Устройство для защиты синхронного электродвигателя от асинхронного режима

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1431 2 А огн 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АНИЕ ИЗОБРЕТЕН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ начиспа 7 Вюл. У 38олитехнически итс шенко, А,В льаход вшов 5(0888)У 3525913,1978,идетельствоН 02 Н 7/08,жки СР 98 ст 57) Из бретение относится к электроа именно к устройствам реащиты синхронных двигателей. бретения - расширение функных возможностей. При достиже оцессе ресинхрониэации синдвигателя величины скольжеанной в виде цифрового кода техник лейной Цель и ционал пониив п хронног а(54) УСТРОЙСТВГО ЭЛЕКТРОДВИГ ДЛЯ 3 АШИТЫ СИНХРОН ТЕЛЯ ОТ АСИНХРОННОГ блоком уставок, число импульсов,копленных счетчиком, будет равнолу импульсов, хранящихся в блокемяти 16, и на выходе схемы комбинонного совпадения кодов КС 28 появся единичный сигнал, равный по длительности периоду следования импусов генератора 15, С помощью блокформирования выходного сигнала выной сигнал из импульсного преобразуется в постоянный, Линия задери второй триггерный блок формируюдиапазон углов, в котором разрешеподача возбуждения, При появленииединичных сигналов на трех входахэлемента сравнения он срабатываети через исполнительный орган осущвляет контактный выход устройстваИзобретение позволяет с помощью одного измерительного органа выявляасинхронный режим и осуществлятьдачу возбуждения с учетом величискольжения и выбором момента еговключения при ресинхронизации загженных двигателей. 3 ил, 1431002Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты синхронных двигателей.Цель изобретения - расширение функ 5циональных возможностей,На Фиг, показана принципиальнофункциональная схема устройства; нафиг,2 - времяимпульсные диаграммы работы основных блоков при Возникновении асинхронного режима; на фиг,3 -времяимпульсные диаграммы работы некоторых блоков при ресинхронизациизащищаемого двигателя,Устройство содержит импульсныйдатчик (ИД) 1, выход которого подключен к первому блоку формированияимпульсоВ (БФИ) 2 р Выполненному изпоследовательно соединенных порогового элемента (ПЭ) 3, первого дифференцирующего элемента (ДЭ) 4, и первойлинии задержки (ЛЗ) 5; второй блокформирования импульсов (БФИ) б, выполненный из последовательно соединенных порогового элемента (ПЭ) 7, 25на вход которого подается напряжениесети, и второго дифференцирующегоэлемента (ДЭ) 8, и вторую линию задержки (ЛЗ) 9, триггерный блок (ТБ)1 О, первый и второй входы которого ЗОподключены.к выходам ДЭ 4 и 8 соответственно; элемент сравнения (ЭС)11, первый вход которого подключенк выходу ТБ 10, а второй - к выходуЛЗ 9; третью линию задержки (ЛЗ) 12своим входом подключенную к выходуДЭ 8," два счетчика импульсов (СЧ) 13и 14, причем вход установки нулевогосостояния СЧ 13 подключен к ВыходуЛЗ 12, а вход предварительной установки СЧ 14 - к выходу ДЭ 4; генератор импульсов эталонной длительности(ГЭ) 15, блок памяти (БП) 16, информационные входы которого подключенык выходу (СЧ) 13, а вход предварительной установки соединен с. Выходом(ДЭ) 8; первый блок уставск (БУ) 17.