Устройство для защиты трехфазного частотно-регулируемого привода от неполнофазного режима питания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 111)51)4 Н 02 Н 3 95 А НИ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВ юл. М 8 ектротехнический ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ПРИВОДА ОТ НЕПОЛНОФАЗНОГО РЕЖИМА ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите. Цель изобретения - повышение надежности работы защищаемого трехфазного частотно-регулируемого электропривода путем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фазного напряжения и асимметрии фаз при изменяющейся частоте трехфазной137 сети при длительности неполнофазных режимов питания, превышающей заданный критичный для электропривода интервал времени, и автоматического восстановления рабочего состояния схемы устройства после восстановления полнофаэного режима питания без от" ключения электропривода при длительности неполнафазных режимов питания, меньшей этого интервала. Если длительность неполнофазного режима.превышает интервал времени, формируемый элементом 21 временной задержки сигнала, то уровень логической "1" появляется на выходе элемента 21 и напервом входе двухвходоваго элемента И 26 до того, как реле времени 7 обеспечит перевод первого КЯ-триггера 6 в единичное состояние. Появление на первом входе двухвходового элемента И 26 уровня логической "1",разрешает 7950прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фото- транзистора транзисторного оптрона 4 через элемент И 26 и элемент ИЛИ 27 на К-вход второго КЯ-триггера 29, причем последний переводится в нулевое состояние первым импульсом и подтверждается в этом состоянии последующими импульсами до тех пор, пока не восстановится полнофазный режим питания и не прекратится вследствие этого Формирование импульсов положительной по" лярности на первом выводе фатотранзистора транзисторного оптрон. 4. Переход второго КБ-триггера 29 в нулевое состояние приводит к Формированию на его прямом выходе уровня логи 11 1ческого О , чем обуславливается выключение исполнительного органа 32 и отключение электропривода от сети.1 ил.1Изобретение относится к электротехнике, а именно к защите трехфазного частотно-регулируемого электропривода от неполнофазных режимов питания5Цель изобретения - повьппение надежности работы защищаемого трехфазного частотно-регулируемого электра- привода путем обеспечения его защиты от пропадания Фазы, снижения фаэного 10 напряжения и асимметрии фаз при изменяющейся частоте трехфазной сети, отключающей электропривад от сети при длительности неполнофазных режимов питания, превышающей заданный, кри тичный для электропривода интервал времени, и автоматически восстанавливающий рабочее состояние схемы устройства защиты после восстановления нормального (полнофазнаго) режима пи тания без отключения электропривода от сети при длительности неполнофазных режимов питания, меньшей укаэанного интервала времени,На чертеже представлена схема устройства.Устройство для защиты трехфазного частотно-регулируемого электропривода от неполнофазных режимов питания со 2держит трехфазный однополупериодный выпрямитель 1, входами подключенный к фазам А,В;С трехфазной сети, а выходом через последовательно соеди- . ненные первый 2 и переменный второй 3 резисторы - к нулевой точке сети; реагирующий орган - транзисторный оп" трон 4, входной светодиод которого включен параллельно первому резистору 2, а выходной фототранзистор первым выводом - коллектором соединен через третий резистор 5 с первым вы" водам дополнительного источника питания (+Е , ), а вторым выводом - эмиттером - со вторым выводом этого источника (-Е о ); первый КБ-триггер 6, прямой статический К-вход которого соединен с первым выводом фототранзистора транзисторного оптрона 4;реле времени 7 с уставкой срабатывания, превьппающей период сети и изменяющейся пропорционально периоду при изменении частоты сети, снабженное входами запуска 8, обнуления 9 и питания 10 и 11, выполненное на.