Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки

ГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ИЙ РЕТЕ ТЕЛЬСТ лектротехники едназначено для ателей переменноки в системах с алью. Целью изоб вышение точности тацииЦель досв устройство схем сравнени ра 17, что позачало перегр защиты электродви го тока от перегр изолированной ней ретения являи упрощение тся п ксплу ением ей 16 гается вве й 7 и трет второго ин втоя грат оляет определять узки, емоо регулпозвол е тановить лектродвигагрузки. Вве- чувствительпервого 11 иечивает необи срабатывания юг. У ОПИСАНИЕК АВТОРСКОМУ СВИ(71) Специальное проектно-конструк- "торское и технологическое бюро попогружному электрооборудованию длябурения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственногообъединения "Потенциал"(56) Авторское свидетельство СССРВ 993378, кл, Н 02 Н 7/08, 1981,Патент ФРГ И 2611015,кл. Н 02 Н 3/08, 1971.(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ(57) Изобретение относится к области а индикация напряженизадатчика напряжения достаточнои точностью требуемое для каждого теля значение тока пер дение счетчика 15, Фаз ного демодулятора 13 и второго 14 ключей обес ходимый диапазон време .- защиты. 2 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1 12Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки в системах с изолированной нейтралью. Целью изобретения является повыщение точности и упрощение эксплуатации,На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на Фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки содержит из-.мерительный блок 1, состоящий иэдатчиков тока в виде трансформаторов2 и 3, подключенных через выпрямители 4 к сумматору 5, предназначенному для получения мгновенных значений напряжения, пропорциональных току двигателя во всех трех фазах, вы"ход которого подключен к формирователю Ь напряжения, представляющемусобой амплитудный выпрямитель, преобразующий максимальное амплитудноезначение напряжения в постояниоенапряжение, и к первому входу второйсхемы 7 сравнения, сравнивающей амплитудные значения напряжения с постоянным напряжением от регулируемого задатчика 8 напряжения, выполненного, например, на переменном резисторе и подключенного к измерительному прибору 9 напряжения. Выход формирователя 6 подключен к первомувходу интегратора 1 О, второй входкоторого подключен к выходу первогоключа 11 управления, служащего дляизменения направления интегрирования входного напряжения, Интегратор10 выполнен, например, на операционном усилителе с КС-цепями в охватывающем его контуре обратной связи ирезисторами, через которые на входоперационного усилителя поданы егопервый и второй входные сигналы.Ключ 11 управления выполнен, например, на полевом транзисторе. Выходинтегратора 10 подключен к первомувходу первой схемы 12 сравнения,сравнивающей напряжение с выходаинтегратора 10 с напряжением с выхода фазочувствительного демодулятора 13, предназначенного для получения знакопеременного напряжения,пропорционального напряжению на выходе регулируемого задатчика 8 напряжения, которое поступает на первый 80667 г вход фазочувствительного демодулятоФ ра 13, второй вход которого под" ключен к выходу второго ключа 14 управления, предназначенного для изменения знака выходного напряжения фазочувствительного демодулятора 13. Входы управляющих ключей 11 и 14 подключены к выходу схемы 12 сравнения, выход которой подключен также к счетному входу счетчика 15, предназначенного для формирования интервала времени на срабатывание защиты. Установочный вход счетчика 15 подключен к выходу третьей схемы 16 сравнения, сравнивающей напряжение с выхода второго интегратора 17 с постоянным напряжением с делителя 18 напряжения. Вход интегратора 17 соединен с выходом схемы 7 сравнения. Выход счетчика 15 подключен к входу исполнительного механизма 19, выполненного, например, на промежуточном реле и силовом контакторе с контактами в цепи питания электродвигателя (не показан).