Устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя, питаемого от преобразователя частоты,от работы на двух фазах

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повьшение надежности путем контроля входного тока инвертора и исключения ложного срабатывания защиты в момент пуска электродвигателя. Устройство состоит из преобразователя 1 частоты, в который входит управляемый выпрямитель 2, подключаемый через силовой фильтр 3 и датчик 4 тока к инвертору 5 напряжения . К выходу инвертора 5 напряfe/n Зоваяае жения подключен асинхронный двигатель 6. Вход управления инвертора 5 напряжения подключен к первому выходу блока 7 управления, второй выход которого подключен к входу управления выпрямителя 2. На первый вход блока 7 управления подается напряжение задания частоты вращения асинхронного , двигателя 6. Выход датчика 4 тока подключен к входу блока 8 выделения модуля, выход которого через последовательно соединенные фильтр 9, пороговый элемент 10 и логический элемент 11 связан с выходной клеммой 14. При обрыве одной из фаз асинхронного двигателя 6 последовательность импульсов с датчика 4 тока изменяется существенно . За время бестокового интервала напряжение порогового элемента достигает порогового значения, и на выходе ,формируется импульс положительной полярности .. Этот импульс через элемент И проходит на блок управления, в результате чего токи асинхронного двигателя 6 уменьшаются до нуля. % ил. г с & (Л со со 4 00 to

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Л0„„1394321 (51)4 Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4058537/24-07 (22) 16.04.86 (46) 07.05.88. Бюл. М 17 (72) 10.Н.Стулов и М.Л.Шагин (53) 62 1.3 16.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 928511, кл. Н 02 Н 7/08, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 1046827, кл. Н 02 H 7/08, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, ПИТАЕМОГО

ОТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ, ОТ РАБОТЫ

НА ДВУХ ФАЗАХ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности путем контроля входного тока инвертора и исключения ложного срабатывания защиты в момент пуска электродвигателя. Устройство состоит из преобразователя 1 частоты, в который входит управляемый выпрямитель

2, подключаемый через силовой фильтр

3 и датчик 4 тока к инвертору 5 напряжения. К выходу инвертора 5 напряж ения подключен асинхронный двигатель

6. Вход управления инвертора 5 напряжения подключен к первому выходу блока 7 управления, второй выход которого подключен к входу управления выпрямителя 2. На первый вход блока 7 управления подается напряжение задания частоты вращения асинхронного двигателя 6. Выход датчика 4 тока подключен к входу блока 8 выделения модуля, выход которого через последовательно соединенные фильтр 9, пороговый элемент 10 и логический элемент

11 связан с выходной клеммой 14. При обрыве одной из фаз асинхронного двигателя 6 последовательность импульсов с датчика 4 тока изменяется сущест- Е венна. За время бестокового интервала напряжение порогового элемента дости- MÔ гает порогового значения, и на выходе формируется импульс положительной полярности. Этот импульс через элемент

И проходит на блок управления, в результате чего токи асинхронного двигателя 6 уменьшаются до нуля. 2, ил.

1394321

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазных асинхронных двигателей, питаемых от преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока, при обрыве одной из фаз двигателя.

Цель изобретения — повышение на,дежности путем контроля входного тока 1ð .инвертора и исключения ложного срабатывания защиты в момент пуска элект-.. родвигателя.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 — графики 15 напряжений на соответствующих элементах °

Устройство состоит из преобразователя 1 частоты, в который входит управляемый выпрямитель 2, подключенный 2р через силовой фильтр 3 и датчик 4 тока к инвертору 5 напряжения. К вы" ходу инвертора 5 напряжения подключен асинхронный двигатель 6. Вход управления инвертора 5 напряжения подклю- 25 чен к первому выходу блока 7 управления, .второй выход которого подключен к входу управления выпрямителя 2. На первый вход блока 7 управления подается напряжение задания П „„ частоты 30 вращения асинхронного двигателя 6.

Выход датчика 4 тока подключен через последовательно соединенные блока 8 выделения модуля и фильтр 9 к входу порогового элемента 10. Выход последнего соединен с первым входом логи-. ческого элемента И 11, второй вход которого через бпок 12 задержки и входную клемму 13 подключен к третьему вводу блока,7 управления. Выход 4р логического элемента И 11 соединен с выходной клеммой 14.

