Устройство для защиты погружного электродвигателя от анормальных режимов

(19) (11) 08, 316, 5 04 1) 4 ОПИ Е ИЗОБР НИ ВУ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по погружному электрооборудованию для бурения скважин и добычи нефти(54) УСТРО"СТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ АНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ(57) Изобретение относится. к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты погружных электродвигателей. Цель изобретения - повышение точности тепловой защиты электродвигателя путем исключения влияния сопротивления изоляции при измерении температуры нагрева его обмоз. зенок.;.цщ 13," -, ", ц, ток. При появлении положитслшгого импульса на инверсном выходе генератора 6 импульсов на выходе измсрптсля 9 сопротивлений возникает спгндл, модуль когорого пропорционален сумме проводимостей изоляции и датчика 1 температуры. Сигнал с выхода измерителя 9 поступает нд первый вход сумматора 10, на второй вход которого через открытый пятый ключ 13 поступает с выхода элемента 14 памяти сигнал, соотвстствуюгций проводимости изоляции. С выхода сумматора О сигнал, пропорциональный проводимости датчика температуры, через открытый четвертый клоч 12 поступает в элемент 5 памяти и в узле 7 сравнения сравнивается с сигналом устдвки срабатывания, в случае превышения которого устройство формирует сигнал нд отключение питания электродвигателя. Введение в блок контроля изоляции и температуры сумматора, трех ключей, двух элементов памяти позволяет проводить измерение температуры независимо от значений сопротивления изоляции и тем самым повысить точность тепловой защиты электродвигателя. 2 ил.40 45 50 55 Изобретение относится к электротехнике,в частности к устройствам для защиты отанормальных режимов погружных электродвигателей, работающих в приводе насосовдля добычи нефти или откачки воды изскважин,Целью изобретения является повышениеточности тепловой защиты электродвигателяпутем исключения влияния сопротивленияизоляции на измерение температуры нагрева обмоток.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 -функциональная схема технической реализации устройства.Устройство содержит датчик 1 температуры, диод 2, фильтр 3 нижних частот, источник 4 напряжения с выходом среднейточки, переключатель 5 полярности, состоящий из генератора 6 прямоугольных импульсов, первого 7 и второго 8 ключей, измеритель 9 сопротивления, сумматор 10,третий 11, четвертый 12 и пятый 13 ключи,первый 14 и второй 15 элементы памяти,первый 16 и второй 17 узлы сравнения.Датчик 1 температуры установлен вблизи обмотки 18 электродвигателя и подключенпоследовательно с диодом 2 между нулевойточкой обмотки 18 и заземленным корпусомэлектродвигателя. Выходы ключей 7 и 8 впереключателе 5 полярности соединены между собой и через фильтр 3 нижних частотподключены к нулевой точке трансформатора 19.Выводы полюсов источника 4 напряжения присоединены к входам ключей 7 и 8,а выводы средней точки источника 4 соединены с входом измерителя 9 сопротивления, общая шина которого заземлена.Выход измерителя 9 соединен с первымвходом сумматора 10, второй вход которогосоединен с выходом пятого ключа 13, Выходсумматора 10 подключен к соединенным между собой входам третьего 11 и четвертого12 ключей, выходы которых соединены с соответствующими входами 14 и 15 памяти, выходы которых соединены с первыми входами узлов 16 и 17 сравнения, вторые входыкоторых подключены к задатчикам предельных значений сопротивления изоляции и температуры, а выходы - к исполнительныммеханизмам, Вход пятого ключа 13 соединен с выходом 14 первой памяти. Управляющие входы четвертого 12 и пятого 13 ключей соединены с управляющим входом второго ключа 8, соединенного с инверснымвыходом генератора 6 импульсов, а управляющий вход третьего ключа 11 соединен суправляющим входом первого ключа 7, соединенного с прямым выходом генератора 6импульсов.В основу одного из примеров технической реализации предложенного устройства(фиг. 2) положены методы псевдостохастического кодирования сигналов, с помощью 5 10 5 20 25 30 35 которых обеспечиваютсядежность устройства.