одновибраторе 12, двоичном счетчике 13, двухвходовом элементе И 14, формирователе 15 прямоугольных импульсов и диодном оптройе 16, входной светодиодкоторого через ограничительный блок построенньь на переменном четвертом резисторе 17, стабилитрона 18, включенном встречно светодиоду диодного оптрона 16, и диоде 19, включенном5 встречно-параллельно светодиоду диод- ного оптрона 16, а также через входы 1 О и 11 реле времени 7 включен между выходом выпрямителя 1 и нулевой 10 точкой сети; фотодиод диодного оптрона 16 первым выводом соединен с выводом дополнительного источника питания (+Е ), а вторым выводом через формирователь 15 прямоугольных импульсов соединен с первым входом элемента И 14, выход которого соединен со счетным С-входом двоичного счетчика 13, выходом старшего разряда подключенного через одновибратор 12 и выход 20 реле времени 7 к прямому статическому Б-входу первого КБ-триггера б; вход запуска 8 реле времени 7, соединенный со вторым входом элемента И 14, подключен к инверсному выходу первого КБ-триггера 6, вход обнуления 9 реле времени 7, соединенный с установочным К-входом двоичного счетчика 13, подключен к первому выводу фототранзистора транзисторного оптрона 4; элемент 21 временной задержки сигнала, выполненный на последовательно соединенных пятом резисторе 22 и переменном шестом резисторе 23, параллельно которым подключен диод 24, и на конденсаторе 25, включенном между выводом переменного резистора 23 и вторым выводом дополнительного источника питания (-Е вп), причем вход элемента 21 временной задержки сигнала сое 40 динен с инверсным выходом первого КБ-триггера 6, а выход соединен с первым входом двухвходового логического элемента И 26, второй вход которого соединен с первым выводом Фототранзистора транзисторного оптрона 4, а выход соединен с первым входом двухвходового элемента ИЛИ 27, причем второй вход этого элемента соединен с выходом элемента 28 начальной , установки схемы, а выход элемента ИЛИ 27 соединен с К-входом второго КБ- триггера 29, Б-вход которого соединен с выходом блока 30 запуска электро- привода, а прямой выход второго КЯ триггера 29 подключен к последовательно соединенным усилителю 31 и ис" полнительному органу 32. Нулевая точка сети в представленной схеме образована седьмым 33, восьмым 34 и девятым 35 резисторами.Устройство работает следующим образом.При включении дополнительного источника питания Е д элемент 28 начальной установки схемы вырабатывает импульс положительной полярности,через элемент ИЛИ 27 поступающий наК-вход второго КЯ-триггера 29 и устанавливающий его в нулевое состояние.При этом, на прямом выходе КЯ-триггера 29 Формируется уровень логического "0", поступающий через усилитель31 на вход исполнительного органа 32и удерживающий его в выключенномсостоянии, чем предотвращается самопроизвольное включение электропривода при появлении напряжения в фазахА, В, С трехфазной сети,При включении дополнительного источника питания Е ,. и отсутствии напряжения в фазах А, В, С трехфазнойсети отсутствует падение напряженияна резисторе 2 нагрузки трехфазногооднополупериодного выпрямителя 1,светодиод транзисторного оптрона 4не излучает, фототранзистор этогооптрона закрыт и на его первом выводе формируется уровень логической"1", поступающий на К-вход первогоКБ-триггера 6 и устанавливающий егов нулевое состояние. На инверсномвыходе первого КБ-триггера 6 появляется уровень логической "1", поступающий на вход элемента 21 временнойзадержки сигнала и через резисторы 22и 23 заряжающий конденсатор 25, Время задержки сигнала элементом 21может подстраиваться переменным ре-зистором 23 и соответствует заданному, критичному для электропривода интервалу времени, в течение которогоэлектропривод может работать без отключения при неполнофазных режимахпитания. После окончания заряда конденсатора 25 на выходе элемента 21временной задержки сигнала и на соединенном с ним первом входе двухвходового элемента И 26 формируется уровень логической "1", через элемент ИЛИ 27 поступающий на К-вход второго КБ-тритера 29 и удерживающий его в нулевом состоянии, чем запрещается включение электропривода. При этом, с инверсного выхода первого КЯ-триггера 6 через вход 8 запуска реле5 О 5 13779 времени 7 уровень логической "1" поступает на второй вход элемента И 14 реле времени 7, разрешая работу последнего, однако счетчик 13 реле 75 принудительно удерживается в нулевом состоянии уровнем логической "1", поступающим с первого вывода Фото- транзистора транзисторного оптрона 4 через вход 9 обнуления реле времени 7 1 О на К-вход счетчика 13.