частота колебаний тока периодической составляющей где м — угловая скорость вращения ротора, об/с.

Значение ы, можно вычислить путем решения дифференциального уравнения движения ротора где Т - постоянная инерции агрегата;

М„ — избыточный момент.

Продолжительность полупериода частоты колебаний периодической составляющей f„, равная в первом приолижении периоду частоты вращения ротора, равна

10 Значение Т„/2 принимается в качестве выдержки времени элемента 8, При этом в формулу для Т /2 подставляется значение игр в момент t = ÇT,„, где T„ — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока ,статора.

Выделение составляющей с переменной частотой наиболее часто производится путем получения разности ампли20 тудных сил или средневыпрямленных значений положительных и отрицательных полуволн тока статора. При успешном пуске двигателя неравенство полуволн тока обусловлено двумя причина25 ми (фиг.З): в течение времени t <

< ЗТ после включения выключателя

2 за счет апериодической составляю. щей тока статора; в течение времени

Тп

ЗТ < t < ÇT + — — за счет влияния апериодической составляющей тока ротора.

При включении двигателя с заклиненным ротором полуволны тока не оди35 иаковы лишь в течение времени t <

4 ЗТ

Поэтому для успешного различения режимов успешного пуска и пуска двигателей с заклиненным ротором необхо4О димо вводить отстройку по времени.

Выдержка времени при этом составляет ъ ЗТ„.

Значения положительной и отрицательной полуволн тока статора (фиг.1)

45 измеряют раздельно и затем формируют их разность. Разность полуволн на первом этапе процесса успешного пуска представляет собой свободную апериодическую составляющую, а после

gg затухания составляющую с переменной частотой f . Для отстройки от апериодической составляющей тока статора вводят первую выдержку времени на срабатывание t = ÇT (элемент 7). 5 Составляющую с переменной частотой сравнивают с заданным значением при помощи компаратора 13 после выпрямления выпрямителем 12. Если значение указанной составляющей в течение

1319132

30

35 интервала времени, равного периоду минимально возможной частоты враще2п Т„ ния ротора Т .= — — = — —, не преР щ вышает заданный уровень, то производят отключение двигателя с ускорением до истечения допустимого времени нормального пуска. Это обеспечивается органом 9, выдержки времени и реагирующим органом 10. Если значение f0 составляющей с частотой f> в течение интервала Тп/2 превышает заданное значение, то запрещают срабатывание защиты с ускорением, что достигается с помощью блокирующего ключа 14,вклю- 15 ченного параллельно входу органа 9 выдержки времени. Ключ 14 замыкается, если значение составляющей с частотой f> превышает заданный уровень. 20

При успешном пуске электродвигателя напряжение на выходе формирователя 6 пропорционально периодической составляющей тока промьппленной частоты и превышает его порог переключения, поэтому запускается элемент 7 времени. Одновременно на выпрямитель 12 поступает напряжение, пропорциональное разности положительных и отрицательных полуволн контролируемого тока. Если эта разность не равна нулю и превьппает напряжение переключения компаратора

13 со стабилитроном, определяющим порог переключения, то коммутатор переключается. При этом по управляющей цепи блокирующего ключа 14 проходит ток.

Срабатывание органа 9 выдержки времени происходит после затухания апериодической составляющей тока статора.Так как на обоих входах элемента И 8 имеется напряжение, то на выходе последнего появляется сигйал и орган 9 времени запускается. Поскольку при успешном пуске полуволны тока статора неодинаковы и после истечения времени t = t то происходят открывание и самоудерживание блокирующего ключа 14 по цепи эмиттербаза элемента И 8. Ключ 14 самоудерживается до окончания процесса пуска, т.е. до уменьшения тока статора ниже

55 порога переключения формирователя 6.

В результате реагирующий орган 10 .не срабатывает и не отключает двигатель.