выходы которого подключены к информационным входам СЧ 14, блок комбинационного совпадения цифровых кодов(КС) 18, входы которого соецинены свыходами БП 16 и СЧ 14; первый блокформирования выходного сигнала 1 БФВС19, состоящий из двух триггеров (Т)20 и 21, на первый вход которого подключен выход ЛЗ 5, на второй - ДЭ 4на третий - выход блока КГ 8 цифровых кодов, элемент ИЛИ 22, первыйвход которого соединен с выходом БАЕВО 19, второй вход - с выходом ЭС 1 а ВыхОД поДключен к перВому ис полнительному органу (ИО) 23, четвертую линию задержки (ЛЗ) 24, подключенную своим входом к выходу ДЭ 8, второй триггерный блок (ТБ) 25, первый и второй входы которого соединены с выходами (ЛЗ) 24, второй блок уставок (БУ) 26, третий счетчик (СЧ) 27, информационные входы которого соединены с выходами БУ 26, а вход предварительной установки - с выходом ДЭ 4, Второй блок комбинационного совпадения цифровых кодов (КС) 28, первый вход которого соединен с выходом БП 16, а второй - с выходом СЧ 27, Второй блок формирования выходного сигнала (БФВС) 29, выполненный из двух триггеров (Т) 30 и 31, и двух логических элементов И 32 и 33, к первому входу которого подключен выход ЛЗ 5, к второму - выход ДЭ 4, к третьему - выход второго блока комбинационного совпадения цифровых кодов, трехвходовой элемент И сравнения 34, первый вход которой подключен к выходу ТБ 25, второй - к выхо-ду Т 31, а выход И 34 подключен к входу второго исполнительного органа (ИО) 35.На вход БФИ б подается напряжение 11 , сети, питающей двигатель, с выхода ПЭ 7 снимаются прямоугольные импульсы П, длительностью равные положительному полулериоду П. В соответствии с передним фронтом импульсов П ДЭ 8 вырабатывает короткие импульсы П, Данные импульсы с помощью ЛЗ 9, ЛЗ 12 и ЛЗ 24 задерживаются на заданное время, С помощью ЛЗ 9 импульсы 11 задерживаются на Время, соответствующее уставке защи 1 ы От асинхронного режима по углу вылета ротора, (например, при усотавке 3 =90 зто время равно 5 мс), с помощью ЛЗ 24 импульсы 11 з задерживаются на время, пропорциональное началу и концу зоны, в которой разрешена подача возбу"кдения, а с помощью ЛЗ 12 на время необходимое для правильнсй работы СЧ 13 и БП 16, Выходные сигналы с ИД 1 поступают на вход ПЭ 3 который вырабатывает прямоугольные импульсы Ппериод следования которых пропорционален частоте вращения ротора, В соответствии с передним фронтом импульсов П ДЭ 4 вырабатывает короткие импульсы П , кото3143 рые с помощью ЛЗ 5 задерживается на заданное время, необходимое для функционирования БФВС 19 и БФВС 29. Генератор ГЭ 15 вырабатывает импульсы5 эталонной длительности, число которых подсчитывается с помощью счетчиков СЧ 13, СЧ 14 и СЧ 27. Блок памяти БП 16 служит для запоминания числа импульсов, накопленных счетчиком СЧ 13 в течение измерительного периодаРаботой счетчика СЧ 13 и блока памяти БП 16 управляют выходные импульсы 1 О ДЭ 8 и ДЗ 2, а счетчиков СЧ 14 иСЧ 27 - выходные импульсы ДЭ 4 соответственно. С приходом короткого импульса 1 на вход БП 16 осуществляет 6ся считывание импульсов, накопленныхв счетчике СЧ 13 в течение предыдущего периода измерения. Выходной импульс ЛЗ 12 11, осуществляет обнуление счетчика СЧ 13. Момент обнуления 20 счетчика СЧ 13 соответствует окончанию предыдущего и началу текущегопериода измерения, Число импульсов,хранящихся в блоке памяти БП 16, зависит от периода частоты напряжениясети, соответствующего предьдущемупериоду измерения, В свою очередь,число импульсов, накопленных счетчиками СЧ 14 и СЧ 27, соответствуетфактическому периоду частоты вращения ротора, определенному во времятекущего периода измерения. Числоимпульсов, хранящихся в БП 16 и накопленных счетчиками СЧ 14 и СЧ 27,сравнивается с помощью комбинационных схем совпадения цифровых кодовКС 18 и КС 28. При синхронной работе ЗО ся в БП 16, равно числу импульсов,накопленных счетчиками СЧ 14 и СЧ 27за вычетом некоторого числа импульсов заданного блоками уставок БУ 17и 26 соответственно. В случае появления асинхронного режима ротор двигателя начинает тормозиться, Вследствие этого, период следования выходных импульсов ИД 1, а также ПЭ ЗиПЭ 4 будет увеличиваться, В результате этого будет возрастать и числоимпульсов, накопленных счетчикамиСЧ 14 и СЧ 27. При равенстве цифровых кодов на выходах блока памятиБН 16 и счетчиков СЧ 4 и СЧ 27, навыходах комбинационных схем совпадения цифровых кодов КС 18 и КС 28 появляются короткие импульсы 1 аи П . 