В этом случае роль измерителя 9 сопротивления выполняет операционный усилитель. Сумматор 10 включает узел 20 сравнения, цифроаналоговый преобразователь 21, п-разрядный сдвиговый регистр 22 с линейной обратной связью (п-разряд - младший), две группы элементов И 23 и 24, генератор 25 тактовых импульсов, элемент 2 - 2 И - ИЛИ 26, первый 27 и второй 28 элементы, реверсивный счетчик 29, первый коммутатор 30. Роль памятей выполняют регистры 14 и 15, роль ключей 11 и 12 - элементы, обеспечивающие запись (вход Ч) в регистры 14 и 15, пятый ключ 13 выполнен на элементе 2 - 2 И - ИЛИ; узлы 16 и 17 сравнения представляют собой цифровые схемы сравнения, Память 14 включает также коммутатор 31.Устройство работает следующим образом.При появлении положительного импульса на прямом выходе генератора 6 импульсов открываются первый 7 и третий 11 ключи и по цепи: положительный полюс источника 4 напряжения, фильтр 3 нижних частот, вторичная обмотка трансформатора,19, обмотка статора электродвигателя 18, сопротивление изоляции Кцз, заземленный корпус электродвигателя, заземленная шина измерителя 9 сопротивлений, вход измерителя 9, вывод средней точки источника 4 - проходит ток, который вызывает появление на выходе измерителя 9 напряжения +( з, пропорционального проводимости изоляции. Значение напряжения Биз. повторяется на выходе сумматора 10, поскольку четвертый 2 и пятый 13 ключи закрыты и на втором входе сумматора 10 сигнал отсутствует. Сигнал с выхода сумматора 10 заносится в память 14 через открытый третий ключ 11 и сравнивается в узле 16 с сигналом уставки срабатывания при предельных значениях сопротивления изоляции. При появлении положительного импульса на инверсном выходе генератора 6 импульсов открываются второй 8, четвертый 12 и пятый 13 ключи и по цепи: отрицательный полюс источника 4 напряжения, фильтр 3 нижних частот, вторичная обмотка трансформатора 19, обмотка статора электродвигателя 18, сопротивление изоляции Яиз, диод 2, датчик 1 температуры, корпус электродвигателя, заземленная шина и вход измерителя 9, вывод средней точки источника 4 - проходит ток, который вызывает появление на выходе измерителя 9 сопротивлений напряжения .из+ Ю ), модуль которого пропорционален сум ме проводимой изоляции и датчика температуры. Сигнал с выхода измерителя 9 поступает на первый вход сумматора 10, на второй вход которого через открытый пятый ключ 13 поступает с выхода памяти 14 сигнал, соответствующий проводимости изоляции, С выхода сумматора302369 11 з 1-- +4 Х" 2Декодирование последовательности Х с математическим ожиданием, пропорциональным значению проводимости изоляции осугцествляется в двоичной форме с помощью реверсивного счетчика 29, сутммирующий вход которого церез элемент И 27 подключен к выходу элемента 2 - 2 И - ИЛИ 26, а вычитающий вход -- через элемент И 23 к выходу коммутатора 30, на котором образуется последовательность с математическим ожиданием, пропорциональным текугцему значению содержимого реверсивного счетчика 29.Элементы И 27 и 28 служат для,тактирования последовательностей на входах реверсивного счетчика 29. Г 1 оложительному импульсу на прямом выходе генератора 6 прямоугольных импульсов соответствует уровень логической единицы, который подается на шину записи регистра 14 (вход Ч) Б связи с этим содержимое счетчика 29 заносится в регистр 14 и сравнивается на цифровой схеме 16 сравнения с двоичным кодом, соответствующим уставке отключения электродвигателя при снижении сопротивления изоляции.11 ри появлении положительного импульса на инверсном выходе генератора 6 начинается процесс измерения температуры обмоток электродвигателя. На выходе операционного усилителя 9 образуется напряжение (Ьз +(., которое в соответствии с (1) преобразуется в последовательность Х, ( 1) с математическим ожиданием 45 50 55 1,тМ 7,через открытый четвертый клюц 12 в память 15 заносится сигнал113= .)из - 11 из - 1 1 т= - 11 т, пропорциональный проводимости датчика температуры, который сравнивается (по модулю) с сигналом уставки срабатывания при предельных значениях температуры обмотки электродвигателя.