Устройство для защиты от превышения частоты вращения электромашинного преобразователя

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПРЕВШЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57)Изобретение относится к электртехнике и предназначено для ис ользования в системах релейной за ы й, пронологип машин о завтоматики.ение стабил чи э ие функцион ем дополнит ности цепи во двигателя, по вочн роцен элект ти и тель теля яро Мос.42-13.ССР1986. скате ное напряжени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-исследовательскектно-конструкторский и техческий институт электрическпостоянного тока Прокопьевсвода "Электромашина"/Под ред. П.Г.Грудинского иЭнергия, 976, с.97, т.3, рАвторское свидетельствоВ 1206874, кл. Н 02 Н 7/093 ОБРЕТЕНИ ль изобретения - повы ости работы и расшире ьных возможностей пуьного контроля исправ буждения приводного ышение термостабильнос устройства. На двигамашинного преобразовам 3 подается постоянот сети 6. Ток обмот1569930 ки 5 возбуждения двигателя 1, протекающий через встречно включенный стабилитрон 19, создает на последнем напряжение, вызывающее срабатывание реле 17, включенного параллельно стабилитрону 19. Контакт 18 реле 17 обеспечивает удержание пускателя 3 во гключенном состоянии. Двигатель 1 запускается, на выходе генератора 2 преобразователя появляется напряжение, поступающее на первичную обмотку 8 понижающего трансформатора 7. С вторичной обмотки 9 трансформатора 7 напряжение через ЬС-цепь 13 оступает на первичную обмотку 11 насыщающего трансформатора 10. Напряжения с начальных выводов вторьчньгх обмоток 9трансформаторов 7, 10 подаОтся на входы первого элемента И 22, на пря:.с;:;ия с концевых выводов тех жееобмоток "- на входы вт"рого элемента23 а средние точки этих обмрОк связаны с анодом стабилитропа 19 и 1"зобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной защиты и авто:атики.Дель изобретения - повышение стабигьнос.и работы и расширение Функциональных возможностей путем дополнителного контроля исправности цепи возбуждения приводного двигателя, повышение термостабжпьности и упрощение ус ройства 40На Фиг,1 представлена схема устрой"тва:, на Фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства.устройство для защиты от превышегня часОты воащения электромашнного преобразователя с приводным двигателемпостоянного тока и выходным синхронным генератором 2, снабженного пускателем 3 с цепью защиты и регулятором 4 частоты вращения привоцного двигателя, включаемым последовательно обмотке 5 возбуждения "приводного двигателя на напряжение источника 6 питания постоянного тока, содержит понижающий трансформатор 7с первичной обмоткой 8 и вторичнои обмоткой 9 с выводом средней точки, насашпся трформаор 10 с пер" вичной обмоткой 11 и вторичной обмот. катодом тиристора 16, шунтирующегообмотку реле 17, Выходные напряженияэлементов И 22, 23 через элементИЛИ 24 подаются на базу и-р-п-транзистора 20, коллектор которого соединен с катодом стабилитрона 19, аэмиттер - с управляющим электродомтиристора 16. При частоте вращениягенератора 2 ниже допустимой на выходах элементов И 22, 23 формируютсянизкие потенциалы, транзистор 20 итиристор 16 закрыты, реле 17 находится в сработанном состоянии, пускатель3 включен. При частоте вращения генератора 2 выше допустимой на выходахэлементов И 22, 23 формируются импульсы высокого потенциала, открываетсятранзистор 20, тиристор 16 включается, шунтируя обмотку реле 17, котороевыключается, и контактом 8 размыкается цепь удержания пускателя 3. Последний выключается, электромашинныйпреобразователь отключается от сети.2 з,п,ф-лы, 2 ил,кой 12 с выводом средней точки, ЕС- цепь 13 из последовательно соединенных дросселя 14 и конденсатора 15, , тиристор 16 и исполнительное реле 7 с контактом 18. Первичная обмотка 8 понюкающего трансформатора 7 снабжена выводами для подключения ее на выходное напряжение