50 двигателя,.число импульсов, хранящих О 0024При этом выходной сигнал , формируется, если текущее значение скольжения ротора равно или больше величи ны уставки заданной в виде цифрового кода с помощью блока БУ 17, Выходной сигнал П формируется, если текущее значение скольжения ротора равно или меньше величины уставки заданной в виде цифрового кода с помощью блока БУ 26.Во время синхронной работы двигателя, когда импульсы 11, не формируют, триггер Т 20 в кажпом измерительном периоде устанавливается импульсами 11 в единичное, а триггер Т 21 импульсами 1 в нулевое состояние, При нарушении синхронизма триггер Т 20 импульсом 1, будет опрокидываться в нулевое состояние, а триггер Т 21 с приходом импульса НФ в единичное состояние, подавая управляющий сигнал ка первый исполнительный орган ИО 23.При очень медленном изменении скорости вращения ротора период следования серии трех импульсов 11 (соответствующих предшествующему и текущему периодам измерепия) может изменяться столь незначительно, что счеччиком СЧ 14 не будет достигнуто число импульсов, превышающее число импульсов,храняшнхся в БП ".6 ка величину уставки первого блока уставок БУ 17, В этом случае, однако, будет увеличиваться угол вылета ротора РВ результате этого задний фронт виходного иьяульса триггерного блока ТБ 10 будет изменять свое положение относительно импульса П , При превышении углом Г заданной уставки выходные импульсы ТБ 10 1,ди .13 9 11 совпадут, что приверет к срабатыванию ЭС 11, Выходной сигнал ЭС 11 через элемент ИЛИ 22 поступасг на вход исполнительного органа ИО 23, который осуществляет контактный выход устройства,Таким образом, первый исполнительный орган ИО 23 срабатывает при превышении скольжения или углом вылета ротора заданных величин уставок,Если нарушение синхрокизма вызвано кратковременным нарушением питания по цепи статора, представляется целесообразным произвести ресинхронизацию, В этом случае первый исполнительный орган ИО 23 воздействует на отключение и гашение поля двига 1431 ОО 25 10 20 25 30 35 40 45055 теля, После восстановления питаниядвигателя по цепи статора, напримерпосле успешного А 1 В или АВР, двигатель переходит в режим асинхронногопуска с последующей ресинхронизацией,По мере увеличения частоты вращения ротора период следования выходных импульсов ИД 1, а также ПЭ 3 иДЭ 4 будет уменьшаться, При достижении величины скольжения, заданной ввиде цифрового кода блоком уставокБУ 26, число импульсов, накопленныхСЧ 27 будет равно числу импульсов,хранящихся в блоке памяти БП 16. Вэтом случае на выходе комбинированной схемы совпадения цифровых кодовбудет формироваться сигнал "1" 11Когда выходные импульсы КС 28 поступают на вход БФВС 29, на выходепоследнего устанавливается сигналОЭто достигается следующим образом,В начале каждого.