Устройство для защиты синхронного электродвигателя с тиристорными преобразователями от размагничивания индуктора

 

„„90„„1422288 А 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪЬЛИН (51)4 Н 02 Н 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Ro делАм изОБРетений и QTHpblTHA (21) 4172715/24-07 (22) 20. 11.86 (46) 07,09.88. Бюл. У 33 (72) Л.В.Музалевский, И.В.Гутенберг, А.Г.Варакин, С.В.Нечаев, В.А.Отченаш и G.Ë.Ðoÿê (53) 621.316.925(088,8) (56) Устройство управления. Сер.

БТУ 3601, Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОЛХ 468.155:

:ОБК469 563. Изд, 01.

Авторское свидетельство СССР

И 1314413, кл. Н 02 Н 7/08, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ТИРИСТОРНЫМИ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ОТ РАЗМАГНИЧИВАНИЯ

ИНДУКТОРА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электродвигателей от аварийных токов, и может быть использовано в электроприводах содержащих синх. ронные электродвигатели с постоянными магнитами и тиристорные преобразова" тели. Цель изобретения - повышение эффективности электропривода путем улучшения использования электродвигателя по току. Устройство содержит преобразователь 11 координат, два по g

1422288 роговых элемента 9, 10, элемент ИЛИ 8, формирователь 3 защитного импульса, датчик 2 положения ротора двигателя и m каналов защиты по числу фаз двигателя. Каждый канал защиты включает в себя тиристорный преобразователь (ТП) 4, подключенный к фазе двигателя, датчик 5 тока, последовательно соединенные формирователь 6 сигнала защиты и блок 7 управления тиристорным преобразователем, выход которого подключен к управляющим электродам тиристоров ТП 4. Опорный и информационные входы преобразователя 11 координат подсоединены к выходам соответственно датчика 2 положения ротора и датчиков 5 тока. Выход преобразователя 11 координат подключен к входам соответствующих пороговых элементов

9, 10, выходы которых через элемент

ИЛИ 8 связаны с входами формирователей 6 защиты и формирователя 3 защитного импульса. Выход последнего под1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитам электродвигателей от аварийных токов, и может быть использовано в электропри1 водах, содержащих синхронные двигатели с постоянными магнитами и тиристорные преббразователи, Цель изобретения — повышение эффективности электропривода путем улучшения использования электродвиrателя по току.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для защиты синхронного электродвигателя от размагничивания индуктора при числе фаз двигателя, равном двум; на фиг. 2— принципиальная схема тиристорного преобразователя, на фиг. 3 и 4— принципиальные схемы пороговых элементов, на фиг. 5 — схема преобразователя координат; на фиг. 6 — эпюры, поясняющие работу устройства; на фиг. 7 — область допустимых значений составляющих результирующего вектора тока. ключен к входам блоков 7 управления тиристорным преобразователем. При превышении составляющими результирующего вектора тока своих допустимых значений, определяемых уставками пороговых элементов 9„10, сигналы с выхода последних поступают на вход формирователя 3 защитного импульса, который формирует защитный импульс. Защитный импульс поступает на вход блоков 7 управления тиристорным преобразователем каждого канала, откуда он подается на управляющие электроды тиристоров ТП 4. Тиристоры, для которых в данный момент времени выполняются условия зажигания, открываются и шунтируют фазы двигателя 1, вызывая прекращение нарастания в ней тока, который мог бы явиться причиной размагничивания индуктора. Ток через тиристоры ТП 4 ограничивается реакторами 12 или трансформатором, через которые ТП подключен к сети. 7 ил.

Устройство для защиты синхронного электродвигателя 1 от размагничивания индуктора содержит датчик 2 положения ротора двигателя формирова5 тель 3 защитного импульса, а также

m каналов по числу фаз двигателя, каждый из которых содержит тиристорный преобразователь 4, выходом подключаемый к фазе двигателя, датчик

5 тока, расположенный н силовой цепи тиристорного преобразователя 4, последовательно соединенные формирователь 6 сигналов защиты и блок 7 управления тиристорным преобразовате.лем с тремя защитными входами, первые два из которых подключены к выходам формирователя сигналов защиты, а выход — к управляющим электродам тиристоров тиристорного преобразователя 4, при этом третий защитный вход блока 7 управления тиристорным преобразователем каждого канала соединен с выходом формирователя 3 защитного импульса. Устройство содержит также элемент ИЛИ 8, дна по142228Н роговых элемента 9 и 10 и преобразователь 11 координат, информационные входы которого подключены к измерительным выходам датчиков 5 така, опорный вход соединен с выходом дат— чика 2 положения ротора двигателя, а выходы подключены к входам пороговых элементов 9 и 10. Выходы последних соединены с входами элемента ИЛИ

8, вход формирователя 3 защитного импульса соединен с входом формирователя 6 сигналов защиты каждого канала и подключен к выходу элемента ИЛИ

8. Шины переменного тока тиристорных преобразователей 4 подключены к сети через реактор 12 или трансформатор.