синхронного генератора 2, начальный вывод вторичной обмотки 9 понижающего трансформатора 7 через ЬС-цепь 13 соединен с начальным выводом первичной обмотки 11 насыщающегося трансформатора О, концевой вывод которой соединен с концевым выводом обмотки 9 понижающего трансформатора 7. Контакт 18 исполнительного реле 17 снабжен выводами для включения его в цепь защиты пускателя 3. В устройстве имеются. стабилитрон 19, и-р-и-транзистор 20, первый резистор 21, первый 22 и второй , 23 двухвходовые элементы И и двухвходовой элемент ИЛИ 24. Катод и анодстабилитрона 19 служат выводами для включения его последовательно регулятору 4 частоты вращения и обмотке 5возбуждения приводного двигателя 1встречно напряжению питающей сети постоянного тока, Катод стабилитрона 19соединен с первым выводом обмотки ис30 5 15699полнительыого реле 17, анодом тиристора 16 и первым выводом первого резистора 21, второй вывод которого соединен с коллектором и-р-и-транзистора20, эмиттером подключенного к управляющему электроду тиристора 16. Анодстабилитрона 19 связан с вторым выводом обмотки исполнительного реле17, катодом тиристора 16 и среднимивыводами вторичных обмоток 9 и 12 понижающего 7 и насьпцаюцегося 10 трансформаторов. Начальный вывод вторичнойобмотки 9 понижающего трансформатора7 соединен с первым входом первогоэлемента И 22, второй вход которогосоединен с начальным выводом вторичной обмотки 12 насыщающегося трансформатора 10 Концевой вывод вторичнойобмотки 9 понижающего трансформатора7 соединен с первым входом второгоэлемента И 23, второй вход которогосоединен с концевым выводом вторичнойобмотки 12 насыщающегося трансформатора 10. Выходы первого 22 и второго 2523 элементов И соединены с входамиэлемента ИЛИ 24, выходом подключенного к базе и-р-п-транзистора 20.В устройстве, кроме того, имеются диод 25, второй 26 и третий 27 резисторы, Второй вывод обмотки исполнительного реле 17 и катод тиристора 16 соединены между собой и подключены к аноду стабилитрона 19 через анод-катод диода 25, выводы средних точек вторичных обмоток 9 и 12понижающего 7 и насыщающегося 10 трансформаторов соединены с анодом стабилитрона 19 непосредственно, а эмиттери база и-р-и-транзистора 20 соединеныс анодом стабилитрона 19 соответствен 40но через второй 26 и третий 27 резисторы.Первый 22 и второй 23 двухвходовыеэлементы И выполнены каждый на резисторе 28 и диоде 29, причем первый вывод резистора 28 соединен с первымвходом элемента И, первый вывод диода29 - с вторым входом элемента И, авторые выводы резистора 28 и диода 29соединены между собой и служат выходом элемента И,В злектромашинном преобразователе синхронный генератор 2 имеет регулятор 30 стабилизации выходного напряжения генератора, выходом подключен ный к обмотке 31 возбуждения генератора 2.Приводной двигатель 1 имеет в якорной цепи вспомогательную обмотку 32 последовательного возбуждения и обмотку 33 дополнительных полюсов.Устройство работает следующим образом,При включении пускателя 3 напряжение постоянного тока питающей сети 6 подается в указанной на фиг.1 полярности на параллельно соединенные цепь якоря двигателя 1 и цепь последовательно соединенных регулятора 4, обмотки 5 возбуждения двигателя и стабилитрона 19. Начальное открытое состояние регулятора 4 приводит к форсировке тока обмотки 5 возбуждения приводного двигателя, смещающего стабилитрон 21 в рабочем ( обратном) направлении, что вызывает срабатывание исполнительного реле 17, обмотка которого через диод 25 подключена параллельно стабилитрону 19. Замыкание выходного контакта 18 реле 17 переводит пускатель 3 в режим Самопитание" например, путем шунтирования пусковой кнопки пускателя, Тиристор 6 и и-р-и- транзистор 20 при этом находятся в закрытом состоянии, так как на управляющий электрод тиристора 16 и базу транзистора 20 через резисторы 26 и 27 подается запирающее напряжение смещения с выводов диода 25.