Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки при пуске

 

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки пусковыми токами Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности функционирования защиты, ис ключение ложных срабатываний и отказов, упрощение настройки защиты Это дости гается тем, что устройство дополнительно снабжено двухполярным ограничителем 2 и расширителем 3 импульсных сигналов, включенных между выходом датчика 1 тока и входом фильтра 4 низкой частоты Это способствует быстрейшему затуханию собственных переходных процессов в фильтре низкой частоты Защита отстраивается от переход ных процессов 6 ил е (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1624591 (51)5 Н 02 Н 7 08 7 085

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (6l) 1141502 (2!) 4654669/07 (22) 04.02.89 (46) 30.01.91. Бюл № 4 (71) Ивановский нергетнческий институт им. В. И. Лелина (72) В. В. Бурыкин, Г. М. Павлов и В. А. Савельев (53) 621.316 925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1141502, 1983.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПРИ

ПУСКЕ (57) Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки пусковыми токами. Цель изобретения — повышение быстродействия и надежности функционирования зашиты, исключение ложных срабатываний и отказов, упрощение настройки защиты. Это достигается тем, что устройство дополнительно снабжено двухполярным ограничителем 2 и расширителем 3 импульсных сигналов, включенных между выходом датчика 1 тока и входом фильтра 4 низкой частоты. Это способствует быстрейшему затуханию собственных переходных процессов в фильтре низкой частоты. Зашита отстраивается от переходных процессов. 6 ил.

1624591

20

30

Изобретение относится к релейной защите и может быть использовано для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки пусковыми токами при неуспешном пуске из-за повреждения (заклинивания) приводимого механизма или подшипников, задевания ротора о статор, примерзания механизма (напрнмер, водяного насоса), завала механизма сыпучими материалами (например, из-за завала дробилок и мельниц системы топливоприготовления электростанций), из-за обрыва фазы, при глубоких посадках напряжения на питающих шинах, ири внутренних коротких замыканиях и в других случаях, когда при включении двигателя в работу он не разворачивается.

Изобретение касается усовершенствования устройства по авт. св. № 1141502.

Цель изобретения — — повышение быстродействия и надежности функционирования, исключение ложных срабатываний и отказов, упрощение настройки защиты.

На фиг. 1 приведена схема устройства защиты; на фиг. 2 — один из возможных вариантов выполнения двухполярного огра ичителя; на фиг. 3 его характеристики; на фнг. 4 и 5 — характер преобразования выходного сигнала Х. ограничителя при успешном и неуспешном пусках соответственно; на фиг. 6 возможная схема реализации расширителя импульсных сигналов.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные датчик 1 тока статора двигателя, ограничитель 2 и расширитель 3 импульсных сигналов, фильтр 4 низкой частоты, выпрямитель 5 и пороговый элемент 6, выход которого подключен к блокирующему входу (Ь) логического элемента 7 «Память».

Блок-контакт выключателя 8 двигателя запускает п6а импульсных реле 9 и 10 времени, например, путем подачи «плюса» от шин питания. Выход реле 9 времени соединен с запускающим входом (а) элемента 7 «Память». Выходы элемента 7 «Память» и реле

10 времени объединены через элемент И 11. .Чвухполярный ограничитель 2 (фиг. 2) ныио.чнен в виде двух последовательновстречно соединенных стабилитронов 12 и 13.

Пока входной сигнал ограничителя Xi (фиг. 3) не превысит уровень +-14, который адается стабилитронамн, напряжение на его выходе Х равно О. При превышении ."игналом Х уровня + 14 на выходе ограничителя- появляется сигнал Х, равный разности мгновенных значений напряжений Х и U|,.

При усиешном и неуспешном пусках электродииг т ля (фиг. 4 и 5) видно, что неирср иный аналоговый входной сигнал Х н обоих случаях превращается в серию узких цми,,, он, которые ироде авляют собой

«срезанные» верхушки синусоиды промышдеtlHoH гастоты. При этом огибающая импульсов Х совпадает с огибающей входного сигнала Хи Сформированный таким образом сигнал Х2 содержит существенно меньшую составляющую 50 Гц (реально мож;но уменьшить ее до 6 — 8 раз), что являлось целью преобразования, осуществленного ограничителем 2, т. е. за счет ограничителя 2 составляющая 50 Гц существенно уменьшилась «механическим» путем без применения инерционного звена — фильтра низкой частоты. Таким образом, при реализации устройства порядок фильтра 4 низкой частоты можно понизить по сравнению с прототипом. Однако, если сигнал Х в виде полученных импульсов подать на фильтр низкой частоты, то на его выходе амплитуда составляющей низкой частоты будет значительно меньше по сравнению с амплитудой огибающей, так как огибающая составлена из узких импульсов, т. е. ограничитель 2 одновременно с подавлением частоты 50 Гц (помеха) уменьшает и полезный сигнал низкую частоту. Поэтому в устройстве сигнал Х в виде узких импульсов дополнительно преобразуется с помощью расширителя 3 импульсных сигналов (фиг. 6) .

Расширитель 3 состоит из резисторов 14 — 20, диодов 21 и 22, конденсаторов 23 и 24, операционного усилителя 25. Элементы 14, 16, 21, 23 предназначены для преобразования импульсных сигналов Х положительной полярности, а элементы 15, 17, 22 и 24— отрицательной. Напряжения с конденсаторов

23 и 24 поступают на входы сумматора, выполненного на резисторах 18 — 20 и операционном усилителе 25.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим преобразование импульса Х2, например, положительной полярности. При поступлении сигнала Х на вход расширителя происходит заряд конденсатора 23 через резистор 14 и открытый диод 21. Постоянная времени цепи резистор 14 — конденсатор 23 выбирается минимальной (аналогично для цепи резистор 15 — конденсатор 24), поэтому при возрастании сигнала Х напряжение 112з на конденсаторе 23 практически без задержки повторяет входное напряжение (фиг. 4 и 5). После того как сигнал Х достигает своего амплитудного значения и начнет уменьшаться, диод 21 запирается, и конденсатор 23 медленно разряжается через относительно большое суммарное сопротивление резисторов !