Реализуемое на основе псевдостохастицеских методов кодирования устройство работает следующим образом. С момента подачи тактовых импульсов с генератора 25 на шину сдвига регистра 22 с обратной связью на выходах элементов И групп 23 и 24 образуются псевдослучайные последовательности, имеющие математические ожидания, пропорциональные 2 " (ц= 2п), которые поступают на вторые группы входов коммутаторов 30 и 31. Одновременно на выходе цифроаналогового преобразователя 21 генерируется псевдослучайный процесс Х) с равномерныи распределением, На выходах коммутаторов 30 и 31 образуются псевдослучайные последовательности, математические ожидания которых пропорциональны значениям чисел, содержагцимся в реверсивном счетчике 29 и регистре 14. В режиме измерения сопротивления изоляции напряжение 1 Лиз с выхода операционного усилителя 9, пропорциональное проводимости изоляции, подается на первый вход узла 20 сравнения, где сравнивается с псевдослучайным процессом Х(1), поступающим на его второй вход, С помощью узла сравнения реализуется функция 1, Х(1)( (.Е (1) = 1 т+1) т (1) О, ХБ з где- номер такта; т - длительность такта генератора 25; 1.3 из Хиакс1.зтиз - 2 + 2, 11 из( Хиакс Последовательность 7на выходе узла20 сравнения имеет математические ожидание М 22 Х + 1 Последовательность Х(1) поступает на второй вход первого элемента И в элемен.те 2 - 2 И - ИЛИ 26, Последовательность с математическим ожиданием, равным - , (что соответствует машинному нулю), образуется с выхода старшего разряда сдвигового регистра 22 и поступает через элемент 2 - 2 И - ИЛИ 13 на второй вход второго элемента И элемента 26, С помощью прямой и инверсной последовательностей, поступающих на первые входы элементов И в элементе 26 с выходов младшего разряда регистра 22, на входах ИЛИ элементы 26 образуются несов 1 О 15 20 25 30 35 40 местные последовательности, в связи с чем математическое ожидание последовательности 2(1) на выходе ИЛИ элемента 26 равно сумме математических ожиданий входных последовательностей с весовым коэффициентом , т.е,1. = (2 Х+. 2) - + -- = М 2 з -- ", -- + и 2 Хиакс 2 Уровень логической единицы подается на шину записи регистра5 (вход Ъ), в связи с чем содержимое сцетчика 29 заносится в регистр 15, а регистр 14 переходит в режим хранения двоичного кода, соответствующего значению проводимости изоляции. Двоичный код регистра 14 с помощью коммутатора 31 и группы элементов И 23 преобразуется в последовательность, которая через ключ 13 поступает на второй вход второго элемента И 2 - 2 И - ИЛИ 26. На выходе элемента 26 образуется последовательность Х(1) с математическим ожиданием1302369 Формула изобретения Составитель О.МТехред И. ВересТираж 619омитста СССР по делаЖ - 35. Рауьвскаяеское предприятие, г. ратовКорректор Т. КолбПодписноем изобретений и открытийн аб., д. 4/5Ужгород, ул. Проектная, 4 р Г. Волкова2/59Тосударственного3035, Москв1 роизводственно.полиграфи Реда ктоЗаказ 95ВНИИПИ пропорциональным значению проводимости датчика температуры. Математическое ожидание М 24 воспроизводимтся в реверсивном счетчике 29 в двоичном коде, который заносится в регистр 15. Устройство для защиты погружного электродвигателя, от нормальных режимов, содержащее датчик температуры, установленный вблизи обмотки электродвигателя, подключенный последовательно с диодом между нулевой точкой обмотки электродвигателя и его заземленным корпусом, фильтр нижних частот, измеритель сопротивления, переключатель полярности, включающий источник напряжения с выводом средней точки, присоединенной к входу измерителя сопротивления, общая шина которого заземлена, генератор прямоугольных импульсов с прямым и инверсным выходами, первый и второй ключи, выходы которых соединены между собой и через фильтр нижних частот подключены к нулевой точке вторичной обмотки сетевого трансформатора, входы соединены с положительным и отрицательным полюсами источника напряжения соответственно, а управляющие входы присоединены к прямому и инверсному выходам генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности тепловой защиты электродвигателя путем искключения влияния сопротивления изоляции на измерение температуры нагрева обмоток, 1 О в него введены сумматор, третий, четвертый,пятый ключи, первый и второй элементы памяти, первый и второй узлы сравнения, входы которых соединены с выходами первого и второго элементов памяти, входы которых через третий и четвертый ключи соответственно соединены с выходом сумматора, первый вход которого соединен с выходом измерителя сопротивлений, а второй - через пятый ключ соединен с выходом первого элемента памяти, управляющие входы четвертого и пятого ключей присоединены к инверсному выходу генератора, управляющий вход третьего ключа присоединен к прямому выходу генератора,