При дальнейшем нормальном развитии пуска электромашинного преобразователя на выходе его синхронного генератора 2 появляется напряжение переменного тока, величина и частота которого стабилизируются на номинальных уровнях действия соответственно регулятора 30 напряжения, нагруженного на обмотку 31 возбуждения синхронного генератора 2, и регулятора 4 частоты вращения приводного двигателя 1, нагруженного на обмотку 5 возбуждения двигателя 1. Устройство защиты при этом получает питание напряжением переменного тока номинальной частоты, подаваемым с выхода синхронного генератора 2 на первичную обмотку Я,понижающего трансформатора 7, но при этом не срабатывает, так как собственная резонансная частота ЬС-цепи 13, состоящей из последовательно соединенных дросселя 14 и Конденсатора 15, выбрана с некоторым запасом (обычно на 10%) большей, чем номинальная величина выходного напряежения переменного тока генератора 2, В этом статическом установившемся ре 1569930жиме работы, поясняемом левой частью временных графиков (Фиг.2), синусоидальное напряжение на вторичной обмотке 9 понижающего трансформатора 7 (Фиг.2 а), подводимое к ЬС-цепи 13, отстает по Фазе от синусоидального тока (Фиг.2 б); протекаюцего через ЬС-цепь 13 по первичной обмотке 11 насьпцаюцегося трансформатора 10, на вторичной обмотке 12 которого в моменты прохождения тока ЬС-цепи 13 через нулевые значения наводятся, как в пик-трансформаторе, короткие разно- полярные импульсы напряжения (фиг,2 в),15 Ввиду временного несовпадения интервалов положительных полуволн напряжения вторичной обмотки 9 (Фиг.2 а)и моментов появления импульсов положительной полярности напряжения вторичной обмотки 12 фиг.2 б) два двухвходовых элемента И 22 и 23 имеют каждый на своем выходе сигнал низкого уровня ,(Фиг.2 г).,Диоды элемента ИЛИ 24 закрыты (Фиг.2 д), что приводит к запиранию п-р-г,-транзистора 20, коллекторное напряжение которого ( фиг:.2 е ) еовпадает с напряжением на обмотке включенного исполнительного реле 17ЗОУстройство защиты срабатьвает и , отключает реле 17 и пускатель 3 электромашинного преобразователя, если частота вращения приводного двигате ля 1 превьппает номинальное значение, опасное по условиям механической прочности для вращающихся частей якоря двигателя 1 и ротора синхронного генератора 2, что возникает, напримерпри неисправности регулятора ц, чрез мерно уменьшающего ток .в цепи ббмотки 5 возбуждения двигателя 1. Приэтом (правая часть временных графиков, Фиг.2) синусоидальное напряжениевторичной обмотки 9 понижающего трансформатора 7 (фиг.2 а) опережает поФазе синусоидальный ток (Фиг,2 б) ЬСцепи 13, что приводит к временномусовпадению интервалов положительныхполуволн напряжения обмотки 9 и моментов появления импульсов положительной полярноети выходной обмотки12 насыщающегося трансформатора 10(Фиг,2 в)а также к срабатьванию элементов И 22 и 23, передающих черезэлемент ИЛИ 24 выходные импульсы поБложительной полярности (Фиг.2 г,д) вцепь базы п-р-и-транзистора 20. В результате импульсного отпирания транзистора 20 поступающие в цепь управляющего электрода тиристора 16 импульсы тока эмиттера транзистора 20 отпираюттиристор 16, который шунтирует обмотку реле 17 иснимает напряжение с коллекторной цепи транзистора 20 (Фиг.2 е). Отключейие с небольшой выдержкой времени реле 17, размыкаю- щего выходной контакт 18 в цепи защиты пускателя 3, приводит к выключению пускателя 3 и отключению приводного двигателя 1 от питающей сети 6 постоянного тока.В предлагаемом устройстве защиты обеспечивается повьппенная стабильность его работы. Кроме того, устройство защиты имеет расширенные функциональные возможности, так как благодаря питанию его выходной цепи от стабилитрона 19, последовательно включенного в цепь возбуждения двигателя 1, обеспечивается дополнительный контроль исправности цепи возбуждения, при этом пускатель 3 при неисправности или переполюсовке питающей сети отключается уже на этапе пуска электромашинного преобразователя.