Устройство для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя, питаемого от преобразователя частоты, от обрыва фазы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1046827 19) Н 708 ОПИС Н АВТОРС И ИЕ ИЗОБРЕОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ кунедователь-ий и техых полуНИИПреобьство С 1973. тво ССС 1979;(54)(57) ФАЗНОГО ЛЯ, ПИТА ТОТЫ, ОТ датчика ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ(71) Всесоюзный научно-иссский проектно-конструкторснологический институт силопроводниковых устройствразователь 1(56) 1. Авторское свидетел9 488280, кл. Н 02 Н 7/08,2. Авторское свидетельс9 658649, кл. Н 02 Н 7/08,УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХ- СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕМОГО ОТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСОБРЫВА ФАЗЫ, содержащее три ока, включенные в фазы упомянутого электродвигателя, выходы ко. - торых подключены через выпрямители к фильтрам, выходы каждого из которых подключены через элементы ИЛИ к входампервого элемента ИЛИ-НЕ и элемента И, выходы которых подключены к входам второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к выходному элементу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения излишних срабатываний защиты при реверсивном, режиме работы электродвигателя, дополнительно введен датчик контроля напряжения на вышеупомянутом питаю шем преобразователе частоты, выходй которого подключен к дополнительно введенному элементу НЕ, причем выход элемента НЕ присоединен к входам вышеупомянутых элементов ИЛИ.10 Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля защиты асинхронных электродвигателей, питаемых от преобразователейчастоты,при обрыве одной из фаз электродвигателя. 5Известно устройство для защитыасинхронного электродвигателя от обрыва фаз, основанное на исследовании несимметрии напряжения или тока,возникающей при обрыве фаз Г 1 .Работа устройства заключается в том,что насыщающиеся трансформаторы токагенерируют импульсы, которые суммируются логической схемой. При асимметрии токов во всех Фазах импульсыследуют через равные Промежутки времени. В случае нарушения симметриитоков импульсы распределяются неравномерно но времени, что и Фиксируется устройством.Недостатком устройства являетсято, что его действие существенно зависит от неличины нагрузки и степенинесимметрии сети,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является.устройство для защиты асинхронногоэлектродвигателя, содержащее тридатЧика тока, включенные в фазы электродвигателя, которые через выпрямители и Фильтры подключены через эле-.менты ИЛИ к входу первого элементаИЛИ-НЕ и к входу элемента И, а выходы их подключены к второму элемен.ту ИЛИ-НЕ, выход которого подключенк входу исполнительного элемента Г 2 , 35Недостатком известного устройстваявляется то, что при питании асинхронного двигателя от преобразователя переменной частоты и напряжениязащита отключает двигатель н режиме 40частотного торможения. Это обусловлено тем, что при питании,асинхронного двигателя от преобразователячастоты (например,инвертора напряжения) Форма тока асинхронного двигателя сильно отличается от синусои.дальной и в ней имеются провалы токадо куля, вследствие чего постояннаявремени интегрирования должна бытьзначительной. При частотном торможении асинхронного двигателя напряжение на выходе преобразователя частоты и его частота изменяются по примерно пропорциональному законуЧ- = сопя и .плавно уменьшается до 55Хчастоты, примерно равной частотескольжения (0,5-1 Гц), При достижении минимальных указанных значенийчастоты и напряжения на выходе преобразователя частоты напряжение на, 60выходе преобразователя частоты сни-,жается, что достигается запираниемвыпрямителя преобразователя частоты.Токи в фазах асинхронного электродвигателя исчезают неодновременно А 5 вследствие их различных величин иопределяются состоянием вентилей ин.вертора, при котором было произведено запирание выпрямителя, а такжеэлектромагнитньзч переходным процессом н асинхронном электродвигателена пониженной частоте. Кроме того,постоянные времени интегрированияинтеграторов имеют разброс конденсаторов, изменение н зависимости оттемпературы и т.д. и не могут бытьстрого одинаковыми. Вследствие указанных причин в логическую схемувыдается ложная информация об обрывефазы асинхронного двигателя и прои"., -ходит отключение преобразователячастоты н момент запирания выпрямителя преобразователя частоты.Цель изобретения - повышение навежности за счет исключения срабатывания защиты при реверсивном режимеработы,Поставленная цель достигается тем,что н устройство для защиты трехфазного асинхронного двигателя, питаемого от преобразователя частоты, от обрыва фазы, содержащее три датчикатока, включенные н фазы, выходы которых подключены через выпрямители к фильтрам, выходы которых через элементы ИЛИ подключены к входампервого элемента ИЛИ-НЕ и элемента И,выходы которых подключены к входамвторого элемента ИЛИ-НЕ, ныход которого, подключен к выходному элементу, дополнительно введен датчик контролянапряжения на питающем преобразователе частоты, выход которого подключен к дополнительно введенному элементу НЕ, причем выход элемента НЕ присоединен к входам элементов ИЛИ.На чертеже представлена схема устройства.