Устройство работает следующим образом. Счетчик 15 находится в нулевом состоянии. Напряжения Ци Ц пропорциональные току двух Фаз защищаемого электродвигателя, поступают на выпрямитель 4 с датчиков 2 и 3 тока. С выхода выпрямителя 4 напряжения10 д и Ц подаются на вход сумматора 5. Так как погружной электродвига" тель представляет собой трехфазную нагрузку с изолированной нейтралью,то при суммировании напряжений Б д1и 0 , пропорциональных токам двух фаз на выходе сумматора 5 (или на выходе измерительного блока 1), получается напряжение О максимальные значения пульсаций которого пропорциональны амплитудным значениям токов в каждой из фаз защищаемого электродвигателя.1Напряжение Б с выхода измерительного блока 1 поступает на вход второй схемы 7 сравнения и на вход формирователя 6. Последний преобразует напряжение Ц, в постоянное напряжение Ц, величина которого пропорциональна амплитудному эначению тока наиболее нагруженной фазы электродвигателя. Параметры формирователя 6 выбраны такими, что величина пульсаций напряжения менее 1 Х. Напряжение Ус выхода формировате.где Б и Б,Величина интеграторанус Щ,где 3 12 ля 6 поступает на вход интегратора 10. В зависимости от состояния ключа 11 (замкнут или разомкнут) интегратор 10 интегрирует напряжение Б в сторону положительных или отрицательных выходных напряженийПредположим, ключ 11 замкнут, Интегратор 10 интегрирует напряжение Б в сторону положительных значений, Напряжение У с выхода интегратора 10 сравнивается на входах первой схемы 12 сравнения с напряжением Бо на выходе фазочувствительного демодулятора 13, которое пропорционально величине опорного напряжения Б ре 3 гулируемого задатчика 8 напряжения. При достижении напряжения Бц, с выхода интегратора 10 величины напряжения У на выходе схемы 12 сравне 3ния напряжение У изменит знак,С 1что приведет к размыканию ключей 11 и 14, Размыкание ключей 11 и 14 приведет к изменению знака напряжения Уна выходе фазочувствительного демодулятора 13 и изменению направления интегрирования интегратора 10. Напряжение У с выхода интегратора 10 начинает уменьшаться до величины, определенной напряжением Б фазо 9чувствительного демодулятора 13, По достижении напряжением Бц величиныннапряжения на выходе схемы 12 сравнения напряжение Б изменит знак, ,что приведет к замыканию ключей 11 и 14. Замыкание ключей 11 и 14 приводит к изменению знака напряженияи изменению направления интегри 3рования в сторону положительных напряжений, т.е. процесс повторяется. Напряжение Пс с выхода схемы 12 сравнения поступает также на счетный вход счетчика 15, который предназначен для получения выдержки времени при срабатывании защиты. Время интегрирования интегратором10 напряжения Б , пропорциональногоамплитуде входного напряжения Б 1, - входное и выходноенапряжения интегратора 10,- постоянная времени интегрирования.напряжения У, на выходе 10 меняется от Ю до ми 3 Бз - величина опорного 35 40 45 50 )5 напряжения регулируемого задатчика 8 напряжения, пропорциональная амплитуде номинального тока электродвигателя, 1 - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами фазочувствительного демодулятора 3, Таким образом, величина изменения напряжения Б, = 2 Мз. Входное напряжение интегратора 10 Б= пН.,где п - кратность перегрузки электродвигателя.Время интегрирования, определяемое как не зависит от величины опорного напряжения, а зависит только от кратности перегрузки электродвигателя. Параметры интегратора 10 выбраны такими, что частота импульсов с выходасхемы 12 сравнения, поступающих насчетный вход счетчика 15, изменяетсяпо экспоненциальному закону, обеспечивая большие выдержки времени срабатывание защиты при малых превышениях текущего тока электродвигателявыше допустимого и малые выдержкивремени при больших превышениях текущего тока электродвигателя вышедопустимого. Напряжение Б, с измерительного блока 1 поступает на вход второй схемы 7 сравнения, где сравнивается амплитудное значение этого напряжения с напряжением У от регулируемо 3го задатчика 8 