Устройство для ресинхронизации и защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности путем увеличения чувствительности выявления асинхронных режимов при малых скольжениях. В устройстве несинхронизации и защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя асинхронный режим выявляется по величине и характеру полного сопротивления цепи статора, а также по наличию ЭДС скольжения в цепи ротора. Сигналы с выхода реле полного сопротивления и блока выявления ЭДС скольжения поступают на логический блок 7, который выдает сигнал на запуск реле времени 8 и на осуществление режима активной ресинхронизации через реле ресинхронизации 9. При неуспешной ресинхронизации двигатель отключается от сети. Предусмотрена блокировка по минимальному току статора. Повышение чувствительности выявления асинхронных режимов достигается за счет выделения ЭДС скольжения в чистом виде с помощью суммирующего усилителя 15. 3 ил.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 Н 02 P 1/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Вв

Н Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4398715/24-07

) (22) 28.03.88 ()6) 23,03.90. Бюл.,Р )1 (71), Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (72) Н.В.Даки (53) 62.1,316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

) - 1387152, кл. Н 02 P 1/50, 1985.

Авторское свидетельство СССР

¹ 128873, кл. Н 02 P 1/50, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1474819, кл. Н 02 Р 1/50, 11,03.8?. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕСИНХРОНИЗАЦИИ

И ЗАЩИТЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности путем увеличения чувствительности выявления асинхронных режимов при малых скольжениях. В

2 устройстве несинхронизации и защиты от .асинхронного режима синхронного электродвигателя асинхронный режим выявляется по величине и характеру полного сопротивления цепи статора, а также по наличию ЭДС скольжения в цепи ротора. Сигналы с выхода реле полного сопротивления и блока выявления ЭДС скольжения поступают на логический блок 7, -который выдает сигнал на запуск реле времени 8 и на осуществление режима активной ресинхронизации через реле ресинхронизации 9, При неуспешной ресинхронизации двигатель отключается от сети.

Предусмотрена блокировка по минимальному току статора. Повышение чувствительности выявления асинхронных режимов достигается за счет выделения ЭДС скольжения в чистом виде с помощью суммирующего усилителя 15.

3 ил.

1552321

Изобретение относится к электро,технике и может быть использовано при пуске и ресинхронизации синхронных машин.

Цель изобретения — повышение.надежности путем увеличения чувстви- тельности выявления асинхронного режима при малых скольжениях.

На фиг, 1 приведена принципиальная схема устройства для ресинхронизации и защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя; на фиг. 2 — временная диаграмма работы схемы, на фиг. 3 — характеристика ре- 15 ле сопротивления и синхронного электродвигателя в комплексе плоскости сопротивлений, Устройство {фиг. 1) содержит блок

1 контроля режима статорной цепи син- 20 хронного электродвигателя 2. В качестве блока контроля режима статорной цепи синхронного электродвигателя использовано реле полного сопротивления с эллиптической характеристикой 25 срабатывания, расположенной в первом квадранте комплексной плоскости сопротивлений. Тиристорный возбудитель

3 своим выходом соединен с обмоткой возбуждения синхронного электродвигателя 2 и датчиком 4 напряжения ротора, а статорная обмотка синхронного электродвигателя соединена с выа ключателем 5 электродвигателя. Обмотка возбуждения через датчик напряжения ротора соединена с первым входом блока 6 выявления ЭДС скольжения, второй вход которого соединен с дополнительным выходом тиристорного возбудителя 3. Выход блока 1 контроля статорной цепи соединен с первым входом логического блока 7, второй вход которого соединен с дополнительным выходом блока l, Первый выход логического блока 7 подключен к входу реле 8 времени, выход которого соединен с выключателем 5. Первый и второй выходы блока 6 выявления ЭДС скольжения соединены соответственно с третьим и четвертым входами логического блока 7, второй выход которого подключен к входу реле

9 ресинхронизации, выход которого и II соединен с управля|щим входом Стоп тиристорного возбудителя 3. Логический блок 7 содержит первый 10 и вто- рой 11 логические элементы И, логический элемент ИЛИ 12, Выход первого логического элемента И 10 соединен с первым входом логического элемента

ИЛИ 12 и является вторым выходом логического блока 7. Выход второго логического элемента И 11 соединен с вторым входом логического элемента

ИЛИ 12. Первые входы логических эле— ментов И 10 и ll соединены между собой и являются первым входом логического блока 7, а вторые входы логических элементов И 10 и ll соединены между собой и являются вторым входом логического блока 7. Третьи входы логических элементов И 10 и 11 образуют соответственно третий и четвертый входы логического блока 7, Блок 6 выявления ЭДС скольжения содержит первый 13 и второй 14 формирователи импульсов, подключенные соответственно к выходу суммирующепо усилителя 15 и инвертирующего усилителя 16 ° Выход суммирующего усилителя 15 соединен с входом инвертирующего усилителя 16 через диод 17, К инвертирующему входу суммирующего усилителя 15 подключен потенциометр

18, выход которого соединен с вторым входом блока 6 выявления ЭДС скольжения. Датчик 4 напряжения ротора снабжен потенциометром 19, движок которого соединен с неинвертирующим входом суммирующего усилителя 15, На фиг, 3 приведена.характеристика синхронного электродвигателя в комплексной плоскости сопротивлений.

