Устройство для защиты асинхронного электропривода от аварийных токов

СООЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК Н 7/08 ИЗОБР ДЕТЕЛЬСТ ИСА ЕТЕНИЯ ОМ 4306976/24-.0721.09.8723.01,89. Бюл. Уонецкий политех, (21 (22 электроной защиение чувия.защиты ропривода. атчики тофаз нойСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(56) Шуцкнй В.И. Злектропривод и электрификация подземных горных работ, - М.; Недра, 1981, с. 194-195,Волотковский С.А. Электрификация горных. работ. -. Киев: Высшая школа, 1980, с. 194-198.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ АСИНХРОН НОГО ЭЛККТРОИРИВОДА ОТ АВАРИИНЫХ ТО КОВ(57) Изобретение относится к технике, в частности к релей те. Цель изобретения - повыш ствительностн и быстродейств при пуске асинхронного элект Устройство защиты содержит д ка 1,2, включенные фазы трех 801453513 А 1 сети, соединенные первыми выходами между собой и подключенные выходами к входу трехфазного мостового выпрямителя 3, источник питания 8, соединенный с выводами первого и второго резисторов 10, 11 - общим выводом устройства, со вторыми выводами третьего резистора 13 и первого потенциометра 5Выход блока управления защиты 9, соединен с входами двух ключевых элементов 20, 21. При возникновении К.З. в защищаемой сети на выходе компаратора 6 устанав" ливается логическая единица, что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 7. При перегрузке ра- а ботающего асинхронного двигателя привода ток возрастает, а частота вращения падает и это приводит к исчезновению логической единицы на С выходе компаратора 24. Уставка защиты остается на нижнем уровне причем,повьппение тока двигателя выше этого уровня уставки приводит к срабатыванию защиты. 3 ил.20 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от токов короткого замыкания а также замыкания через сопро 5 тивление, например, электрической дуги сетей, содержащих асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым Ротором, для защиты этих электродвигателей от опрокидывания, перегрузки, затянувшегося или несостоявшегося пуска, кроме того, для защиты асинхронного электропривода шахтных машин и механизмов от аварийных токов.15Цель изобретения - повышение чувствительности и быстродействия защиты при пуске асинхронного электропривода.На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 - диаграммы изменения уставки защиты при вращающемся роторе двигателя привода; на фиг. 3 - диаграммы изменения уставки защиты при несостоявшемся пуске электродвигателя.Устройство содержит два датчика и 2 тока, включенные в разные Фазы трехфазной сети и подключенные выходами к входу трехфазного мостового выпрямителя 3. При этом впервые выводы датчиков тока соединены между собой. Выход выпрямителя 3 нагружен соединенными параллельно конденсатором 4 и потенциометром 5. Средний вывод потенциометра 5 подключен к неинвертирующему входу компаратора 6, выход которого соединен с входом исполнительного элемента 7 защиты. Устройство содержит источник 8 питания, соединенный выходом с входом блока 9 управления защиты. Положительный вывод источника 8 питания соединен с первыми выводами первого 10 и второго 1 1 резисторов. Отрицательный вывод источника питания является общим выводом 12 устройства и подключен к вторым выводам третьего резистора 13 и первого потенциометра 14, а также к общим анодам диодов мостового выпрямителя 3Первые точ ки резистора 13 и потенциометра 14 соединены с вторыми выводами резисторов соответственно 10 и 11 и подключены к анодам диодов соответственно 15 и 16. Катод диода 16 соеди нен с анодом третьего диода 17. Между катодом диода 16 и общим выводом 12 устройства включены соединенные параллельно первый конденсатор 18 и четвертый резистор 19. Параллельно резистору 13 включен первый ключевой элемент 20. Между средним выводом перного потенциометра 14 и общим выводом 12 устройства подключен второй ключевой элемент 21. Входы ключевых элементов 20 и 21 соединены с выходом блока 9 управления защиты.Блок 9 управления защиты содержит датчик 22 тока привода, соединенный вторым выводом с общим выводом 12 устройства. Первый вывод датчика 22 скорости соединен через диод 23 с неинвертирукюцим входом первого компаратора 24 блока 9 управления и через интегрирующую цепь 25 с неиннертирующим входом второго компаратора 26 блока 9 управления, Выходы обоих компараторов 24 и 26 через логический элемент ИЛИ 27 подключены к выходу блока 9 управления, При этом выход компаратора 24 соединен с его неннвертирующим входом через диод 28 и резистор 29. Иннертирующие входы компараторон 24 и 26 соединены со средними выводами потенциометров соответственно 30 и 31, крайние выводы которых подключены к выходу источника 8 питания. При этом величины сопротивлений резисторов 10 и 11 равны между собой. Потенциометр 14 выбирается из расчета, что сопротивление соединенных параллельно резистора 19 и потенциометра 14 равно сопротивлению резистора 13.Устройство работает следующим образом.При включении устройства на резис-. торе 13 устанавливается напряжение13, соответствующее нерхнему уровню установки. На конденсаторе 18 напряжение 11 18 экспоненциально понышается до уровня 11 13 по мере наряда конденсатора 18. Поскольку устройства включается одновременно с включением защищаемого электропринода, то при состоявшемся пуске датчик 22 скорости формирует импульсы, амплитуда и час тата которых пропорциональны частоте вращения ротора электродвигателя защищаемого привода. Эти импульсы подеются на анод диода 23 и на вход интегрирующей цепи 25. (В качестве интегрирукнцей цепи 25 может служить цепь, состоящая из соединенных последовательно резистора и конденсатора; при этом параллельно конденсаторуз 145351 подсоединен ключевой транзистор, база которого является входом интегрирующей цепи). Положительные полуволны выходного напряжения датчика 22 ско 5 рости сбрасывают интегрирующую цепь 25, В результате, на ее выходе Формируются пилообразные импульсы 0 25, которые сравниваются компаратором 26 с напряжением У 31, снимаемым с потенциометра 31, При вращающемся роторе двигателя величина импульсов П 25 не достигает напряжения У 31, поскольку амплитуда их обратно пропорциональна частоте вращения ротора. В результате, на выходе компаратора 26 установлен "0".