Устройство для токовой защиты электродвигателя

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) 111) К АВТО ОМУ СВИДЕТЕЛЬ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Новочеркасский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им. Серго Орджоникидзе(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ, содержащеелинейный преобразователь ток-напряжение, соединенный через первыйвыпрямитель с первым реагирующим ю Н 02 К 17/18; Н 02 Н 7/ органом, причем первый выпрямитель соединен через первый полупроводниковый ключ с интегратором, к .которому также подключен выход первого реагирующего органа; причем выход интегратора подключен к второму выходному реагирующему органу, к которому также подключен через согласующий орган выход первого выпрямителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия при несостоявшемся пуске электродвигателя, дополнительно введены датчик частоты вращения ротора электродвигателя, второй выпрямитель, сглаживающий Фильтр, третий реагиру- Я ющий орган, второй полупроводниковый ключ и 11 С -цепочка, соединенные последовательно, причем 1 С -цепочкаС:подключена к интегратору.Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствамдля защиты электродвигателей и может быть использовано на электрических станциях, а также на промышленных предприятиях для защиты электрических двигателей от повреждений врезультате перегрузок, а также откоротких замыканий,Известно устройство для защитыэлектроэнергетической установки отперегрузки, содержащее датчик контролируемого параметра - тока и источника опорного напряжения, соединенные с входами блока выделениямаксимального напряжения и блокасравнения. Выход последнего связанс ключом пуска интегрирующего элемента блока временной задержки, подсоединенного к выходу блока выделения максимального напряжения. Блокзадержки, в свою очередь, подключенк реагирующему органу, на выходе которого включен исполнительный механизм 11,Недостатком этого устройства является большая выдержка времени отключения защищаемого электродвигателя при несостоявшемся пуске (когдаротор машины остается в заторможенном состоянии). Защитное устройствопри этом полностью отрабатываетвремя своей установки, вызывая перегрев обмоток, а следовательно,интенсивное старение изоляции машины.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для токовой ващиты электродвигателя, содержащее линейный преобразователь входного тока в напряжение, соединенный через выпрямитель с первым реагирующим органом, выход которого подключен к интегрирующему контуру, связанному с вторым выходным реагирующим.органом, причем выход выпрямителя через ключевой элемент связан с выходным реагирующим органом 21.Однако данное устройство также работает с большой выдержкой времени при несостоявшемся пуске,103040 Цель изобретения - повышение быстродействия защиты электродвигателя при несостоявшемся его пуске.Поставленная цель достигается 55 ,тем, что в устройство для токовой защиты электродвигателя, содержащее линейный преобразователь ток-напряжение, соединенный через первый вы-прямитель с первым реагирующим органом, причем первый выпрямитель соединен через первый полупроводниковый ключ с интегратором, к которому также подключен выход первого реагирующего органа, причем выход интегратора подключен к второму выходному реагирующему органу, к которому также подключен через согласующийорган выход первого выпрямителя, дополнительно введены датчик частоты вращения ротора электродвигателя, второй выпрямитель, сглаживающий фильтр, третий реагирующий орган, второй полупроводниковый ключ и 8 С- цепочка, соединенные последовательно, причем ВС в цепоч подключена к интегратору.На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - потенциальные диаграммы выходных напряжений блоков устройства.Устройство для токовой защиты электродвигателя содержит преобразователь 1 ток-напряжение, подключенный через первый выпрямитель 2 к первому реагирующему органу 3, к первому полупроводниковому ключу 4 и через согласующий орган 5 - к второму реагирующему органу 6.Выход первого реагирующего органа 3 связан с вторым реагирующим органом 6 через интегратор 7, Датчик 8 частоты вращения ротора электродвигателя через второй выпрямитель 9 и фильтр 10 подключен к третьему реагирующему органу 11, который через второй полупроводниковый ключ 12 и 8 С -цепочку 13 связан с интегратором 7.На фиг. 2 показаны напряжения на выходах соответствующих блоков. 01, 01, 011 - опорные напряжения первого, второго и третьего реагирующих органов соответственно. Устройство работает следующим образом.В режиме пуска защищаемого электродвигателя его первичный ток превышает свое номинальное значение. Выходное напряжение первого выпрямителя 2 в этом случае много больше опорного потенциала Ц первого реагирующего органа 3 (фиг, 2), На интервалах времени превышения этого напряжения над потенциалом инвертирующего3 1145входа операционного усилителя блока3 его выходное напряжение меняетзнак с отрицательного на положительный,. Отрицательно заряженный конден-.сатор интегрирующего контура 7 начинает перезаряжаться (диаграмма П нафиг. 2). Создаваемое на его зарядномрезисторе падение напряжения вызываетотпирание ключа 4, через который происходит интегрирование сигнала, про Опорционального первичному току, Темсамым обеспечивается необходимого1 вида обратно зависимая амперсекундная характеристика защитного устройства. В оставшуюся часть полупериода, когда выходное напряжение навыходе операционного усилителя блокаЭ отрицательно, потенциал выхода интегрирующего контура уменьшается,В целом от периода к периоду это напряжение возрастает. Его величинасравнивается вторым реагирующиморганом 6 с опорным потенциалом неинвертирующего входа П,Успешный пуск электродвигателя со провождается нарастанием частотывращения его ротора, а соответственно и входного выпрямленного сглаживающего напряжения П 1 датчика 8(например тахометра). В тот моменткогда величина достигает порогасрабатывания органа 11 (фиг. 3),на выходе компаратора 11 появляетсяположительное напряжение, переводя,щее ключ 12 в проводящее состояние.К основному интегрирующему контуру 7подключается дополнительная емкость,зарядно-разрядные цепи которой имеют диодную развязку с основной емкостью. Напряжение на инвертирующемвходе операционной схемы 6 падает(дополнительный конденсатор вступает в работу, имея отрицательный эа 412 4,ряд), Темп нарастания выходного напряжения интегрирующего контураснижается (при неизменной кратнос 1 ти первичного тока) - кривая П 11 иафиг. 2, Такой режим соответствуетвременным уставкам при кратностипервичного тока, равной пусковой,несколько превышающим время пуска. Предположим, что ротор электродвигателя при его включении в сеть остается неподвижным (происходит, например, заклинивание приводного механизма). Тогда величина напряжения По, как и частота вращения, остаются равными нулю. Ключ 12 сохраняет при этом непроводящее состо-, яние, Интегрирующий контур поэтому имеет малую постоянную времени за-. ряда и напряжение П быстро достигает порога срабатывания устройства защиты П , выходной компаратора подает сигнал на отключение защищаемого двигателя в момент времениПри коротких замыканиях (величине первичного тока, большей пускового) выходное напряжение согласующего органа 5 достаточное для срабатывания защиты без выдержки времени (превьппает опорный потенциал 0).Положительный эффект от использования предлагаемого устройства заключается в повышении быстродействия защиты при несостоявшемся пуске электродвигателя. Благодаря более быстрому отключению защищаемого электродвигателя при несостоявшемся пуске исключается недопустимый перегрев обмоток, что ;величивает срок службы электродвигателя, повышает его надежность и способствует повышению надежности технологических , роцессов на предприятиях.