Заштрихованная область в четвертом квадранте соответствует синхронному режиму работы электродвигателя. Линия 1IN соответствует асинхронному режиму. Зона внутри линии А соответствует области срабатывания реле полного сопротивления, Области R и К„ соответствуют холостому ходу и номинальным активным нагрузкам, Области

Хц и Х„ соответствуют сопротивлению

Но электродвигателя при номинальном возбуждении для номинальной активной нагрузки и при холостом ходе. Области Х и Х соответствуют режиму форЖ н о

11 сировки возбуждения. Точка Х> соответствует сверхпереходному индуктивному сопротивлению электродвигателя по продольной оси.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении. асинхронного режима синхронного электродвигателя

2 на его обмотке возбуждения появляется ЭДС скольжения, величина кото(значительно меньше номинальной, например, холостой ход) и невозбуждением вводится блокировка по минимальному току. Сигнал (логический

"0") на токовом выходе блока 1 появляется тогда, когда ток статора меньше уставки. Орган блокировки по минимальному току может быть выполнен с помощью реле максимального тока, включенный в цепи статора электродвигателя.

При возникновении асинхронного хода возбужденного электродвигателя появляется сигнал (логическая "1 ) на выходе блока 1, Поскольку на токовом выходе блока 1 также присутствует сигнал, то логические элементы

И 10 и 11 управляются импульсами, поступающими от формирователей 13 и

14 (фиг. 2в,r). Импульсы (фиг. 2в) с выхода логического элемента И 10 вызывают срабатывание реле 9 ресинх-ронизации, который через управляюший вход Стоп тиристорного возбудителя

3 осуществляет активную ресипхронизацию путем периодической коммутации тока возбуждения (фиг. 2д). При успешной ресинхронизации на выходе блока 1 появляется сигнал логического

"0", который приводит к прекращеною управления током возбуждения и возврату реле 8 времени в исходное состояние, При неуспешной ресинхронизации реле 8 времени отсчитывает свою выдержку времени, после чего подает сигнал на отключение выключателя 5.

При асинхронном пуске сигналы логической "1" присутствуют на первом и втором входах логических элементов

И 1 0 и 11 и они управляются импульсами от формирователей 13 и 14. Поскольку в этом режиме отсутствует отрицательное напряжение на функциональном выходе тиристорного возбудителя 3 (до момента подачи возбуждения, предусмотренного алгоритмам пуска), то напряжение на выходе датчика напряжения ротора, подаваемое на неинвертирующий вход суммирующего усилителя 15, пропорционально ЭДС скольжения Е (фиг. 2е).

Запуск реле 8 времени в этом случае происходит через логический элемент

ИЛИ 12. Сигнал на выходе элемента

И 10 хотя и поступает на реле 9 ресинхронизации, но управления током возбуждения с помощью реле 9 не происходит до момента подачи возбуждения t> (фиг, 2е). При подаче тока

5 1552321 рой пропорциональна скольжению, Напряжение на обмотке ротора равно алгебраической сумме мгновенных значений ЭДС скольжения, имеющей частоту скольжения и напряжения тиристорного возбудителя (фиг. 2а), Указанное напряжение через датчик. 4 напряжения и потенциометр 19 поступает на неинвертирующий вход суммирующего усилителя 15, а на его инвертирующий вход поступает отрицательное напряжение через потенциометр 18 от дополнительного выхода тиристорного возбудителя 3. Отрицательное напряжение на указанном выходе тиристорногб возбудителя 3 пропорционально напряжению возбуждения, задаваемого тиристорным возбудителем, Усилитель

15 осуществляет функцию алгебраичес- 20 кого суммирования напряжений, подаваемых на его инвертирующий и неинвертирующий входы. В соответствии с принятой на фиг. 1 полярностью на выходе усилителя 15 напряжение пред- 25 ставляет собой разность мгновенных значений напряжений на его входах, т,е. на выходе усилителя 15 напряжение пропорционально ЭДС Е (фиг. 26) скольжения. Положительные полуволны 3(ЭДС скольжения поступают на первый формирователь 13 импульсов, а отрицательные инвертируются усилителем 36 и поступают на второй формирователь

14 импульсов. На выходе формирователей 13 и 14 выделяется последовательность прямоугольных импульсов (фиг.2в, г соответственно), которые поступают на третьи входы первого и второго логических элементов И 10 и 11 логического блока 7.

