Устройство для защиты электродвигателя от неудавшегося пуска

(51)5 Н 02 Н 7 ТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗС)Б АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Томский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1374328, кл, Н 02 Н 7/08, 1988.Авторское свидетельство СССРМ 1319132, кл. Н 02 Н 7/08, 1987. Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к защите электродвигателей от ненормальных режимов,При пуске двигателя возможно возникновение ненормальных режимов, таких как заклинивание ротора, неразвернувшийся ротор, затянувшийся пуск.Известен способ защиты асинхронного двигателя от перегрузки, обрыва фазы и не- запуска, реализованный на применении датчика тока, фотоэлектрического датчика и программируемого контроллера. Защита вводится в действие через заданный промежуток времени, соответствующий времени нормального пуска, и на ос овании замера тока и скорости вращения электродвигателя анализируется режим пуска.Недостатком данного способа защиты является отсутствие оперативного контроля за режимом разворота двигателя в течение всего пуска и, как следствие, в случае неудачного пуска двига 1 ель псдвергается значительным тепловым и динамическим воздействиям.Известны способ защиты электродвигателя от перегрузки и сверхтока и устройство 1758757 А(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕУДАВШЕГОСЯ ПУСКА (57) Сущность: сравнение активной мощности, потребляемой двигателем из сети, с активной мощностью, которая должна потребляться двигателем при нормальном пуске, позволяет на стадии пуска повысить эффективность работы защиты от неудавшегося пуска, 1 з,п. ф-лы, 5 ил. для его осуществления. Устройство содержит датчик тока, два Формирователя сигналов, пропорциональных значению полуволн положительной и отоицательной полярности, формирователи суммы и разности сигналов полуволн тока, компаратор. Способ выполнения защиты основан на фиксации инфранизкой частоты, возникающей в начальный момент нормального пуска (т = 1 - 2 с).Основной недостаток - возможность несрабатывания защиты в режиме затянувшегося пуска или неразвернувшегося ротора. Наиболее блиэхим к предлагаемому техническим решением является устройство для защиты сичхоонного двигателя от асинхронного режим; и затянувшегося пуска, содержащее преобразователи тока и напряжения, блок контроля, вход которого соединен с выходом преобразователя тока, блок выдержки времени и исполнительный блок, Кроме того, устройство содержит рва усилителя-формирователя, четыре инвертора, четыре логических элемента И - НЕ, второй блок выдержки времени, второй исполнительный блок, формирователь модуля тока, ограничители минимального и максимального тока. При затянувшемся пуске электродвигателя, когда момент приводного механизма превышает электромагнитный момент, на выходе логического элемента формируется сигнал на включение блока выдержки времени, сигнал с выхода блока выдержки времени поступает на исполнительный блок, который производит отключение электродвигателя.Недостатком известной защиты является отсутствие контроля за режимом пуска. Учет фактора увеличения тока, на время, достаточное для разворота двигателя, при неуспешном пуске приводит к дополнительному износу двигателя за счет высоких тепловых и динамических нагрузок и увеличивает вероятность его повреждения.Цель изобретения - повышение быстродействия защиты от неудавшегося пуска эа счет сравнения скорости нарастания потребления активной мощности с заданным значением,Для реализации указанной цели устройство, содержащее преобразователи тока и напряжения, блок контроля, вход которого соединен с выходом преобразователя тока, блок выдержки времени и исполнительный блок, дополнительно снабжено первым и вторым масштабными усилителями, пороговым элементом, блоком сравнения, интегратором, при этом выход преобразователя напряжения через первь й масштабный усилитель соединен с первым входом формирователя активной мощности, второй вход которого подключен к выходу второго масштабного усилителя и через последовательно соединенные пороговый элемент, блок выдержки времени и интегратор к второму входу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом формирователя активной мощности, выход блока сравнения соединен с первым входом исполнительного блока, второй вход которого подключен к выходу блока контроля, выход преобразователя тока подсоединен к входу второго масштабного усилителя, элемент индикации фазировки входом подключен к выходу формирователя активной мощности,Введение новых блоков в указанной связи позволяет повысить эффективность действия защиты, расширить ее возможности как по сравнению с известным, так и с другими техническими решениями эа счет контроля скорости потребления активной мощности электродвигателем в процессе разворота.Из теории электрических машин известно, что скорость изменения электромагнит 10 15 20 25 20 35 40 45 БО 55 ного момента при неуспешном пуске из-за заклинивания ротора, зависания скоростивращения электродвигателя или затянувшемся развороте меняется по сравнению снормальным пуском,Электромагнитный моментМэм = Рмх/2 ли,где Мэм - электромагнитный момент;2 л и - угловая скорость вращения электродвигателя;Рмх = Ра - Р 1 - Р 2 - Рз - механическая мощность, развиваемая на валу ротора;Р 1 - потери в сердечнике статора;Р 2 - потери в обмотке статора;Рз - потери в роторе;Рэ = аОсоз р - активная мощность,потребляемая иэ сети.Из приведенных выражений следует,что если пренебречь потерями в электродвигателе, то функция Ра = 1(т) повторяетмеханическую характеристику Мэм = 1(г), и,следовательно, контролируя скорость изменения потребления активной мощности изсети, можно однозначно контролироватьскорость изменения электромагнитного момента,На фиг,1 представлена блок-схема устройства защиты электродвигателя от неудавшегося пуска; на фиг,2 - 5 - диаграммыработы защиты при успешном пуске и аварийных режимах: заклинивании ротора, затянувшемся пуске, неразвернувшемсяроторе.