Устройство для защиты от асинхронного режима синхронного двигателя с бесщеточной системой возбуждения

 

(и) 546985

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сви-ду (22) Заявлено 14.02.75 (21) 2104817, 07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.77. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 31.03.77 (51) М Кч 2 Н 02Н 7/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения Э. Н. Райхман, В. И. Корогодскии, А. Ю. Юровицкий и М. М. Зунтнерс (71) Заявитель

Государственный ордена Трудового Красного Знамени проектный институт «Тяжпромэлектропроект» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА

СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С БЕСЩЕТОЧНОЙ СИСТЕМОЙ

ВОЗБУЖДЕН ИЯ

К основным функциям устройства защиты синхронного двигателя от асинхронного режима относятся определение асинхронного хода двигателя и подача сигнала на ресинхронизацию или отключение двигателя.

Известны несколько устройств для защиты синхронного двигателя от асинхронного режима. Самые простые из них, но недостаточно надежные для большинства режимов работы синхронных двигателей, используют величину тока статора как критерий асинхронного хода.

Другие устройства защиты снабжены приборами для измерения направления мощности и cos(f). При этом в качестве критерия асинхронного хода они используют изменение величины реактивной мощности.

Существуют устройства, реагирующие иа появление переменной составляющей тока в цепи ротора при асинхронном ходе. С этой целью в обмотку возбуждения включен трансформатор тока, к вторичной обмотке которого присоединено реле (1).

Все указанные устройства не в состоянии надежно отличить асинхронный ход двигателя от нормального режима работы при толчках в сети и резкопеременных нагрузках на валу, так как они реагируют на косвенные показатели, которые имеют место как при асинхронном ходе, так и при некоторых нормальных режимах работы.

Ьолее новые устройства запцггы синхронных двигателей от асинхронного режима реагируют на угол 0, который ири изменении от 90 до 270 характеризует выпадение синхронного

5 двигателя из сиихроиизма. Эти устройства имеют либо фотодатчик, либо датчики, механически связанные с валом двигателя.

Для регистрации угла 0 при помощи фотодатчика на валу двигателя необходимо уста10 повить дорожку с чередующимися черными ii белыми отрезками. Сам датчик и его источник света устанавливают в непосредственной близости от вала двигателя иа отдельной конструкции. Для использования других датчиков

)5 необходимо монтировать иа валу двигателя Itx отдельные элементы (флажок, выступы и т. д.), а сам датчик располагать в непосредственной близости от вала двигателя иа кронштейне.

20 В процессе работы двигателя с фотодатчиком дорожка загрязняется, что приводит и нечеткости границ между черными и белыми отрезками. Кроме того, в асинхронном режиме вал двигателя подвергается вибрации, что

25 делает световой сигнал, попадающий на фотодатчик, расплывчатым и неустойчивым. Индукционные датчики, в принципе действия которых заложено периодическое изменение индуктивного сопротивления, механически иеиа30 дезкны, так как ие представляют единое иелос

546985 с двигателем. Так например, и устройстве (2) датчик пространственного положения вектора ЭДС двигателя расположен в непосредственной близости от вала двигателя, а некоторые элементы этого датчика расположены на самом валу. Датчик пространственного положения вектора напряжения сети входами подключен на линейное напряжение, питающее двигатель. Выходы датчика подключены к схеме сравнения и фиксации асинхронного режима двигателя.

Недостатком известных устройств защиты с регистрацией угла 0 нагрузки является то, что датчик пространственного положения вектора

ЭДС расположен в непосредственной близости от вала двигателя, а его элементы расположены на самом валу. Вал двигателя при работе может совершать колебания и, так как датчик расположен очень близко от вала на кронштейне, он может быть поврежден, что приводит к полному отказу защиты.

Цель изобретения — повышение надежности защиты и уменьшение возможности механического повреждения датчика вектора ЭДС двигателя. Для этого в предлагаемом устройстве используют датчик пространственного положения вектора ЭДС двигателя, являющийся одновременно бесконтактным датчиком тока в бесщеточной системе возбуждения синхронного двигателя. Индукторная обмотка датчика включена последовательно с обмоткой возбуждения синхронного двигателя, а неподвижная обмотка якоря датчика подключена к преобразователю.

На чертеже показана схема описываемого устройства.

От шин, питающих синхронный двигатель 1, при помощи трансформатора 2 напряжение сети подается на разделительный трансформатор 3, являющийся датчиком пространственного положения вектора напряжения сети. Индукторная обмотка 4 бесконтактного датчика

5 пространственного положения вектора ЭДС двигателя включена последовательно с обмоткой возбуждения 6 бесщеточного возбудителя 7. Якорная обмотка 8 датчика 5 и вторичная обмотка разделительного трансформатора

3 подключены на выходы преобразователя

ЭДС 9 и преобразователя напряжения 10 соответственно. Выходы преобразователей подключены к входу блока сравнения 11, выход которого соединен с входом блока логики 12.

Таким образом, на вход преобразователя 9 подают ЭДС, снимаемую с якоря бесконтакт5

50 ного датчика 5, пространственное положение вектора которой соответствует пространственному положению вектора ЭДС синхронного двигателя 1, а на вход преобразователя 10 подается напряжение, вектор которого соответствует пространственному положению вектора напряжения сети, питающей двигатель.

Угол между векторами ЭДС двигателя и напряжения сети является углом нагрузки двигателя. Этот угол при синхронной работе двигателя находится в пределах +90 эл. град.

При изменении угла нагрузки в указанных пределах двигатель независимо от величины и характера нагрузки находится в синхронизме. В асинхронном режиме вектор ЭДС двигателя может менять свое положение относительно вектора напряжения сети и угол нагрузки выходит за вышеуказанный предел.

Сигналы преобразователей 9 и 10 подаются в блок сравнения 11. Блок сравнения фиксирует изменение угла нагрузки, причем сигнал на выходе блока 11 появляется только в том случае, когда угол нагрузки выйдет за пределы +90 эл. град. Сигнал от блока сравнения поступает в блок логики 12, который обрабатывает сигнал и выдает команду на ресинхронизацию или отключение синхронного двигателя в зависимости от режима работы.

Экономический эффект от использования в промышленности устройства защиты ориентировочно составит 50000 руб. в год.

Формула изобретения

Устройство для защиты от асинхронного режима синхронного двигателя с бесщеточной системой возбуждения, содержащее датчик пространственного положения вектора напряжения сети, датчик ЭДС двигателя, перобразователи, блок сравнения, блок логики, о т л ич а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения надежности защиты путем уменьшения возможности механических повреждений, датчик пространственного положения вектора ЭДС выполнен в виде бесконтактного электромагнитного датчика, индуктор которого включен последовательно с обмоткой возбуждения двигателя, а якорь подключен к преобразователю.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. И. В. Коваленский. «Релейная защита электродвигателей высокого напряжения», М., «Энергия», 1964 г., стр. 121 — 122 (аналог).

2. Патент ГДР № 79349, Кл. 21dР, 16, 1971 r.

546985

Составитель А. Корнеев

Тсхред Е. Хмелева Корректор Т. Добровольская

Редактор Т. Юрчикова

Заказ 360/16 Изд. № 227 Тираж 899 Подписное

ЦНИИГ1И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретеш:й и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

/

1Гл