В качестве блока контроля режима статорной цепи 1 синхронного электродвигателя используется реле полного сопротивления, Характеристика

45 срабатывания (фиг ° 3) реле полного сопротивления выбирается с таким расчетом, чтобы она охватила полностью зону асинхронного режима (в том числе режим асинхронного пуска) и не 50 пересекала зону синхронного режима.

Этим требованиям удовлетворяет реле полного сопротивления с эллиптической характеристикой А срабатывания в первом квадранте комплексной плоскости сопротивлений iX, R . Для того, чтобы исключить ложную работу устройства при работе синхронного

Электродвигателя с малой нагрузкой

1552321

20

50 возбуждения в момент времени tz (в соответствии с алгоритмом пуска) ре.ле 9 ресинхрониэации начинает коммутировать тиристорный возбудитель 3 через управляющий вход "Стоп", обеспечивая выбор благоприятного момента тока возбуждения.

В случае успешного запуска синхронного электродвигателя его ток возбуждения после нескольких коммутаций (фиг. 2з) устанавливается на заданном АРВ уровне, и реле 8 времени возвращается в исходное состояние.

В случае затянувшегося пуска с подачей или без подачи возбуждения реле 8 времени отсчитывает время уставки, после чего, двигатель отключается от сети выключателем 5. Потенциометры 18 и 19 служат для плавного изменения напряжений, подаваемых на суьмирующий усилитель 15.

В устойчивом синхронном режиме электродвигателя (без качаний) напряжение на выходе усилителя 15 равно нуmo (этот режим усилителя выставляется потенциометрами 18 и 19).

Датчик 4 напряжений ротора имеет гальваническую связь с обмоткой .ротора через два высокоомных резистора, включенных на входе. Два встречно включенных диода на выходе датчика напряжения ротора обеспечивают защиту усилителя 15 от перенапряжений в начальный момент пуска и не влияют на работу усилителя 15. Если синхронный электродвигатель оборудован устройством контроля изоляции ротора, то вход датчика 4 напряжения ротора должен быть соединен с выходными клеммами тиристорного возбудйтеля

3 через контакты реле 1 сопротивления, которые замыкаются лишь в режиме асинхронного хода.

Колебания нагрузки на валу электродвигателя, а также синхронные качания вызывают появление ЭДС скольжения (поскольку в этом случае имеется разность мгновенных значений угловых скоростей ротора и поля статора). Однако при этом ложная работа устройства не происходит, по.скольку сигнал на выходе блока 1 отсутствует (в пределах синхронных качаний внутренний угол электродвигателя хотя и изменяется, но порядок следования векторов напряжений сети и ЭЦС статора не изменяется), Реле

1 полного сопротивления должно быть безынерционньм. Также безынерционным должно быть реле 9 ресинхронизации, что может быть обеспечено за счет отказа от использования контактных реле, Экономическая эффективность от использования предлагаемого устройства обеспечивается за счет сокращения длительности работы синхронного электродвигателя в асинхронном режиме, а также сокращение числа пусков.

Таким образом, за счет одновременного контроля электрических параметров в цепях ротора и статора достигается повышение чувствительности асинхронного хода и увеличение надежности функционирования привода.

Формула изобретения

Устройство для ресинхронизации и защиты от асинхронного режима синхронного электродвигателя, содержащее блок контроля режима статорной цепи синхронного электродвигателя, логический блок, составленный из элемента ИЛИ и двух элементов И, датчик напряжения, подключенный входами к выходам тиристорного возбудителя обмотки возбуждения синхронного электродвигателя, реле времени, выход которого соединен с выключателем упомянутого электродвигателя, а вход— с первым выходом логического". блока, два формирователя импульсов, выходами подключенных соответственно к третьему и четвертому входам логического блока, организованным третьими входами логических элементов И данного блока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения чувствительности выявления асинхронного режима при малых скольжениях, введены реле ресинхронизации, суммирующий усилитель, инвертирующий усилитель, тиристорный возбудитель снабжен дополнительным выходом, а упомянутый блок контроля режима выполнен в ниде реле полного сопротивления с характеристикой срабатывания, расположенной в первом квадранте комплексной плоскости сопротивлений,и снабжен дополнительным выходом, причем выходы указанного блока контроля режима подключены к первому и второму входам логического блока, организованным:

1552321

1О объединенными попарно первыми и вторыми входами элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ, выход которого является первым выходом логического блока, датчик напряжения выходом соединен с неинвертирующим входом суммирующего усилителя, инвертирующий вход которого соединен с дополнитель- 1п ным выходом тиристорного возбудителя, а выход подключен к входу первого формирователя импульсов и через инвертирукщий усилитель — к входу второго формирователя импульсов, выход первого элемента И образует второй выход логического блока, подключенный к входу реле ресинхронизации,выходом соединенного с управляющим входом упомянутого тиристорного возбудите— ля.

1552321

Составитель В.Тарасов

Редактор Е.Папп Техред Л,Олийнык Корректор А.Обручар, Заказ 338 Тираж 449 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101