В качестве датчика 2 положения ротора двигателя может быть использована электрическая машина типа сельсина или вращающегося трансформатора.

Формирователь 3 защитного импульса может быть выполнен например, на транзисторах (фиг. 3).

Тиристорный преобразователь 4 может быть выполнен, например, по мостовой схеме (фиг, 2), содержащий тиристоры 13-24 ° Датчик 5 тока может представлять собой, например, трансформаторы тока, расположенные на шинах переменного тока тиристорного преобразозателя, соединенные последовательно с выпрямителем.

Формирователь 6 сигналов защиты предназначен для формирования сигналов защиты, воздействующих на блок 7 управления THpHcTopHbIM преобразователем 4„ и представляет собой электрическую схему, которая может быть выполнена на полупроводниковых элементах.

Блок 7 управления тиристорным пре.образователем предназначен для формирования управляющих импульсов и выдачу их на тиристоры тиристорного преобразователя согласно логике раздельного управления.

Элемент ИЛИ 8 может быть выполнен на базе любой из известных серийно выпускаемых логических микросхем, например на базе серии К511.

Пороговый элемент 9 может быть выполнен на транзисторе (фиг. 3). По" роговый элемент 10 может быть выполнен на базе любой иэ известных серийно выпускаемых интегральных микросхем, например на микросхеме типа

К553УД1А (фиг, 4).

Преобразователь 11 координат предназначен для преобразования сигналов иэ неподвижной системы координат, связанной са статором, во вращающуюся

5 систему координат, связанную с рото,рам, и может быть выполнен, например, на базе серийно выпускаемых аналоговых перемнажителей типа К525ПС2 (фиг. 5) °

Устройство для защиты синхронного электродвигателя с тиристорными преобразователями от размагничивания индуктора работает следующим образом.

Преобразователь 4 координат производит преобразование сигналов с датчиков тока иэ неподвижных осей, связанных со статором. во вращающуюся систему координат (d, q) связанную

2р с ротором, т.е. в сигналы U., U;

„ » ,.на выходе, согласно выражениям

Пдт з п p + Пдтг

U„< — ", т» " p "д» "" j»

25 где y — угловое положение ротора двигателя, измеряемое с помощью датчика 2 положения ротора двигателя, U u U — выходные сигналы соответдт ДТ2

30 ственно датчиков 5(1) и

5(2) тока.

Сигналы U> U; соответствуют составляющим результирующего вектора тока по осям ротора d u g. Если сигналы на выходах преобразователя 11 координат (U. „ U ) не превышают уставки пороговых элементов 9 и 10, определяемые допустимыми значениями составляющих регулирующего вектора

40 тока па осям ратмира d и а, то блоки

7(1) и 7(2) управления тиристорным преобразователем всех каналов формируют управляющие импульсы, угловое положение которых относительно сети

45 определяется соответствующими управляющими сигналами в блоках управления тиристорным преобразователем.

При этом по фазам двигателя протекает ток, величина которого соответствует этим управляющим сигналам.

Допустимые значения составляющих результирующего вектора тока по осям

d u q ограничены соответственно величинами — I и I причем, как

/ I f С I (фиг, 7).

При возникновении аварийного режима, когда хотя бы одна из составляющих результирующего вектора тока превышает свое допустимое значение, 2288

142 т.е. U; или 0; превышают уставки соответствующих пороговых элементов, выходные напряжения последних через элемент ИЛИ 8 поступают на вход формирователя 3 защитного импульса.

Последний формирует защитный импульс, который поступает на третий защитный вход блоков 7(1) и 7(2) управления тиристорным преобразователем каждого канала. С выхода блоков 7(1) и

7(2) управления тиристорным преобразователем защитный импульс поступает на управляющие электроды тиристоров тиристорных преобразователей 4(1) и 4(2), вызывая открывание тиристоров, для которых в данный момент времени выполняются условия зажигания.

