Устройство для защиты от перегрева синхронного электрического двигателя

 

Изобретение относится к электроэнергетике , преимущественно к защите синхронных электродвигателей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повьшение эффектив-, ности и ТОЧНОСТИ . Цель достигается введением в устройство второго интегратора 16, фазового компаратора 2, порогового преобразователя 10, первого 5, второго 26, третьего 27 дешифраторов . Превышению температуры в обмотке ротора соответствует сигнал выхода компаратора 2. Так как выход компаратора 18 подключен к второму входу элемента 2 ИЛИ 19, первый вход которого подключен к выходу элемента 2И 13,то появление логической единицы на выходе элемента 2 ИЛИ 19 соответствует случаю, когда тепловой ре-г жим двигателя можно нормализовать путем уменьшения тока возбуждения. 1 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 Н 02 Н 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4037135/24-07 (22) 13.03.86 (46) 30.08.87. Бюл. Ф 32 (71) Производственное объединение по ремонту, модернизации и наладке энергетического оборудования "Сибэнергоцветмет" (72) М.Д.Лубников (53) 621. 316. 925 (088, 8) (56) Вантруб О.Ш, и др. Схема управления синхронным двигателем с подчиненной структурой регулирования.

Электричество, 1975, Р 4, с. 45-48, Авторское свидетельство СССР

Ф 928507, кл. Н 02 Н 5/04, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРЕВА СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электроэнергетике, преимущественно к защите синхронных электродвигателей. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, повышение эффектив-, ности и точности". Цель достигается введением в устройство второго интегратора 16, фазового компаратора 2, порогового преобразователя 10, первого 5, второго 26, третьего 27 дешифраторов. Превышению температуры в обмотке ротора соответствует сигнал выхода компаратора 2. Так как выход компаратора 18 подключен к второму е входу элемента 2 ИЛИ 19, первый вход которого подключен к выходу элемента

2И 13,то появление логической единиць на выходе элемента 2 ИЛИ 19 соответствует случаю, когда тепловой ре-. жим двигателя можно нормализовать путем уменьшения тока возбуждения. 1 ил.

4254 2

133

Изобретение относится к электроэнергетике, преимущественно к зашите синхронных электродвигателей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, повышение эффективности и точности устройства °

На чертеже приведена принципиальная схема устройства, Устройство для защиты от перегрева синхронного электрического двигателя содержит датчик I напряжения сети, подключенный к первому входу фазового компаратора 2 и второму входу второго элемента 3 ИЛИ 3, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 4, Установочный вход счетчика 4 подключен к общей шине.

Выходы первого счетчика 4 соединены с входами первого дешифратора 5, выход первого дешифратора 5, предшествующий самому старшему разряду, соединен с первым входом третьего элемента 2И 6, выход которого соединен с первым входом элемента 3 ИЛИ 3,; Выход датчика 7 тока статора подключен к входу первого интегра opa 8, охваченного с помощью первого резистора

9 обратной отрицательной связью, а также к входу порогового преобразователя 10, выход которого. соединен с вторым входом фазового компаратора 2, Первый выход фазового компаратора 2 соединен с вторым входом шестого элемента 2И 11, второй выход фазового компаратора соединен с первым входом первого элемента 2И 12, третий — с вторым входом второго элемента 2И 13, Второй вход первого элемента 2И

12 соединен с выходом первого компаратора 14, первым входом второго элемента 2И 13, первым входом шестого элемента 2И 11. Вход первого компаратора 14 соединен с выходом первого интегратора 8, Выход датчика 15 тока возбуждения соединен с входом второго интегратора 16, охваченного с помощью второго резистора 17 обратной отрицательной связью. Выход второго интегратора 16 соединен с. входом второго комг1аратора 18, выход которого соединен с вторым входом первого элемента

2 ИЛИ 19, первый вход ко" îðîãî соединен с выходом второго элемента 2И 13.