Устройство для защиты электродвигзеля от неудавшегося пуска (фиг,1) содержитпреобразователь 1 напряжения и преобразователь 2 тока, к выходам которых соответственно подключены первый 3 и второй 4масштабные усилители, выходы которых соединены с первь:,м и вторым входами формирователя 5 активной мощности, причемвыход второго масштабного усилителя одновременно подключен к пороговому элементу б выход которогс черезпоследовательно соединенные блок 7 выдержки времени и интегратор 8 соединен свторым входом блока 9 сравнения, выходблока сравнения подключен к первому входу исполнительного блока 10, второй входкоторого соединен с выходом блока 11 контооля, а к выходу формирователя активноймо 1 цности подключены первый вход блокасравнения и элемент 12 индикации фазировки,Устройство работает следующим образом.При включении электродвигателя навходы формирователя 5 активной мощности, представляющего собой фазокомпен 1758757сационный перемножитель, подаются сигналы, пропорциональные току и напряжению, а с выхода снимается сигнал, пропорциональный активной мощности, потребляемой двигателем; Ора = КРдв, При увеличении тока до значения, соответствующего срабатыванию порогового элемента 6, последний срабатывает и через время ь = 2-5 с подает команду на запуск интегратора 8, Бремя интегрирования выбирается равным времени пуска электродвигателя за вычетом времени задержки. Сигнал с выхода интегратора Оиит поступает на второй вход блока сравнения, в котором происходит сравнение двух электрических величин - сигнала с выхода формирователя активной мощности и с выхода интегратора. Если Ор; - Оиит - О, то на выходе порогового элемента появляется положительный сигнал, при Ор-Оиигп0 схема сравнения своего состояния не меняет, При появлении положительного сигнала исполнительный блок фоомирует команду на отключение,Нормальный пуск фиг.2).При увеличении пускового тока 1 и до значения (4-5)и срабатывает пороговый элемент 6 и через блок выдержки времени запускает интегратор, За время пуска ь напряжение на выходе интегратора Оинт не успевае-, выравняться с напряжением на вь,ходе:.рмирователя активной мощности Ор, и при уменьшении пускового тока до значения 1 усп соответствующего напряжению срабатывания пороговогс элемента Опэ, происходит сброс ин 1 егоатора. Схема сравнения своего состояния не меняет,Заклинивание ротора (фиг.31,Увеличение тока вызывает срабатывание порогового элемента и запуск интегратора, Поскольку в этом случае активная мощность, потребляемая двигателем, поСТОЯННа, НаПРЯжЕНИЯ Орд И Оиит СОВПаДаЮт по величине, что приводит к изменению состояния схемы сравнения, и исполнительный блок подает команду на отключение двигателя,Неразвернувшийся ротор и затянувшийся пуск (фиг,4 и 51.Устройство работает аналогично описанному для режима заклинивания ротора, только с другими временами срабатывания,Защиту электродвигателя от неудавшегося пуска целесообразно использовать для двигателей с временем пуска более 5 с,Пример конкретного выполнения устройства показан на фиг.1. Реализация выполнена на современной микроэлектронной основе с использовани 10 15 20 25 35 40 45 50 ем известных схемотехнических решений. 8 качестве преобразователей 1 и 2 используются трансформаторы тока и напряжения, выполненные на тороидальных ферритовых сердечниках и нагруженные на резисторы, в масштабных усилителях 3 и 4, пороговом элементе 6, блоке выдержки времени использованы операционные усилители типа К 140 УД 20, формирователь активной мощности выполнен на базе интегрального перемножителя К 525 ПС 2, двойного Т-образного фильтра низких частот, усилителя К 140 УД 20. Интегратор выполнен на микросхеме типа К 140 УД 14 с включением в обратную связь высокостабильного конденсатора с коммутационным элементом на базе полевого транзистора. В блоке сравнения используется компаратор 521 САЗ. Выходной блок реализован на транзисторах, индикация - на светодиодах, память - на фототиристоре. Коммутационные элементы блока контроля выведены на лицевую панель устройства.Предлагаемое устройство позволяет своевременно и надежно фиксировать режимы заклинивания ротора, затянувшегося пуска, неразвернувшегося ротора и снизить вероятность повреждения электродвигателя в процессе эксп.:уатации,Формула изобретения 1. Устройство защиты электродвигателя от неудавшегося пуска, содержащее преобразователи тока и напряжения, блок контроля, вход которого соединен с выходом преобразователя тока, блок выдержки времени и исполнительный блок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет сравнения скорости нарастания потребления активной мощности с заданным значением, дополнительно введены первый и второй масштабные усилители, пороговый элемент, блок сравнения, формирователь активной мощности, интегратор, при этом выход преобразователя напряжения через первый масштабный усилитель соединен с первым входом формирователя активной мощности, второй вход которого подключен к выходу второго масштабного усилителя и через последовательно соединенные пороговый элемент, блок выдержки времени и интегратор - к второму входу блока сравнения, первый вход которого соединен с выходом формирователя активной мощности, выход блока сравнения соединен с первым входом исполнительного блока, второй вход которого подключен к выходу блока контроля, выход преобразователя тока подсоединен к входу второго масштабного усилителя.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью контроля фазировки, дополнительно введен элемент индикации фазировки, входом подключенный к выходуформирователя активной мощности,1758757 Корректор А, Моты да гар 3006 Тираж ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 НТ ССС Производствен ательский комбинат "Патент", г. Ужгор арина,оставител хред М.М В.Копьегентал