напряжения, величина которого измеряется прибором 9. В случае возникновения перегрузки (пре вышение текущего значения тока выше допустимого) напряжение У, на выходе второй схемы 7 сравнения представляет собой прямоугольные импульсы, длительность которых равна времени превышения напряжения У, над напряжением Бз . Прямоугольные импульсы напряжения Бг поступают на вход интегратора 17. Напряжение У сир выхода интегратора 17 сравнивается на входах третьей схемы 16 сравнения с напряжением Б делителя 18 напрягжений. Параметры интегратора 17 выбраны такими, что при возникновении перегрузки напряжение превышает по величине напряжение Б, делителя 18 напряжений. На выходе третьей схемы сравнения при возникновении перегрузки формируется напряжение128 5О, поступающее на установочныйвход счетчика 15. Таким образом,вторая схема 7 сравнения, интегратор17, делитель 18 напряжения и третьясхема 16 сравнения подают сигнална установочный вход счетчика 15,разрешающий его заполнение в случаепревышения текущего значения токавыше допустимого. Таким образом, индикация напряжения регулируемого задатчика напряжения позволяет с достаточной точностью установить требуемое для каждого электродвигателя значение тока перегрузки, а подключение второй и третьей схем сравнения и второго интегратора к выходу измерительного блока позволяет определить начало перегрузки, что упрощает эксплуата- циюе При уменьшении текущего значениятока до номинального и ниже с выхода третьей схемы сравнения на установочный вход счетчика 15 поступаетсигнал, устанавливающий счетчик висходное состояние.В случае заполнения счетчика 15импульсами с выхода схемы 12 сравнения на его выходе формируется сигнал, управляющий исполнительныммеханизмом 19 и отключением электродвигателя.Параметры интегратора и счетчикавыбраны такими, что при пусках погружных электродвигателей, когдапусковые токи превышаеют в 3,54,5 раза значение номинального тока,не происходит ложных отключений.При коротких замыканиях в цепикабель - электродвигатель, когдатоки короткого замыкания превышаютв 7-10 раз значение номинальноготока электродвигателя, счетчик 15заполняется импульсами с выхода схемы 12 сравнения за время менее0,05 с, 0667 6 Формула изобретения 15 20 25 30 35 40 45 Устройство для защиты электродвигателя от перегрузки, содержащее трансформаторы тока, первичные обмотки которых включаются в фазы сети защищаемого электродвигателя, а вторичные через выпрямитель подключены,к входу сумматора, формировательнапряжения, выход которого соединенс первым входом интегратора, выходинтегратора подключен к первому входу схемы сравнения, регулируемый задатчик напряжения, измеритель напряженияи исполнительный механизм, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и упрощения эксплуатации, в него дополнительно введены вторая и третья схемы сравнения, второй интегратор, фазочувствительный демодулятор, первый и второйключи управления, делитель напряжения и счетчик, выход которого соединен с входом исполнительного механизма, при этом выход сумматора подклю-.чен к входу формирователя напряженияи к первому входу второй схемы сравнения, второй вход второй схемы сравнения соединен с выходом регулируемого задатчика напряжения, входом измерителя напряжения и первым входомфазочувствительного демодулятора,выход второй схемы сравнения черезвторой интегратор соединен с первымвходом третьей схемы сравнения, квторому входу которой подключен выход делителя напряжения, выход третьей схемы сравнения соединен с установочным входом счетчика, к счетномувходу которого подключены выход схемы сравнения и входы первого и второго ключей управления, выходы которых соединены соответственно с вторым входом интегратора и с вторымвходом фазочувствительного демодулятора, а выход фазочувствительногодемодулятора подключен к второму входу схемы сравнения.1280667 Составитель К.ШиланТехред Л.Олейник Корректор А.Тяско Редактор А.Лежнина Заказ 7131/56 Тираж 612 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5