Выход первого элемента 2И 12 соединен с первым входом элемента 2 ИЛИ-HE 20 и входом первого элемента НЕ 21. Выход первого элемента 2 ИЛИ 19 соединен с вторым входом элемента 2 KM-НЕ с

Ç5

20, входом второго элемента НЕ 22 и вторым входом элемента 2И 23, Выход элемента 2 ИЛИ-НЕ 20 соединен с вторым входом третьего элемента 2И 6. Выход первого элемента НЕ 21 соединен с установочным входом второго счетчика

24, а выход второго элемента НЕ 22 соединен с установочным входом третьего счетчика 25, Счетные входы счетчиков 24 и 25 подключены к старшему выходу первого дешифратора 5. Выходы второго счетчика 24 соединены с входами второго дешифратора 26. Выходы третьего счетчика 25 соединены с входами третьего дешифратора 27. Первый выход второго дешифратора 26 соединен с первым входом первого триггера

28 первой группы, второй выход этого дешифратора соединен с первым входом второго триггера этой группы, третий выход — с первым входом третьего триггера и т.д, Кроме того, первый выход второго дешифратора 26 соединен с вторым входом гервого триггера 29 второй группы, второй выход второго дешифратора 26 соединен с втовым входом второго триггера 29 второй группы, третий выход второго дешифратора

26 соединен с вторым входом третьего триггера 29 второй группы и т,д, Аналогично первый выход третьего дешифратора 27 соединен с первым входом первого триггера 29 второй группы и вторым входом первого триггера 28 первой группы, второй выход третьего дешифратора 27 соединен с первым входом второго триггера 29 второй группы и вторым входом второго триггера

29 первой группы и т.д, Количест,с; триггеров в каждой группе одинаково, Первый (прямой) выход первого триггера 28 первой группы соединен с управляющим входом первого. ключа

30 первой группы,, первый выход второго триггера 28 первой группы соединен с управляющим входом второго ключа

30 первой группы и т,д.

Управляющие -xopbt ключей 31 второй группы присоединены соответственно к вторым (инверсньи) выходам триггеров

29 второй группы. Все входы ключей обеих групп соединены и подключены к источнику 32 опорного напряжения.

Выход каждого из ключей присоединен к соответствующему резистору 33 первой или второй 34 матриц резистороь, Выходы матриц резисторов подключены . к вхопу суммирующего устройства 35, 254

5 0

l5

25 сигнал компаратора 14 поступает на второй вход элемента 2 И 12, на перЗ0 вый вход которого поступает сигнал от второго выхода фазового компаратора 2 (этот сигнал равен логической единице при индуктивном характере нагрузки}, то на выходе элемента 2

И 12 устанавливается уровень логической единицы только в одном случае.

Этот случай соответствует превьппению температуры статора при индуктивной нагрузке, т.е. в этом случае тепловой

40 режим двигателя можно нормализовать путем увеличения тока возбуждения.

Аналогично когда превышение температуры статора происходит при емкостном режиме, то уровень логической единицы

45 устанавливается на выходе элемента

2И 13. Ток возбуждения двигателя следует уменьшить не только при появлении сигнала логической единицы на выходе элемента 2И f3, но и в случае

50 превышения температуры в обмотке роTOPB.

Превышению температуры в обмотке ротора соответствует сигнал на выходе компаратора 18. Так как выход компаратора 18 подключен к второму входу

55 элемента 2 KIH 19, первый вход которого подключен к выходу элемента 2И

13, то появление логической единицы на выходе элемента 2 ИЛИ 19 соответз 133

Прямые выходы последних триггеров обеих групп соединены соответственно с первыми входами элементов 2И 36 и

23, второй вход четвертого элемента

2И 36 соединен с выходом первого элемента 2И 12.

Выходы элементов 2И 36, 23 и 11 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента 3

ИЛИ 37. Выходной сигнал элемента 3

ИЛИ 37 подается на исполнительный механизм, работающий на сигнализацию или отключение.