Формула изобретения1, Устройство для зациты от превышения частоты вращения электромашин- ного преобразователя с приводным двигателем постоянного тока и выходным синхронным генератором, снабженного пускателем с цепью защиты и регулятором частоты вращения приводного двигателя, включаемым последовательно обмотке возбуждения приводного двигателя на напряжение питающей сети постоянного тока, содержащее понижающий трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с выводом средней точки, насыщающийся трансформатор с первичной обмоткой и вторичной обмоткой с выводом средней точки, ЬС-цепь из последовательно соединенных дросселя и конденсатора, тиристор и исполнительное реле с контактом, причем первичная обмотка понижающего трансформатора снабжена вьводами для подключения ее на выходное напряжение синхронного генератора, начальный вывод вторичной обмотки понижающего трансформатора через ЬС-цепь соединен с начальным выводом первич 1569930ной обмотки насыщающегося трансформатора, концевой вывод которой соединен с концевым выводом вторичной обмотки понижающего трансформатора а конФ5 такт исполнительного реле снабжен выводами для включения его в цепь защиты пускателя, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью повышения стабильности работы и расшиРения функциональных возможностей путм пополнительного контроля исправности цепи возбуждения приводного двигателя, в устройство введены стабилитрон, п-р-п-транзистор, первый резистор, первый и второй двухвходовые элементы И и двухвходовой элемент ИЛИ, причем катод и анод стабилитрона служат выводами для включения его последовательно регулятору частоты вращения и обмотке возбуждения приводного двигателя встречно напряжению питающей сети постоянного тока, катод стабилитрона соединен с первым выводом обмотки исполнительного реле, анодом тирис тора и первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с коллектором п-р-п-транзистора, эмиттером подключенного к управляющему электроду тиристора, анод,стабилитрона связан с вторым выводом обмотки исполнительного реле, катодом тиристора и средними выводами вторичных обмоток понижающего и насыщающегося трансформаторов, начальный вывод вто 35 ричной обмотки понижающего трансфор,матора соединен с первым входом перво-, го элемента И, второй вход которого соединен с начальным выводом вторичной обмотки насыщающегося трансформатора, концевой вывод вторичной об-.; мотки понижающего трансформатора соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с концевым выводом вторичной обмотки насыщающегося трансформатора, а выходы первого и второго элементов И соединены с входами элемента КПИ, выходом подключенного к базе и-р-и-транзистора.2. Устройство по п;1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения термостабильности, в него введены диод, второй и третийрезисторы, причем второй вывод обмотки исполнительного реле и катод тиристора соединены между собой и подключены к аноду стабилитрона через анод - катод диода, выводы средних точек вторичных обмоток понижающего и насыщающЕегося трансформаторов соединены с анодом стабилитрона непосредственно, а эмиттер и база п-р-и-транзистора соединены с анодом стабилитрона соответственно через второй и третий резисторы.13. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, двухвходовой элемент И выполнен на резисторе и диоде, причем первый вывод резистора соединен с первым входом элемента И, первый выводдиода - с вторым входом элемента И,а вторые выводы резистора и диода соединены между собой и служат выходомэлемента И,15 б 9930 оставитель О.Орл ехред М,Ходанич актор О.Голова Корректор А.Обр здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 водстве аказ 1455 Тираж 476НЙИПИ Государственного комитета и113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д. 4/5