После появления номинального,напряжения в фазах А, В, С трехфазной сети падения напряжения на резисторе нагрузки 2 превышает пороговое напряжение излучения светодиода транзисторного оптрона 4, и светодиод непрерывно излучает, удерживая Фототранзистор 4 в открытом состоянии. На первом выводе Фототранзистора форми 20 руется уровень логического "О", поступающий на второй вход логического элемента И 26 и обусловливающий на выходе последнего уровень логического "О", через элемент ИЛИ 27 посту пающий на К-вход второго КБ-триггера 29, чем разрешается запуск элект" ропривода устройством 30 запуска независимо от состояния других элементов устройства защиты. Устройство 30 запуска может представлять собой кнопочный пульт для ручного запуска электропривода или элемент схемы автоматического управления электроприводом, и Формирует на своем выходе импульс положительной полярности, воздействующий на Б-вход второго КБ- триггера 29, устанавливающий его в единичное состояние и Формирующий на прямом выходе этого триггера уро вень логической "1",. через усилитель 31 поступающий на вход исполнительного органа 32, чем обеспечивается включение йсполнительного органа и подключение электропривода к трехфазной сети, Одновременно уровень логи 45 ческого "О" с первого вывода фото- транзистора транзисторного оптрона 4 поступает на К-вход первого КБ-триг" гера 6 и через вход 9 реле времени 7 на К-вход его счетчика 13, чем разре О шается работа последнего, Появление номинального напряжения в Фазах А, В, С сети заставляет светодиод диодного оптрона 16, подключенный к выходу трехфазного однополупериодного выпря мителя 1 через ограничительный блок, построенный на переменном резисторе 17, стабилитроне 18 и диоде 19, вырабатывать световые импульсы, соответствующие максимумам выходного напряжения выпрямителя 1, причем частота следования этих импульсов равна утроенной частоте трехфазной сети. Световые импульсы фотодиодом диодного оптрона 16 и последовательно соединенным с ним формирователем 15 преобразуются в электрические импульсы прямоугольной Формы, поступающие на первый вход элемента И 14, на второй вход которого через вход 8 запуска реле времени 7 поступает уровень логической "1" с инверсного выхода первого КБ- триггера 6, находящегося в нулевом состоянии. В результате импульсы с выхода Формирователя 15 поступают на счетный С-вход счетчика 13, и счетчик начинает заполняться. Разрядность счетчика выбрана так, что время заполнения счетчика (уставка срабатывания реле времени 7) превышает период сети на заданную величину. При изменении частоты сети изменяется частота импульсов на С-входе счетчика 13, и время его заполнения изменяется пропорционально периоду сети. После заполнения счетчика 13 на выходе его старшего разряда появляется уровень логической "1", вызывающий формирование одиночного импульса на выходе одновибратора 12 и переход в единичное состояние первого КБ- триггера 611 ри этом, на инверсном выходе последнего формируется уровень логического "О", который, поступая через вход 8 запуска реле времени 7 на.второй вход элемента И 14, запрещает прохождение импульсов формирователя 15 по первому входу элемента И 14 на С-вход счетчика 13, чем запрещается дальнейшая работа реле времени 7, Одновременно конденсатор 25 разряжается через диод 24 и инверсный выход триггера 6, формируя уровень логического "О" на первом входе двухвходового элемента И 26.