6 и 14. Прн этом напряжение U> медленно спадает до появления нового импульса Х положительной полярности (фиг. 4 и 5), после чего конденсатор 23 опять начинает быстро заряжаться вместе с ростом Хг до амплитудного значения и т. д. Аналогично происходит преобразование (расширение) импульсов Х> отрицательной полярности.

В результате из импульсных входных сигналов Х2 на конденсаторах 23 и 24 формируются напряжения 14» и Uq4, в которых

1624591 содержание частоты 50 Гц Hpçlfà÷Hòpëüío, а составляю:цие инфранизкой частоты ярко выражены. Причем составляющие инфранизкой частоты в напряжениях 14) и IJ>; (фиг. 4) практически совпадают по фазе Кроме составляющих 50 Гц и инфг)анизкой частоты в напряжениях Vz) и .г заметны постоянные составляющие, причем противоположных знаков. Поэто1лч для компенсации этих противоположных по знаку постоянных составляющих для выделения и усил ния инфранизкой частоты напряжения 14з и Vz4 поданы на сумматор, випалненный на резисторах 18 --20 и операционном усилителе 25. На выхгде сумматора постоянные составляющие к.;-лпенсируются,;-. составляю- 1Б щиг и н(т) ран из к.) и частоты складываются.

При этом t выходном сигнале Х coo.(HoBIE ние между амглнтудами частоты 5С i ö и инфранизкой частоты сугц ственно изменилось по сравнению с соотношением этих ) составляющих во входном сигнале XI, т. е. в токе статора. В целом благов.)ря применению ограничителя 2 и рзсшчрнтеля 3 удалось .механическим) путем, без применения инерционного звена (фильтра низкой частоты) существенно (в несколько раз) изм"=нить соотношение меж.(у амплигудами инфранизкой частоты и частоты 50 Гц. При этом, хотя необходимость в фильтре 4 низK(>H частоты осталась, его порядок пг низился.

Известно. что «ем выше порядок фильтра, тЕ,Л ПРОД().)жн ЕЛ)1 ЕЕ И С 6ОЛЬ(ней ЗМПЛИ- ЗС ту чой происходя г I) псм 11ерсxo. IIII проц осы при поступлении на его вход возмущений. В данном конкретном =лучае это означает, что реаквHH фильтра низкой частоты на апериодическую составляюгцую в токе статора будет происходить с меньшей амплитудой и быстрее затухать. Вторая пг)ичина, создающая более благоприятные условия для работы фильтра 4 и, соответсвенно, для настройки защиты, заключается в том, что благодаря применению о)раничителя 2 за- 4 метно уменьшена амплитуда возмущения (толчка) на входе фильтра в начальный момент пуска двигателя. Действительно, если в прототипе на вход фильтра проходит сигнал XI, пропорциональный ударному значению тока статора (фиг. 4 и 5 в пе) 1.й полупериод промышленной част<)ты), то в предложенном устроистве на вход фильтра в начальный момент поступает ра)носчь .лежду ударным значением Х1 и напря кением 11, заданным ограничителем 2.

Таким образом, по сравнению с и.:.)естным устройством в изобретении H(польз.)ван фильтр инфранизкой частоты более 1:чз кого порядка и ограничена ампл1(т да возмущения на входе фильтра в пачал ный момент переходного процесса при flvc) p двигателя. Оба отмеченных обстоятельств;; способствуют быстрейшему ззтуханнк) собственных переходных flpolfcccoB в фильтре инфранизкой частоты. ч. е. теперь за щита может быть отстро"Ha от переходны.(Hf;() цессов прн меньшей уставке порогового элемента 6 и меньших уставках по времен). обоих реле 9 и 10 времени. В целом это означает повышение быстродействия за ц(иты и надежности ее функционирования, исключение ложных сраба гыванин и отказок. а га) же упрощение настройки защиты, что имеет особое значение при внедре)1ии за)цн ты на двигате.чях относительно малой м()щности. Кроме того, (зобретенне сотри няет все преимущества устройства — 111)() тотнпа по сравнению с базовыми объектам ( (фильтровая за)цита, максимальная )кокан заш: та) в отношении повышенного быстродей(вия и способности защн1цать электродвигатель от последствий неуспешг )го; уска по люб )й г ричине механи )секо) HëH электрического характера.

Форм((ла изобретения

Устройство,чля ззщнты электродвигате.)H от герегрузки при пуске по адт. св. № 1141502, отличающееся тем, что. с целью повышения быстродеистви я и на деж))ости фун кцн,) и р(вания, исклк)чения ложных срабатываний н отказов, упрощения настройки защиты, oHt) дополнительно снабжено последовзтельп, соединенными двухполярным ограничит(лем и расширителем импульсных сигналов. включенными между выходом датчнкл тока к входом фильтра низкой частоты

1624591

1624591

-ио

xz юг,б

Составитель К. Шилан

Редактор А. Маковская Техред А. Кравчук Корректор M Пожо

Заказ 197 Тираж Подписное

ВНИИЛИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР

1 I,З0З5, Москва, Ж вЂ” 35, Рау ш ск а я наб., д. 4/5

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