Выходной сигнал сумматора 35 подается в схему полупроводникового возбудителя синхронного двигателя в качестве добавки к напряжению, определяющего уставку тока возбуждения. Датчики тока статора и тока возбуждения имеют аналоговый выход. Интегратор выполнен на базе операционного усилителя и конденсатора. Компараторы выполнены на базе операционных усилителей, на неинвертирующий вход которых поступает сигнал от интегратора, а инвертирующий вход подключен к выводу подвижного контакта переменного резистора. Один из выводов неподвижных контактов переменного резистора подключен к земляной шине, а другой к шине опорного напряжения. Регулировкой переменного резистора устанавливается уставка порога срабатывания компаратора.

Датчик напряжения имеет логический выход. В качестве датчика напряжения используется пороговый преобразователь синус — меандр.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на прямых выходах всех триггеров установлен уровень логического нуля. Все счетчики находятся в нулевом состоянии. Нулевому состоянию счетчиков 24 и 25 соответствует на всех выходах дешифраторов 26 и 27 уровень логической единицы. Нулевому состоянию счетчика 4 соответствует на всех выходах дешифратора 5 уровень логического нуля, т.е. код дешифратора 5 является инверсным относительно кода дешифраторов 26 и 27. Поскольку управляющие входы ключей 30 первой группы подключены к прямым входам триггеров, то в

l исходном состоянии ключи 30 являются разомкнутыми. Управляющие входы ключей 31 второй группы подключены к инверсным выходам триггеров, т,е. в исходном состоянии ключи 31 являются замкнутыми. К входу сумматора 35 через замкнутые ключи 31 и резисторы

34 подключен источник 32 опорного напряжения ° Этому исходному состоянию соответствует на выходе сумматора 35 напряжение, которое в качестве добавки поступает к задатчику тока возбуждения синхронного двигателя. Фазовый компаратор 2 непрерывно определяет характер режима нагрузки синхронного двигателя (емкостной, индуктивный, активный). Интеграторы 8 и 16 на основании информации датчиков 15 и 7 тока возбуждения и тока статора непрерывно моделируют температурный режим соответствующей части синхронного двигателя.

При превышении температуры статора над допустимой на выходе компаратора

14 устанавливается уровень логической единицы. При превышении температуры ротора над допустимой на выходе компаратора 18 также устанавливается уровень логической единицы. Так как

Если наступит нарушение теплового режима, требующее уменьшения тока возбуждения, то элемент НЕ 22, проинвертировав сигнал с выхода элемента

2 ИЛИ 19, разрешит счет импульсов счетчику 25. В результате этого будут переключаться триггеры 29, Поскольку ключи 31 подключены управляющими входами к инверсным выходам триггеров

29, то они будут размыкаться и выходное напряжение сумматора будет. уменьшаться, Когда переключится последний триггер 29 второй группы, а тепловой режим не нормализуется, то на выходе элемента 3 ИЛИ 37 установится уровень логической единицы, который поступит на исполнительный механизм, Возможен случай, когда по условию теплового ревкома, происходила добавка к выходному напряжению сумматора

35., но переключение всех триггеров 28 не потребовалось. Если после этого произойдет новое нарушение теплового режима, требующее уже уменьшения выходного напряжения сумматора 35, то сразу переключатся первые триггеры обеих групп и произойдет уменьшение напряжения на две ступени, Триггеры первой группы будут переходить в ис-. ходное состояние.

5 13342 ствует случаю, когда тепловой режим двигателя можно нормализовать путем уменьшения тока возбуждения.