При пропадании или снижении напряжения в одной из фаз А, В, С трехфазной сети или при асимметрии фаз падение напряжения на резисторе 2 нагрузки трехфазного однополупериодного выпрямителя по крайней мере один раз за период становится меньше порогового напряжения излучения светодиода транзисторного оптрона 4, что приводит к прекращению излучения светодиода и запиранию Фототранзистора7 137795этого оптрона, чем обуславливаетсяпоявление на первом выводе фототранзистора импульсов положительной полярности, воздействующих на К-входпервого КБ-триггера 6 и через входобнуления 9 реле времени 7 на К-входсчетчика 13 этого реле. Первый такойимпульс устанавливает первый КБ-триггер 6 в нулевое состояние, формируяна его инверсном выходе уровень логической "1", последующие импульсы подтверждают нулевое состояние этоготриггера, чем обеспечивается независимость работы устройства защиты отчастоты трехфазной сети. Уровень логической "1" с инверсного выхода первого КБ-триггера 6 через вход 8 запуска реле времени 7 поступает на второйвход элемента И 14 этого реле, разрешая прохождение по первому входу этого элемента импульсов, формируемыхфотодиодом диодного оптрона 16 и формирователем 15, на С-вход счетчика 13,который начинает заполняться. Поскольку разрядность счетчика 13 выбрана так, что время его заполненияпревышает период сети, а импульсыположительной полярности поступаютна К-вход счетчика 13 с первого вывода фоторезистора транзисторного оптрона 4 по крайней мере один раз запериод, счетчик 13 не будет заполнендо тех пор, пока не восстановитсянормальный (полнофазный) режим питания. Таким образом, реле времени 735может отработать свою временную уставку с появлением на его выходе 20импульса, формируемого одновибратором 12, только после восстановления 40полнофазного режима питания,Переход первого КБ-триггера б внулевое состояние при появлении не полнофазных режимов питания вызываюттакже появление уровня логической"1" на входе элемента 21 временнойзадержки сигнала. Если длительностьнеполнофазного режима питания меньше,чем интервал времени, формируемыйэлементом 21 задержки сигнала, тореле времени 7 отработает свою уставку срабатывания до появления уровнялогической "1" на выходе. элемента 21временной. задержки сигнала. На выхо. де 20 реле времени 7 после отработкиуставки срабатывания появится одиноч ный импульс, воздействующий на Б-входпервого КБ-триггера 6 и устанавливающий его в единичное состояние, что О8приводйт к формированию уровня логического "0" на инверсном выходе этого триггера, запрещению дальнейшей работы реле времени 7 и разряду конденсатора 25 через диод 24 и инверсный выход КБ-триггера 6. При этом, блокируется появление уровня логической "1" на выходе элемента 21 временной задержки сигнала, на первом входе элемента И 26 находится уровень логического "О", запрещающий прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 на К-вход второго КБ-триггера 29, последний сохраняет свое единичное состояние и уровень логической "1" на прямом выходе, удерживая исполнительный орган 32 во включенном состоянии, при этом отключение электропривода от сети не происходит.Если длительность неполнофазного режима питания превышает интервал времени, формируемый элементом 21 временной задержки сигнала, то уровень логической "1" появляется на выходе элемента 21 и на первом входе двухвходового элемента И 26 до того, как реле времени 7 обеспечит перевод пер-, вого КБ-триггера 6 в единичное состояние. Появление на первом входе двухвходового элемента И 26 уровня логической "1" разрешает прохождение импульсов положительной полярности с первого вывода фототранзистора транзисторного оптрона 4 через элемент И 26 и через элемент ИЛИ 27 на К- вход второго КБ-триггера 29, причем последний переводится в нулевое состояние первым импульсом и подтверждается в этом состоянии последующими импульсами до тех пор, пока не восстановится полнофазный режим питания и не прекратится вследствие этого формирование импульсов положительной полярности на первом выводе фото- транзистора транзисторного оптрона 4. Переход второго КБ-триггера 29 в нулевое состояние приводит к формированию на его прямом выходе уровня логического "0", чем обуславливается выключение исполнительного органа 32 и отключение электропривода от сети. Повторный пуск электропривода до восстановления полнофазного режима питания, невозможен, так как при неполнофазных