Положительные полуволны выходных напряжений датчика скорости (Б 23) с катода диода 23 подаются. на неинвертирующий вход компаратора 24, где сравниваются с напряжением П 30, снимаемым с выхода потенциометра 30. Величина напряжения П 30 устанавливается соответствующей такой ско рости привода, начиная с которой пусковой ток двигателя (при пуске) начинает интенсивно снижаться до величины номинального тока. При достиже- . нии импульсами Б 23 величины напряжения ц 30 на выходе компаратора 24 устанавливается "1" и этот компаратор самоблокируется по цепи: резистор 29 - диод 28. Выходное напряжение компаратора 24 включает ключевые элементы 20 и 21. При этом ключ 20 шун 35 тирует резистор 13, а ключ 21 шунтирует часть потенциометра 14 (между средним и вторым его выводами). В результате конденсатор 18 начинает разряжаться через резистор 19 до величины падения напряжения на потенциометре 14 (между первым и средним его выводами). Интенсивность разряда конденсатора 18 определяется сопро 45 тивлением резистора 19 и не зависит от сопротивления потенциометра 14, поскольку конденсатор 18 подключен к нему через диод 16, Напряжения, снимаемые с резистора 13 и конденсатора 18 (Б 13 и Б 18), совместно формируют уставку срабатывания защиты. При этом на начальной стадии пуска привода, в зоне пусковых токов, уставка формируется напряжением на резисторе 13 (верхний уровень уставки). С появлением сигнала на выходе блока 9 управления уставка формируется напряжением на конденса 3аторе 18, При этом она экспоненциально снижается до величины падения напряжения на незашунтированной части потенциометра 14 (фиг.2, нижний уровень уставки).Предлагаемое устрокство позволяет изменять уставку защиты в соответствии с изменением тока исправного электродвигателя привода. Напряжение П 5, снимаемое с потенциометра 5, пропорционально реальному току двигателя (привода). Оно сравнивается с уставкой Б, посредством компаратора 6. При отсутствии аварийной ситуации уставка Б, вьппе напряжения Б 5 и защита не срабатывает. Закон изменения уставки, реализуемый предлагаемым устройством, позволяет поддерживать примерно одинако-, вым превьппение напряжения Уст. над напряжением Б 5 в течение всего времени работы привода.При возникновении замыкания в защищаемой сети электропривода напряжение Б 5 превьппает уставку. На выходе компаратора 6 устанавливается "1", что приводит к срабатыванию исполнительного элемента 7 защиты. При перегрузке работающего асинхронного двигателя привода его ток возрастает, а частота вращения (амплитуда напряжения, снимаемого с датчика 22 скорости падает). Но это не приведет к исчезновению "1" на выходе компаратора 24, поскольку он самоблокирован. Поэтому уставка защиты (Б) остается на никнем уровне. Повышение тока двигателя вьппе этого уровня уставки приводит к срабатыванию защиты.В случае несостоявшегося пуска при включении двигателя, импульсы на выходе датчика скорости привода не формируются. Интегрирующая цепь при этом не сбрасывается и формирует возрастающее во времени напряжение Б 25 (фиг.3)которое, достигнув значения напряжения О 31, приводит к срабатыванию комнаратора 26. Его выходное напряжение через элемент КПИ 27 включает ключевые элементы 20 и 21, чем изменяет уставку защиты до нижнего уровня, соответствующего номинальному рабочему току электродвигателя, Поскольку электродвигатель при этом обтекается повьппенными (пусковыми) токами, понижение уставки приводит к срабатыванию защиты;5 14535Положительный эффект предлагаемого устройства в сравнении с иэвест" ным заключается в повышении чувствительности и быстродействии защиты при пуске привода. Уставка предлагаемого5 устройства защиты изменяется не скачкообразно, а плавно. При этом закон изменения уровня уставки приближен к закону изменения тока электродвига теля (привода) при выходе его на естественную характеристику. В отли чие от известного устройствауровень уставки изменяется не по команде релевремени (через 6-10 с с момента начала пуска привода), а при достижении , скорости привода при пуске определен ного значения, начиная с котороготок двигателя интенсивно снижается. Это понижает зону низкой чувствитель : ности защиты при пуске, позволяет 1 реагировать на относительно невысокие величины аварийных токов вызванных, например, замыканиями через электрическую дугу (что представляет опас- р 5 ность взрыва или пожара в угольной щахте).Формула изобретения30Устройство для защиты асинхронного электропривода от аварийных токов содержащее датчики тока с выводами для включения в фазы трехфазной сети и соединенные первыми выводами между собой два резистора, исполнительный . элемент, блок управления защиты, подключенный входом к выходу источника питания, а выходом - к входу двух ключевых элементов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что с целью повыше 40 ния быстродействия и чувствительности защиты во время пуска электропривсща, оно дополнительно снабжено двумя потенциометрами, двумя конденсаторами, третьим и четвертым резисторами, тремя диодами, компаратором и трехфазным мостовым выпрямителем, при этом первые выводы первого и второго резисторов соединены междусобой и подключены к положительному выводу источника питания, вторые выводы третьего резистора и первого .потенциометра подсоединены 1 к отриводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 7294/51НИИПИ Государственного коми113035, Мос Тира;к ета поа, Ж0 уе ф тениям и открытиям при ГКНТ СССская наб д. 4/5