При этом в каждом тиристорном преобразователе образуется цепь, в которой открытые тиристоры шунтируют фазу двигателя, вызывая прекращение нарастания и спадание до нуля в ней . тока, который мог бы явиться причиной размагничивания.

Одновременно с этим напряжение с первых выходов формирователей 6(1) и 6(2) сигналов защиты каждого канала поступает на первые защитные входы блоков 7(1) и 7(2) управления тиристорного преобразователя, обеспечивая максимальный угол управления

d„« тиристоркого преобразователя, необходимый для перевода его в инверторной режим. Напряжение с вторых выходов формирователей 6(1) и 6(2) сигналов защиты через определенную выдержку времени поступает на вторые защитные входы блоков 7(1) и 7(2) управления тиристорным преобразователем, чем обеспечивается блокировка управляющих импульсов тиристорного преобразователя и исключается возможность повторения аварийного режима.

Рассмотрим процесс срабатывания защиты двигателя на примере одного канала устройства. Пусть к моменту времени t> (фиг. 6) ток через фазу двигателя (i<) протекает, по цепи: фаза В сети, фаза В реактора 12(1), тиристор 14, фаза двигателя, тиристор 18, фаза С реактора, фаза С сети (фиг. 2). В момент времени с, происходит превышение какой-либо из составляющих результирующего вектора тока двигателя своего допустимого значения, т.е. возникает аварийный режим. При подаче защитного импульса на управляющие электроды тиристоров

13-24 открываются тиристоры 21 и 23, поскольку для них в этот момент времени выполняются условия зажигания.

При этом ток, протекающий через фазу двигателя, который мог бы явиться причиной размагничивания индуктора, сразу же перестает нарастать, начинает уменьшаться и достигает нуля, i0 так как .обмотка двигателя оказывается шунтированной открытыми тиристорами 14, 18, 21 и 23. Другие каналы устройства работают аналогично. Величина тока, протекающего через открьг

15 тые тиристоры, ограничивается сопротивлением трансформатора или реактора через которые тиристорный лреобразователь подключен к сети, на уровне токов, допустимых для данных ти20 ристоров.

Таким образом,введение в устройство защиты синхронного двигателя от размагничивания индуктора элемента

ИЛИ, двух пороговых элементов и преобразователя координат-с соответствующими связями позволяет повысить эффективность электропривода эа счет улучшения использования двигателя по току, так как появляется воэмож30 ность увеличить рабочие токи двигателя без срабатывания защиты. По-. скольку синхронный двигатель рабо.тает, как правило, с ориентацией результирующего вектора тока вдоль оси q, а допустимые значения составляющих по осям таковы, что 1 I (( (l 1,„(, то это дает воэможность иметь рабочие токи двигателя вышее, чем в известном устройстве.

Использование изобретения позволяет также за счет увеличения рабочих токов двигателя улучшить использование его по моменту и благодаря этому увеличить быстродействие элект45 ропривода, что повышает эффективность электропривода.

Формула изобретения

Устройство для защиты синхронного электродвигателя с тиристорными преобразователями от размагничивания индуктора, содержащее датчик положения ротора электродвигателя,формирователь защитного импульса, каналов защиты по числу фаз электродвигателя, каждый из которых содержит тиристорный преобразователь с входными клеммами для подключения к пита1422288

Риг,4 ющей сети и выходными клеммами для подключения к фазе электродвигателя, датчик тока, расположенный в силовой цепи преобразователя, последовательно соединенные формирователь сигналов защиты и блок управления тиристорными преобразователями с тремя защит. ными входами, первые два из которых соединены с выходами формирователей сигналов защиты, а выход — с управляющими электродами тиристоров тиристорного преобразователя, о т л и ч аю щ е е с,я тем, что, с целью повышения эффективности электропривода путем улучшения использования электродвигателя по току, оно дополнительно снабжено двумя пороговыми лементами, элементом ИЛИ и преобразователем координат, информационные входы которого соединены с измерительными выходами датчиков тока, опорный вход соединен с выходом датчика положения ротора, а выходы соединены с входами соответствующих пороговых элементов, при этом выходы пороговых элементов соединены с входами элемента ИЛИ, вход формирователя защитного импульса соединен с входом формирователя сигналов защиты каждого канала и выходом элемента ИЛИ,а третий защитный вход блока управления тиристорным преобразователем каждого канала соединен с выходом формирователя защитного импульса.

1422288

Составитель В.Орлов

Техред Л.Олийнык Корректор M.Äåì÷èê

Редактор М.Бланар

Заказ 4435/51

Тираж 650 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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