Устройство содержит преобразователь 1 частоты, вход которого через автомат 2 подключен к сети переменного тока. Преобразователь 1 частотывключает управляемый выпрямитель 3через фильтр 4, соединенный с инвертором 5. Выход преобразонателя 1 частоты подключен к асинхронному электроднигателю 6. Ток на выходе преобразователя измеряется датчиками тока трансФорматорами тока 7-9, а напряжение преобразуется с помощью датчика 10 напряжения, Согласованное управление выпрямителей 3 и иннертором5 преобразователя частоты осуществляется с помощью системы 11 управления, а защита преобразователя частоты осуществляет ся с помощью си стемы 12 з ащиты, Выходы трансформаторон тока 7-9 через выпрямители 13-15 и фильтры- интеграторы 16-1 В подключены на первые три входа логической схемы 19, а на четвертый вход логической схемы 19 подключен выход датчика 10, выдающего сигнал о наличии напряжения навыходе преобразователя частоты. Выход логической схемы 19 подключен иа вход системы 12 защиты.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Ток каждой фазы асинхронного двигателя 6 измеряют с помощью датчиков 7-9 тока, выпрямляют с помощью выпрямителей 13-15 и интегрируют интеграторами 16-18, а затем сформированные сигналы подают на входы логической схемы 19. При этом постоянно измеряют сигнал наличия напряжения на выходе преобразователя с помощью датчика 10. Логическая схема 19 реализует логические операции и выдает на 15 выходе 20 сигнал фЛогическая единица или фЛогический нульф в зависимости от наличия логических единиц или нулей на входах 21-24 (см. таблицу 20.Позиция 1 2 3, 4 5 б 7 8 9 10 21 20 0 0 1 1 1 0 0 О 0 0 22 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 М 23 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 .0 0 О 135 24 Пример выполнения устройства, реализующего логические функции согласно таблице, приведен на фиг. 1.,Логическая схема 19 включает ре О зисторы 25-27, которые включены на первые входы элементов 28-30 ИЛИ, а на вторые входы элементов ИЛИ через элемент НЕ 31 подключен выход датчика 10, выдающего сигнал о наличии 45 напряжения на выходе преобразователя частоты. Выходы элементов ИЛИ 28- 30 подключены на входы элемента И 32 и ИЛИ-НЕ 33, а выходы последнихподключены к входу элемента ИЛИ-НЕ 34, О выход которого связан с входом системы 12 защиты. Выход системы 12 защиты подключен к силовому автомату 2,при включении которого и подаче, сигнала задания в систему 11 управления преобразователем 1 частоты на выходе преобразователя частоты генерируется напряжение и частота, связанные определенным соотношением (например - = сопзС), причем велиЧчина напряжения на выходе преобразо вателя частоты пропорциональная и определяется величиной сигнала эа" дания, подаваемого на вход системы 11 управленияПроисходит разгон электродвигателя б до заданной частоти. Датчик 10 вМдает на вход 21сигнал ф 1 ф, подтверждающий наличиенапряжения на выходе преобразователя1 частоты (таким устройством можетбыть, например, датчик напряжения,устройство, управляющее ругуляторомнапряжения и др.), на входах 22-24также присутствуют логические единицы с выходов интеграторов 16-18.На выходе логического устройства 20присутствет логический Оф (позиция 1) . Привод нормально функционирует. В случае обрыва одной из фаз(см. таблицу, позиции 3-5) и наличиянапряжения на входе 21 логическойсхемы 19 на выходе 20 логической схемы генерируется логическая ф 1",которая через систему 12 защиты отключает силовой автомат 2,Пусть оборвалась фаза А двигателя6, тогда будет отсутствовать единичный сигнал на первом входе элементаИЛИ 28, а на вторых его входах также присутствет логический 0 свыхода элемента НЕ 31, так как наего входе присутствует логическая1. Тогда на выходе элемента 28будет 0, а на выходах элементов29 и 30 - ф 1. На выходе элемента32 присутствует логический 0 ф ина выходе элемента 33 также присут-ствует логический Оф. На выходеэлемента 34 генерируется логическая1 и отключается автомат 2, Приторможении привода после снижениячастоты до минимальной, равной частоте скольжения, напряжение на выходепреобразователя снимается, и на выходах элементов 28-30 появляется логическая 1, которая блокируетотключение автомата 2 при неодновременном исчезновении тока в фазах двигателя и разных постоянных времениинтеграторов 16-18. Исключение ложного срабатывания защиты В моментостанова двигателя осуществляетсязасчет того, что происходит снятие напряжения на выходе преобразователя,что накладывает дополнительное ограничение с элемента НЕ 31 на выходыэлементов ИЛИ 28-30 и происходит останов двигателя 6 без ложного отключения преобразователя 1, которое имело место при неодновременном исчезновении сигналов с интеграторов 1618 (см. таблицу).Предложенное устройство позволяетповысить надежность работы преобразователя путем исключения ложныхсрабатываний схемы защиты, что исключает отключения автоматов, имеющихограниченное число отключений, аследовательно, повышает срок ихслужбы. При этом исключаются и дополнительные потери времени, кото":рые имели место при ложных отключениях, на поиск неисправности по ложному сигналу. Уменьшение потерь вре1046827 Составитель С. КурбангалиеваРедактор И. Ковальчук Техред С.Мигунова Корректор А. Тяско,Тираж б 17 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 7741/51 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 мени соответственно повышает производительность приводного механизма,например, механизма сталкивания слябов при производстве проката (рабочий цикл толкателя составляет око ло 10 с),