Когда превышение температуры про5 исходит при активном характере нагрузки, на выходе элемента 2И 11, следовательно на выходе элемента 3 ИЛИ

37 устанавливается уровень логической единицы, который поступает непо- средственно на исполнительный механизм. Когда тепловой режим двигателя не требует коррекции тока возбуждения, на выходах элементов 2И 12 и 2

ИЛИ 19 устанавливается уровень логического нуля, следовательно на выходе элемента 2 ИЛИ-НЕ 20 и на втором входе элемента 2 И 6 — уровень логической единицы. Так как .на всех выходах дешифратора 5 установлен уровень логического нуля, то на выхоце элемента

2 И 6 и на первом входе элемента 3

ИЛИ 3 также будет уровень нуля. Поэтому элемент 3 ИЛИ 3 пропускает импульсы с выхода датчика 1 на счетный 28 вход счетчика 4. Состояние счетчика

4 и дешифратора 5 изменяется с частотой входных импульсов. При появлении на выходе дешифратора 5, соединенного с первым входом элемента 2И 6, ло- 30 гической единицы устанавливается уровень логической единицы и на первом входе элемента 3 ИЛИ 3. Этим прекращается поступление импульсов на вход счетчика 4, при этом счетчик 4 и де35 шифратор 5 хранят записанный в них код.

Если произойдет нарушение теплового режима, требующее коррекции тока возбуждения, на выходе элемента 2

ИЛИ-НЕ 20 установится уровень нуля, Следовательно, на выходе элемента. 2И

6 также установится уровень нуля и счетчику 4 разрешится дальнейший счет импульсов. Первый входной импульс„ изменит состояние счетчика 4 и дешифратора 5. При этом на выходе дешифратора 5, подключенном к счетным входам счетчиков24 и 25, появится импульс, Этот импульс сменит состояние только одного из счетчиков .24 или 25. При этом, если на выходе элемента 2И 12 установлен уровень логической единицы {т.е. требуется увеличить ток возбуждения), то на выходе элемента НЕ

21 и на установочном входе второго счетчика 24 установится уровень логического нуля, т.е. счет импульсов будет разрешен счетчику 24. Этот счет54

6 чик будет изменять свое состояние с частотой следования импульсов от первого дешифратора 5, Первое состояние счетчик 24 изменит в момент нарушения теплового режима, второе и все последующие - с выдержкой, определяемой коэффициентом счета счетчика 4. После счета счетчиком 24 первого импульса на первом выходе дешифратора 26 установится уровень логического нуля и первый триггер 28 первой группы изменит. свое состояние. На его выходе появится уровень логической единицы, который замкнет первый ключ 30 первой группы и на выходе. сумматора 35 напряжение возрастет и вызовет увеличение тока возбуждения. Если через выдержку времени тепловой режим не нормализуется последует переключение второго триггера 28 и дополнительная добавка напряжения и т.д. Если все . добавки будут использованы и тепловой режим не нормализуется, то на выходе элемента 2И 36, следовательно, на выходе элемента 3 ИЛИ 37 установится уровень логической единицы, который поступит на исполнительный механизм.

34254

7 13

Таким образом, устройство имеет более высокую точность, так как более точ." моделируется температурный режим с. лхронного двигателя, позволяет использовать встроенные датчики контроля теплового режима двигателя и способствует уменьшению числа отключений синхронного двигателя. Этим увеличивается срок службы синхронного двигателя и длительность межремонтно го периода, уменьшается ущерб в основ ном технологическом производстве, Формула изобретения

Устройство для защиты от перегрева синхронного электрического двигателя, содержащее датчик тока возбуждения, датчик полного тока статора, датчик напряжения сети, источник опорного напряжения, первый интегратор и первый резистор, включенный между входом и выходом интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения эффективности и точности, в него введены второй интегратор, второй резистор, фазовый компаратор, пороговый преобразователь, первый и второй компараторы, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы 2И, первый и второй элементы 2ИЛИ, элемент 3 ИЛИ, элемент

2ИЛИ-НЕ, первый и второй элементы НЕ, первый, второй и третий счетчики, первый, второй и третий дешифраторы, первая и вторая группы триггеров по