При пуске двигателя с заклиненным ротором неравенство полуволн тока статора имеет место в течение времени, меньшего выдержки времени элемента 7 времени. В дальнейшем полуволны тока статора одинаковы. Влокирующий ключ 14 не открывается, так как элемент 7 времени и элемент И 8 не срабатывают. Напряжение на конденсаторе органа 9 выдержки времени нарастает и по истечении выдержки времени реагирующий орган 10 срабатывает и отключает двигатель.

Предлагаемыи способ защиты электродвигателей позволяет, контролируя наличие в токе статора периодической составляющей непромышленной частоты, различить режимы успешного пуска и пуска с заклиненным ротором, действие защиты в последнем случае. Так, если известные способы токовой защиты двигателей при времени пуска, например, 15 с позволяют произвести отключение от сети машины с заторможенным ротором за время, не меньшее 16 с, то в соответствии с предложенным способом выявление такого режим- и отI ключение машины происходят за время, не превышающее 2,2 с (для машин с наибольшими значениями постоянных времени).

Предлагаемое устройство защиты обеспечивает путем ввецения канала ускоренного срабатывания с элементом блокировки, приводимым в действие после затухания апериодического тока статора при условии неравенства положительных и отрицательных полупериодов тока двигателя, сокращение времени срабатывания при пуске двигателя с заклиненным ротором.

Это предотвращает излишний нагрев обмоток защищаемой машины, а следовательно, исключает ускоренное старение изоляции, повышая срок службы электродвигателей.

Формула изобретения

1. Способ защиты электрического двигателя от перегрузки и сверхтока, основанный на раздельном измерении значения тока статора двигателя в каждый из полупериодов, получении суммы этих токов, сравнении суммы токов статора с уставкой отсечки по току, превышающей пусковой ток двигателя и разрешения срабатывания

1319132.

2. Устройство для защиты электрического двигателя от перегрузки и сверхтока, содержащее датчик тока, установленный в статорной цепи электродвигателя и присоединенный через преобразователь ток-напряжение к входам формирователей выпрямленных сигналов, пропорциональных значени30 защиты при равенстве суммы токов статора уставке, о т л и ч а ю щ и йе я тем, что, с целью обеспечения ускоренного отключения двигателя при пуске с заклиненным ротором, дополнительно фиксируют затухание свободной апериодической составляющей тока статора, затем выделяют периодическую составляющую тока статора, вызванную свободной апериодической f0 составляющей тока ротора как разность положительных и отрицательных полуволн тока статора, сравнивают полученную разность с заданным значением и при недостижении указанной разнос- f5 тью заданного значения на интервале времени, равном периоду минимально возможной частоты вращения ротора после затухания апериодической составляющей тока статора, отключают 20 двигатель с ускорением до истечения допустимого времени нормального пуска, а при достижении этой разности токов заданного уровня на указанном интервале времени запрещают срабатывание защиты с ускорением. ям положительных и отрицательных по1 луволн тока статора, выходы последних присоединены к входу формирователя сигнала, пропорционального сумме полуволн тока статора, выход которого связан чере= "орган выдержки времени с выходным органом, воздействующим на выключатель статорной цепи электродвигателя, о т л и ч a— ю щ е е с я тем, что оно дополнительно снабжено формирователем сиг-, нала пропорционального разности полуволн тока статора, выпрямителем, компаратором, блокирующим ключом и элементом времени с выдержкой на срабатывание,.при этом вход формирователя сигнала пропорционального разности полуволн тока статора присоединен к выходам формирователей выпрямленных сигналов пропорциональных положительным и отрицательным значениям полуволн тока статора, а- выход через последовательно соединенные выпрямитель и компаратор присоединен к управляющему входу блокирующе— го ключа, включенного параллельно входу органа выдержки времени, выход формирователя сигнала пропорционального сумме полуволн тока статора непосредственно и через элемент времени с выдержкой на срабатывание присоединен к входам элемента И, выход которого соединен с входом органа выдержки времени..!

3I 9132

Составитель Л.Корнеева

Редактор О.Головач Техред Н.Глущенко Корректор Л. Пилипенко

Заказ 2520/48 Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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