Устройство для защиты электродвигателя от неудавшегося пуска

 

Сущность: сравнение активной мощности , потребляемой двигателем из сети, с активной мощностью, которая должна потребляться двигателем при нормальном пуске, позволяет на стадии пуска повысить эффективность работы защиты от неудавшегося пуска. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 Н 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755287/07 (22) 01.11.89 (46) 30.08.92. Бюл, N. 32 (71) Томский политехнический институт (72) В.H.Êîïüåâ, А.Ф,Карбышев и В.Н.Хворов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1374328, кл. Н 02 Н 7/08, 1988.

Авторское свидетельство СССР

М 1319132, кл. Н 02 Н 7/08, 1987.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к защите электродвигателей от ненормальных режимов, При пуске двигателя возможно возникновение ненормальных режимов, таких как заклинивание ротора, неразвернувшийся ротор, затянувшийся пуск.

Известен способ защиты асинхронного двигателя от перегрузки, обрыва фазы и незапуска, реализованный на применении датчика тока, фотоэлектрического датчика и программируемого контроллера. Защита вводится в действие через заданный промежуток времени, соответствующий времени нормального пуска, и на ос овании замера тока и скорости вращения электродвигателя анализируется режим пуска.

Недостатком данного способа защиты является отсутствие оперативного контроля за режимом разворота двигателя в течение всего пуска и, как следствие, в случае неудачного пуска денга ель псдвергается значительным тепловым и динамическим воздействиям.

Известны способ защиты электродвигателя от перегрузки и сверхтока и устройство Ы 1758757 А1 (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕУДАВШЕГОСЯ ПУСКА (57) Сущность: сравнение активной мощности, потребляемой двигателем из сети, с активной мощностью, которая должна потребляться двигателем при нормальном пуске, позволяет на стадии пуска повысить эффективность работы защиты от неудавшегося пуска, 1 з,п. ф-лы, 5 ил. для его осуществления. Устройство содер- з жит датчик тока, два формирователя сигналов, пропорциональных значению полуволн положительной и отоицательной полярности, формирователи суммы и разности сигналов полуволн тока, компаратор. Способ 2 выполнения защиты основан на фиксации инфранизкой частоты, возникающей в начальный момент нормального пуска (t = 1 — 2 с).

Основной недостаток — возможность несрабатывания защиты в режиме затянувшегося пуска или неразвернувшегося рото- Со ра.

Наиболее блиэхим к предлагаемому (Я техническим решением является устройство для защиты сь чхоонного двигателя от асинхронного режим; и затянувшегося пуска, содержащее преобразователи тока и напряжения, блок контроля, вход которого соединен с выходом преобразователя тока, блок выдержки времени и исполнительный блок. Кроме того, устройство содержит рва усилителя-формирователя, четыре инвертора, четыре логических элемента И вЂ” НЕ, второй блок выдержки времени, второй исполнительный блок, формирователь мо1758757 дуля тока, ограничители минимального и максимального тока. При затянувшемся пуске электродвигателя, когда момент приводного механизма превышает электромагнитный момент, на выходе логического элемента формируется сигнал на включение блока выдержки времени, сигнал с выхода блока выдержки времени поступает на исполнительный блок, который производит отключение электродвигателя.

Недостатком известной защиты является отсутствие контроля за режимом пуска.

Учет фактора увеличения тока, на время, достаточное для разворота двигателя, при неуспешном пуске приводит к дополнительному износу двигателя за счет высоких тепловых и динамических нагрузок и увеличивает вероятность его повреждения.

Цель изобретения — повышение быстродействия защиты от неудавшегося пуска эа счет сравнения скорости нарастания потребления активной мощности с заданным значением.

Для реализации указанной цели устройство, содержащее преобразователи тока и напряжения, блок контроля, вход которого соединен с выходом преобразователя тока, блок выдержки времени и исполнительный блок, дополнительно снабжено первым и вторым масштабными усилителями, nopomвым элементом, блоком сравнения, интегратором, при этом выход преобразователя напряжения -,врез первь и масштабный усилитель соединен с первым входом формироВателя дктиВной мощности, второй ВхОд которого подключен к выходу второго масштаб-iG.-à усилителя и через последовательно соединенные пороговый элемент, блок выдержки времени и интегратор к второму входу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом формирователя активной мощности, выход блока сравнения соединен с первым Входом исполнительного блока, BTGpoA Вход которого подключен к выходу блока контроля, Выход преобразователя тока подсоединен к входу второго масштабного усилителя, элемент индикации фазировки Входом подключен к выходу формирователя активной мощности, Введение новых блоков в указанной связи позволяет повысить эффективность действия защиты, расширить ее возможности как по сравнению с известным, так и с другими техническими решениями эа счет контроля скорости потребления активной мощности электродвигателем в процессе разворота.

Из теории электрических машин известно, что скорость изменения электромагнит5

10 ll5

55 ного момента при неуспешном пуске из-за заклинивания ротора, зависания скорости вращения электродвигателя или затянувшемся развороте меняется по сравнению с нормальным пуском, Электромагнитный момент

Мэм = Рмх/2 л и, где Мэм — электромагнитный момент;

2 л и — угловая скорость вращения электродвигателя;

Рмх = P> — P1 — Р2 — Рз — механическая мощность, развиваемая на валу ротора;

Р1 — потери в сердечнике статора;

Pz — потери в обмотке статора;

Рз — потери в роторе;

Рэ = mUlcos p — активная мощность, потребляемая иэ сети.