N триггеров в каждой, первая и вторая группы ключей по N ключей в каждой, первая и вторая матрицы резисторов по

N резисторов в каждой и сумматор, при этом выход датчика напряжения сети подключен к первому входу фазового компаратора и второму входу второго элемента 2 ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, установочный вход которого подключен к общей шине, а выходы соединены с входами первого дешифратора, выход первого дешифратора, предшествующий старшему разряду, соединен с первым входом третьего элемента 2И, выход которого соединен с первым входом второго элемента 2 ИЛИ, выход датчика тока статора подключен к входу первого интегратора и к входу порогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом фазового компаратора, первый выход фазового компаратора соединен с вторым входом шестого элемента 2И, второй выход фазового

5 компаратора соединен с первым входом первого элемента 2И, третий выход фазового компаратора соединен с вторым входом второго элемента 2И, второй вход первого элемента 2И соединен с выходом первого компаратора, первым входом второго элемента 2И и первым входом шестого элемента 2И, вход первого компаратора подключен к выходу первого интегратора, выход датчика тока возбуждения соединен с входом второго интегратора, между входом и выходом которого подключен второй резистор, выход второго интегратора соединен с входом второго компаратора, 2д выход которого соединен с вторым входом первого элемента 2 ИЛИ., первый вход которого подключен к выходу второго элемента 2И, выход первого элемента 2И соединен с первым входом

25 элемента 2 ИЛИ-НЕ, входом первого эле" мента НЕ и вторым входом четвертого элемента 2И, выход первого элемента

2 ИЛИ соединен с вторым входом элемента 2 ИЛИ-HE входом второго элеЗо мента НЕ и вторым входом пятого .элемента 2И, выход элемента 2 ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента 2И, выход первого элемента НЕ соединен с установочным входом второго счетчика, выход второго элемента

НЕ соединен с установочным входом третьего счетчика, счетные входы второго и третьего счетчиков подключены к выходу старшего разряда первого де4О шифратора, выходы второго счетчика соединены с входами второго дешифратора, выходы третьего счетчика соединены с вхоДами третьего дешифратора, выходы с первого по N-й второго де45 шифратора подключены к первым входам соответственно с первого по N-й триггеров первой группы триггеров и к вторым входам ссответственно с перво. го по N-й триггеров второй группы триггеров, выходы с первого по N-й

50 третьего дешифратора подключены к вторым входам соответственно с первого no N-й триггеров первой группы триггеров и к первым входам соответственно с первого по.N-й триггеров второй группы триггеров, первые выхо55 ды с первого по N-й триггеров первой группы триггеров подключены к управляющим входам соответственно с первоСоставитель Ю,Постников

Техред М,Дидык . Корректор В.Бутяга Редактор М,Бандура

Заказ 3972/51 Тираж 617 Подписно е

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

9 13342 го по N-й ключей первой группы ключей, вторые выходы с первого по И-й триггеров второй группы триггеров подключены к управляющим входам соот5 ветственно с первого по N-й ключей второй группы ключей неуправляющие входы всех ключей объединейы и подключены к источнику опорного напряже-! ния, выходы с первого по N-й ключей )p первой группы ключей подключены к входам соответственно с первого по

N-й резисторов первой матрицы резисторов, выходы с первого по Б-й ключей второй группы ключей. подключены к 15 входам соответственно с первого по

54 10

N-й резисторов второй матрицы резисторов, выходы первой и второй матриц резисторов объединены и подключены к входу сумматора„ первый вход четвертого элемента 2И подключен к первому выходу N-го триггера первой группы триггеров, первый вход пятого элемента 2И подключен к первому выходу

N-ro триггера второй группы триггеров, первый вход элемента 3 ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента

2И,. второй вход элемента 3 ИЛИ соединен с выходом пятого элемента 2И, а третий вход элемента 3 ИЛИ подключен к выходу шестого элемента 2И.