измерительного периода триггер Т 30 импульсом 11 ч с ЛЗ 5устанавливается в единичное состояние, открывая прохождение выходномуимпульсу ДЭ 4 через логический элемент И 32 на вход К установки нулятриггера Т 31, Если единичный сигналс выхода КС 28 не поступит в течениеэтого измерительного периода на входК триггера Т 30, то по окончании этого измерительного периода триггер Т31 будет устанавливаться в нулевоесостояние импульсом ДЭ 4 11, При поступлении единичного выходного сигнала с выхода КС 28 на вход Р, триггера Т 30, свидетельствующего о снижении в процессе ресинхронизациискольжения до заданной величины, последний будет устанавливаться в нулевое состояние, открывая прохождениевыходному сигналу ДЭ 4 11 через логический элемент И 33 на вход Б установки"1" триггера Т 31,Таким образом, послеснижения величины скольжения ротора дозаданной величиныв процессе ресинхронизации на выходе БФВС 29 устанавливается сигнал "1" П. , поступающий наодин из входов трехвходового элемента И 34С помощью четвертой линии задержки выходной сигнал с ДЭ 8 задерживается на время, соответствующееначалу и концу диапазона углов 8 , в котором разрешена подача возбуждения. При поступлении на вход Б ТБ 25 сигнала с первого выхода ЛЗ 24 госледний устанавливается в единичное состояние, а при поступлении сигнала с второго выхода ЛЗ 24 на в:;од К ТБ 24 - в нулевое состояние.При появлении единичных сигналов на всех трех входах И 34 от БФВС 29, ТБ 25 и импульса П 4, отмечающего узловое положение ротора, на выходе его появляется сигнал, разрешающийсрабатывание второго исполнительногооргана ИО 35. Срабатывая, ИО 35 подает команду на включение возбуждения, При этом выполняются два условия: скольжение ротора меньше илиравно заданному значению и угловоеположение ротора таково, что подача возбуждения обеспечивает созданиезначения синхронизирующего момента,близкого к максимальному.Введение блока уставок БУ 26,счетчика СЧ 27 и комбинационного блока совпадения кодов позволяют с высокой точностью определить период частоты вращения ротора (величину скольжения), не прибегая к установке дополнительных устройств в цепях возбуждения. Положительным эффектом притаком определении скольжения является отсутствие непосредственной электрической связи с цепями возбуждения,что повышает также безопасность обслуживания устройства,Введение четвертой ЛЗ 24 с двумявыходами, а также ТБ 25 позволяетзадавать в любых требуемых пределахдиапазон углов о , в котором разрешена подача возбуждения, Это позволяет использовать данное устройство как с полупроводниковыми, так ис электромащинными возбудителями. Формула изобретения Устройство для защиты синхронного электродвигателя от асинхронного режима по авт.св. Р 1317544, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены второй триггерный блок, второй блок уставок, третий счетчик импульсов, трехвходовой элемент И, четвертая линия задержки, подключенная своим входом к выходу второго дифференцирующего элемента, второй триггерныйблок первым и вторым входом подключен к выходам четвертой линии задержки, информационные входы третьегосчетчика импульсов подключены к выходам второго блока уставок, вход предварительной уставки подключен к выходу первого дифференцирующего элемента, а счетные входы подключены квыходу генератора импульсов эталонной длительности, второй блок комбинационного совпадения кодов, входыкоторого подключены к выходам блокапамяти и третьего счетчика импульсов, второй блок формирования выходного сигнала, первый вход которого 14.31002подключен к выходу первой линии задержки, второй вход подключен к выходу первого дифференцирующега элемента, а третий вход подключен к инверсному выходу второго блока комбинационного совпадения цифровых кодов,первый вход трехвходового элементаИ подключен к выходу второго триггер 1 п ного блока, второй - к выходу первого дифференцирующего элемента, а третий - к выходу второго блока формиро-вания выходного сигнала, второй исполнительный орган, своим входом под 15 ключенный к выходу трехвходового элемента И,.Редакто открытии ая наб.,нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,оиэн з 5347/53 Тираж ВНИИПИ Гос по дела 113035, Москв