Устройство работает следующим образом.

Информация о токе, протекающем в фазах обмотки статора асинхронного двигателя 6, снимается с датчика 4 тока, включенного во входную силовую цепь инвертора 5 напряжения. В прос" тейшем случае в качестве датчика 4

50 тока может быть использован резистор из нихромовой проволоки. В нормальном режиме работы асинхронного двигателя

6 напряжение на датчике 4 тока представляет собой последовательность им55 пульсов с частотой, в шесть раз превышающей частоту выходного напряжения преобразователя 1 частоты. В зависимости от коэффициента мощности асинхронного двигателя и его режима работы (режимы двигателя или генератора) импульсы могут быть двухполярные, однополярные без постоянной составляющей или однополярные с постоянной составляющей.

В исходном состоянии, когде преобразователь 1 частоты выключен, выходные напряжения датчика 4 тока, блока

8 выделения модуля и фильтра 9 равны нулю. На выходе порогового элемента

10 и, соответственно, первом входе логического элемента И 11 присутствует сигнал логической "1", что свидетельствует. об отсутствии тока в фазах асинхронного двигателя 6. Однако дальшейшее .прохождение этого сигнала заблокировано наличием сигнала логического "0", поступающего на второй вход логического элемента И 11 с выхода блока 12 задержки. На вьгходной клемме 14 присутствует сигнал логический "0".

При включении преобразователя 1 частоты (момент времени 1,) на входную клемму 13 поступает сигнал логическая "1", а на выходе преобразователя появляется напряжение, частота которого определяется амплитудой напряжения Ц д. На интервале времени

t — „ в асинхронном двигателе имеет место электромагнитный переходный процесс установления фазных токов.

В течение этого времени поток и огибающая амплитуда импульсов входного тока инвертора 5 напряжения нарастают по экспоненциальному закону с постоянной времени медленной апериодической составляющей, создающей основной поток при включении неподвижного асинхронного двигателя.

Напряжение, поступающее с датчика

4 тока, преобразуется блоком 8 выделения модуля в напряжение положительной полярности. Выходное напряжение фильтра 9 плавно нарастает и в момент времени t< достигает значения опорного напряжения порогового элемента

10. Последний переключается и íà его выходе устанавливается сигнал логический "0", что свидетельствует об отсутствии обрыва фазы асинхронного двигателя 6.

В момент времени t на выходе бло3 ка ° 12 задержки устанавливается сигнал логическая "1" и блокировка с логического элемента И 11 снимается. Устройство защиты готово к работе. з 139432

На интервале времени t, — и имеет место нормальный режим работы асинхронного двигателя 6 (обрыв фазы отсутствует). В этом режиме, как уже отмечалось, импульсы тока на датчике

4 могут быть двухполярные или однополярные с постоянной составляющей или без нее в зависимости от коэффициента мощности асинхронного двигателя и ре- 1О жима его работы.

При обрыве одной из фаз асинхронного двигателя 6 (момент времени t ) вид последовательности импульсов с датчика 4 тока существенным образом изменяется по сравнению с нормальным режимом работы. В 3 раза уменьшается частота следования импульсов, и в

1,5 раза и более увеличивается их амплитуда. В последовательности импульсов дважды за период Т < выходйого напряжения преобразователя 1 частоты имеют место бестоковые интервалы, которые могут быть использованы для идентификации режима обрыва фазы 25 в асинхронном двигателе. Для этого достаточно постоянную времени фильтра

9 выбрать такой, чтобы напряжение на

его выходе за время бестокового интервала, уменьшаясь по амплитуде, ус- gp певало достичь значения опорного напряжения порогового элемента 10.

В этом случае на выходе порогового, элемента 10 формируется импульс поло,жительной полярности, который прохо»

35 дит через логический элемент И 11 на выходную клемму 14 зашиты и далее на ,блок 7 управления преобразователя 1 частоты. Алгоритм работы преобразователя 1 частоты должен быть построен 40 ! таким образом, чтобы с приходом на блок 7 управления первого импульса с выходной клеммы 14 формирование управляющих импульсов на выпрямитель 2 .прекращалось, в результате чего выходное напряжение преобразователя 1 частоты и, соответственно, токи асинхронного двигателя 6 уменьшатся до нуля. Одновременно с блокировкой управляемого выпрямителя 2 можно блокировать и формирование управляющих импульсов на инвертор 5 напряжения.