Из приведенных выражений следует, что если пренебречь потерями в электродвигателе, то функция Р, = f(t) повторяет механическую характеристику Мэм = f(t), и, следовательно, контролируя скорость изменения г отребления активной мощности из сети, можно однозначно контролировать скорость изменения электромагнитного момента, На фиг,1 представлена блок-схема устройства защиты электродвигателя от неудавшегося пуска; на фиг,2 — 5 — диаграммы работы защиты при успешном пуске и аварийных режимах: заклинивании ротора, затянувшемся пуске, неразвернувшемся роторе.

Устройство для зашя ты электродвига еля от неудавшегося пуска (фиг,1) содержит преобразователь 1 напряжения и преобразователь 2 тока, к выходам которых соответственно подключены первый 3 и Второй 4 масштабные усилители, выходы которых соединены с первым и вторым Входами формирователя 5:к-;ивной мощности, причем выход Второго масштабного усилителя одновременно подключен к пороговому эле8t е H ту 6, В ы x o д t< 0 т О р 0 г 6 ч е р е 3 последовательно соединенные блок 7 Выдержки времени и интегратор 8 соединен с

Вторым входом блока 9 сравнения, выход олька сравнения подключен к первому входу исполнительного блока 10, второй вход которого соединен с выходом блока 11 контроля, а к выходу формирователя активной мо1цности подключены первый вход блока сравнения и элемент 12 индикации фазировки, Устройство работает следующим образом.

При включении электродвигателя на входы формирователя 5 активной мощноСти, представляющего собой фазокомпен1758757

55 сационный перемнажитель, подаются сигналы, пропорциональные току и напряжению, а с выхода снимается сигнал, пропорциональный активной мощности, потребляемой двигателем; U» = КРдв, При увеличении тока до значения, соответствующего срабатыванию порогового элемента 6, последний срабатывает и через время t = 2-5 с подает команду на запуск интегратора 8, Бремя интегрирования выбирается равным времени пуска электродвигателя за вычетом времени задержки. Сигнал с выхода интегратора U«<> поступает на второй вход блока сравнения, в котором происходит сравнение двух электрических величин — сигнала с выхода формирователя активной мощности и с выхода интегратора. Если U» — U««T О, та на выходе порогового элемента появляется положительный сигнал, паи U» U««m > 0 схема сравнения сваега состояния не меняет, При появлении положительного сигнала исполнительный блок формирует команду на отключение, Нормальный пуск (фиг.2).

При увеличении пускового тока 1и да значения (4 — 5)!н срабатывает пороговый элемент 6 и через блок выдержки времени запускает интегратор. За время пуска „напряжение на выходе интегратора 0«нт не успевае-, выравняться с напряжением на вь„-;аде:;;. рмиравателя активной мащнастл

U» и;iðè уменьшении пускового тока да значения lycm, соответствующего напряжению срабатывания парагавага элемента

Опэ, происходит сброс интегратора. Схема сравнения своего состояния не меняет.

Заклиниванне ротора (фиг.Л).

Увеличение така вызывает срабатывание порогового элемента и запуск интегратора, Поскольку в этам случае активная мощность, потребляемая двигателем, постоянна, напряжения 0» и U«« совпадают по величине, чта приводит к изменению состояния схемы сравнения, и исполнительный блок подает команду на отключение двигателя.

Неразвернувшийся ротор и затянувшийся пуск (фиг.4 и 5).

Устройство работает аналогично описанному для режима заклинивания ротора, только с другими временами срабатывания.

Защиту электродвигателя ат неудавшегося пуска целесообразно использовать для двигателей с временем пуска более 5 с, Пример конкретного выполнения устройства показан на фиг.1. Реализация выполнена HB современной микроэлектронной основе с испальзовани10

40.

50 ем известных схемотехнических решений. В качестве преобразователей 1 и 2 используются трансформаторы тока и напряжения, выполненные на тороидальных ферритовых сердечниках и нагруженные на резисторы, в масштабных усилителях 3 и 4, пороговом элементе 6, блоке выдержки времени использованы операционные усилители типа

К140УД20, формирователь активной мощности выполнен на базе интегрального перемножителя К525ПС2, двойного

Т-образного фильтра низких частот, усилителя К140УД20. Интегратор выполнен на микросхеме типа К140УД14 с включением в обратную связь высокостабильного конденсатора с коммутационным элементом на базе палевого транзистора. В блоке сравнения используется компаратор

521САЗ. Выходной блок реализован на транзисторах, индикация — на светодиодах, память — на фататиристоре. Коммутационные.элементы блока контроля выведены на лицевую панель устройства.

Предлагаемое устройство позволяет своевременна и надежно фиксировать режимы заклинивания ротора, затянувшегося пуска, неразвернувшегося ротора и снизить вероятность повреждения электродвигателя в процессе "-ксп>.:уатации, Форму»а изобретения

1. Устройство защиты электродвигателя от неудавшегося пуска, содержащее преобразователи тока и напряжения, блок контроля, вход которого соединен с выходом преобразователя тока, блок выдержки времени и исполнительный блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет сравнения скорости нарастания потребления активной мощности с заданным значением, дополнительно введены первый и второй масштабные усилители, пороговый элемент, блок сравнения, формирователь активной машнасти, интегратор, при этом выход преобразователя напряжения через первый масштабный усилитель соединен с первым входом формирователя активной мощности, второй вход которого подключен к выходу второго масштабного усилителя и через последовательно соединенные пороговый элемент, блок выдержки времени и интегратор — к второму входу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом формирователя активной мощности, выход блока сравнения соединен с первым входом исполнительного блока, второй вход которого подключен к выходу блока контроля, выход преобразователя тока подсоединен к входу второго масштабного усилителя.

1758757

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью контроля фазировки, дополнительно введен элемент индикации фазировки, входом подключенный к выходу формирователя активной мощности.

1758757

Составитель В.Копьев

Техред M.Moðãåíòàë Корректор А, Мотыль

Редактор А. Огар

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

Заказ 3006 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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