режимах питания постоянно подтверждается в нулевом состоянии10 50 через третий резистор с первым выводом дополнительного источника питания, а вторым выводом - с вторым выродом этого источника, первый КБтриггер, К-вход которого соединен спервым выводом фототранзистора оптрона, реле времени с уставкой срабатывания, превышающей период сети и изменяющейся пропорционально периодусети, снабженное входом обнуления,соединенным с первым выводом фототранзистора оптрона, входом запуска,соединенным с инверсным выходом первого КБ-триггера, входами питания,соединенными с выходом трехфазногооднополупериодного выпрямителя и нулевой точкой сети, и выходом, соединенным с Б-входом первого КЯ-триггера, элемент начальной установки иблок запуска электропривода, усилитель, соединенный с исполнительныморганом, отличающеесятем, что, с целью повышения надежности работы защищаемого трехфазногочастотнорегулируемого электроприводапутем обеспечения его защиты от пропадания фазы, снижения фазного.напряжения и асимметрии фазных напряжений,отключенияэлектропривода от сети придлительности неполнофазных режимовпитания, превышающей заданный критичный для электропривода интервал времени и автоматического восстановлениярабочего состояния схемы устройствапосле восстановления полнофаэногорежима питания без отключения электропривода при длительности неполнофазных режимов питания, меньшей этого интервала, оно дополнительно снабжено элементом временной задержки сигнала, двухвходовым элементом И, двухвходовым элементом ИЛИ и вторым КБтриггером, при этом вход элементавременной задержки сигнала подключенк инверсному выходу первого КЯ"триггера, а выход - к первому входу двухвходового элемента И, второй вход которого соединен с первым выводом фототранзистора оптрона, а выход соединен с первым входом двухвходовогоэлемента ИЛИ, вторым входом соединен"ного с выходом элемента начальнойустановки схемы, а выходом соединенного с К-входом второго КБ-триггера,Б-вход которого соединен с выходомблока запуска электропривода, а прямой выход второго К-триггера соединен с входом усилителя. 9 13779второй триггер 29, удерживающий в выключенном состоянии исполнительныйорган 32 и запрещающий пуск электропрвда.После восстановления полнофазногорежима питания реле времени 7 отрабатывает свою уставку срабатывания,переведет первый КБ-триггер 6 в единичное состояние, что приведет к разряду конденсатора 25 через диод 24и инверсный выход первого КЯ-триггера 6, на первом входе двухвходовогоэлемента И 26 и на его выходе появится уровень логического "0", черезэлемент ИЛИ 27 поступающий на К-входвторого КБ-триггера 29, чем разрешается повторный запуск электропривода.Повторный запуск осуществляется припоявлении на выходе блока 30 заускаэлектропривода импульса положительной полярности, воздействующего наБ-вход второго КЯ-триггера 29 и переводящего этот триггер в единичноесостояние, обуславливающее включениеисполнительного органа 32 и подключение электропривода к трехфазной сети.Таким образом, изобретение обеспечивает защиту трехфазного частотнорегулируемого электропривода от пропадания фазы, снижения фазного напряжения и асимметрии фаз, отключаяэлектропривод от сети при длительности неполнофазных режимов, превышающейзаданный, критичный для электропривода, интерврл времени, и автоматически З 5восстанавливая рабочее состояние устройства защиты без отключения электропривода от сети, при длительности неполнофазных режимов, меньшей указанного интервала времени, чем повы шается надежность работы защищаемого электропривода и достигается цель изобретения.Формула изобретенияУстройство для защиты трехфазного45 частотно-регулируемого привода от неполнофазного режима питания, содержащее трехфазный однополупериодный выпрямитель с выводами для подключения к фазам питающей сети, а его вы ход через последовательно соединен" ные первый и второй переменные резисторы соединен с нулевой точкой сети, реагирующий орган в виде транзисторного оптрона, входной свето диод которого включен параллельно первому резистору, а выходной фото- транзистор первым выводом соединен