К моменту окончания бестокового интервала выходное напряжение фильтра

9 должно уменьшиться до значения

55 опорного напряжения порогового элемента 10. Так как длительность бестокового интервала при обрыве фазы всегда составляет 1/6 часть периода

4 выходного напряжения преобразователя

1 частоты, то для надежной работы устройства постоянную времени фильтра 9 необходимо выбирать для режима работы преобразователя частоты с максимальным значением частоты выходного напряжения, для которого длительность бестокового интервала минимальна. При этом должно выполняться условие

Т(= макс ),„Т(= макс)

6 18 где Т(Г=Г „, ) — период, соответствующий максимальной частоте выходного напряжения преобразователя частоты, Ток асинхронного двигателя в процессе его работы может изменяться в широких пределах от тока холостого хода до номинального, а в переходных режимах ток нагрузки может кратковременно превышать номинальный ток в

3 — 5 раз и более. Кроме того, на практике довольно часто от одного преобразователя частоты необходимо питать группу асинхронных двигателей, что также обуславливает широкий диапазон изменения тока нагрузки преобразователя, особенно при изменении количества подключенных к нему двигателей. Изменение тока в широком диапазоне приводит к соответствующему изменению выходных напряжений блока

8 выделения модуля и фильтра 9. В резельтате этого при малых частотах выходного напряжения преобразователя 1 частоты и небольших токах нагрузки могут иметь место ложные срабатывания устройства защиты при отсутствии обрыва фазы асинхронного двигателя.

Для расширения допустимого диапазона изменения тока асинхронного двигателя (тока нагрузки преобразователя частоты) коэффициент усиления блока

8 выделения модуля необходимо выбирать такой величины, чтобы напряжение на его выходе достигало значения напряжения насыщения уже при токе двигателя порядка О, 1-0,2 от номинального.

В этом случае амплитуда выходного напряжения фильтра 9 остается неиз менной и равной максимальному значению при изменении тока в 5 — 10 раз ниже номинального значения.

Таким образом, выбором соответствующих значений коэффициента усиления инвертора напряжения, содержащее датчик тока с клеммами для включения в

Формула и з о б р е т е н и я

Щ Г Г

Корректор Y.Ìàêñèìèøèíåö

Тираж .650 Подписное

9НИИПЙ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-359 Раушская наб.9 д 4/5 Заказ 2229/50

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор д, у . р о л. П оектная 4

5 139432 блока 8 выделения модуля и постоянной времени фильтра 9 можно обеспечить надежную защиту асинхронного двигателя 6 от обрыва фазы в заданных пределах изменения частоты и амплитуды

Ф тока.

Изобретение позволяет повысить надежность защиты при упрощении схемы . устройства. Использование изобретения в преобразователе частоты, применяемом для питания группы высокоскоростных асинхронных двигателя прецизионных обрабатывающих станках, позволит получить 3Hë÷èòeëüíûé экономический эффект.

Устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя, питаемого от преобразователя частоты, от работы на двух фазах, выполненное в виде последовательно соединенных управляемо- 25 го выпрямителя, силового фильтра и и

Составитель Б.Пестов

Редактор H.Бобкова Техред М. Ходанич контролируемую цепь, выход которого подключен через блок выделения модуля к фильтру, логический элемент И, входную и выходную клеммы, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьш ения надежности путем контроля входного тока инвертора и исключения ложного срабатывания защиты в момент пуска электродвигателя, оно дополнительно снабжено пороговым элементом и блоком задержки, при этом клеммы датчика тока предназначены для под" ключения к силовому фильтру и инвертору напряжения, первый вход логического элемента И подключен через пороговый элемент к выходу фильтра, второй вход — через блок задержки к входной клемме, подключенной к выходу блока управления преобразователем частоты, а выход логического элемента

И подключен к выходной клемме, соединенной с .входом блока управления преобразователем частоты.