Pierwszenstwo: KL 21 c, 68/50 MKP H02^ k 5[oO Opublikowano: 30.111.1967 siSLIOTi- & A Twórca wynalazku: dr inz. Jan Pytel Wlasciciel patentu: Politechnika Wroclawska (Katedra Zabezpieczen i Automatyki w Energetyce) Wroclaw (Polska) Uklad samoczynnego zalaczania rezerwowego zasilania silników synchronicznych Przedmiotem wynalazku jest uklad samoczynne¬ go zalaczania rezerwowego zasilania odbiorców energetycznych, wsród których znajduja sie silniki synchroniczne.Dotychczas znane uklady samoczynnego zala¬ czania rezerwowego zasilania w przypadku obec¬ nosci silników synchronicznych dzialaly ze zna¬ czna zwloka czasowa. Powodowalo to powazne zmniejszenie predkosci obrotowej silników, co po¬ ciagalo za soba powiekszenie pradów samorozru- chu oraz spowodowanych tymi pradami spadków napiec. Wystepujaca w stosowanych dotychczas rozwiazaniach zwloka czasowa byla konsekwencja uzywanych elementów rozruchowych. Jako ele¬ menty rozruchowe, których zadaniem jest stwier¬ dzenie braku zasilania, stosowane byly dotychczas takie urzadzenia jak przekazniki podnapieciowe, przekazniki podczestotliwosciowe oraz przekazniki nadnapieciowe, dzialajace na napiecie dudnien po¬ miedzy zródlem rezerwowym z silnikami synchro¬ nicznymi, bioracymi udzial w samoczynnym zala¬ czaniu rezerwowego zasilania.W przypadku pierwszym, to znaczy przy uzyciu przekazników podnapieciowych, zadzialanie ich nastepowalo dopiero wtedy, gdy sila elektromoto¬ ryczna silników bioracych udzial w samoczynnym zalaczaniu rezerwowego zasilania, spadla ponizej wartosci rozruchowej przekazników. Nastepowalo to po uzyskaniu przez silniki synchroniczne odpo¬ wiednio malej predkosci obrotowej. Ponadto prze- 10 15 20 25 30 kazniki podnapieciowe musialy wysylac impuls wyjsciowy ze znaczna zwloka czasowa, aby zape¬ wnic odstrojenie od zalaman napiecia przy zwar¬ ciach zewnetrznych.W przypadku drugim, to znaczy przy uzyciu ja¬ ko czlonów rozruchowych przekazników podcze- stotliwosciowych, wystepuje równiez znaczna zwloka czasowa, spowodowana tym, ze przekaznik podczestotliwosciowy musi byc nastawiony poni¬ zej czestotliwosci jaka wystapic moze w warun¬ kach ruchowych. Napiecie resztkowe utrzymujace sie w silnikach synchronicznych po odlaczeniu za¬ silania, osiaga czestotliwosc nastawiona na prze¬ kazniku podczestotliwosciowym dopiero po obni¬ zeniu sie predkosci obrotowej silnika, ponizej okreslonej wartosci, a wiec po uplywie czasu za¬ leznego od mechanicznej stalej czasowej silnika i mechanizmu napedowego.W przypadku trzecim, a wiec przy uzyciu jako elementu rozruchowego przekaznika nadnapiecio- wego, wlaczonego pomiedzy jednoimienne fazy przekladników napieciowych zródla rezerwowego i silników bioracych udzial w samoczynnym zala¬ czaniu rezerwowego zasilania, wystepuje równiez zwloka czasowa. Jest ona spowodowana koniecz¬ noscia odstrojenia przekaznika napieciowego od róznicy potencjalów jakie moga wystapic pomie¬ dzy zródlem rezerwowym i podstawowym pod wplywem spadków napiec.Celem wynalazku jest usuniecie wad dotychczas 5283252882 stosowanych ukladów, a przede wszystkim skró¬ cenie czasu dzialania i podwyzszenia pewnosci jego pracy.Cel ten zostal osiagniety przez zbudowanie ukla¬ du bedacego przedmiotem wynalazku, w którym 5 jako czlonu rozruchowego uzyto przekaznika dzia¬ lajacego na róznice czestotliwosci. Jedna cewka tego przekaznika zalaczona jest na napiecie zró¬ dla rezerwowego, druga zas cewka na napiecie zródla podstawowego. Zaklada sie, ze obydwa zró- 10 dla pracuja synchronicznie co ma miejsce w olbrzymiej wiekszosci przypadków. W normalnej pracy ukladu czestotliwosc na obydwu zródlach jest praktycznie jednakowa. Róznica czestotliwo¬ sci moze wystapic jedynie przy wylaczeniu jedne- 15 go ze zródel zasilania. Uklad, bedacy przedmio¬ tem wynalazku, tak jak wszelkie inne uklady sa¬ moczynnego zalaczania rezerwowego zasilania, musi posiadac blokade uzalezniajaca jego urucho¬ mienie od obecnosci napiecia na zródle rezerwo- 20 wym. Przy wylaczeniu zródla rezerwowego uklad jest wiec samoczynnie blokowany. Pobudzenie ukladu moze zatem nastapic jedynie przy zaniku zasilania podstawowego, na skutek powstajacej róznicy czestotliwosci miedzy zródlem rezerwo- 25 wym i silnikami synchronicznymi, które na sku¬ tek braku zasilania zmniejszaja swoja predkosc obrotowa, a wiec i czestotliwosc. Przekaznik dzia¬ lajacy na róznice czestotliwosci moze byc nasta¬ wiony na bardzo mala wartosc pobudzeniowa. 30 Rozruch ukladu nastapi wiec w tym przypadku znacznie szybciej niz w ukladach stosowanych do¬ tychczas. Dzieki temu ulega znacznemu skróceniu caly cykl pracy samoczynnego zalaczenia rezer¬ wowego zasilania, co wplywa na poprawe warun- 35 ków pracy silników bioracych udzial w samo- rozruchu i pozwala na zwiekszenie lacznej mocy odbiorców, które moga brac udzial w tego rodza¬ ju samoczynnym zalaczeniu rezerwowego zasila¬ nia.Wynalazek zostanie blizej objasniony na przy¬ kladzie ukladu przedstawionego na rysunku.Przekaznik 1 dzialajacy na róznice czestotliwosci zasilany jest z przekladników napieciowych 2, za¬ instalowanych na sekcji szyn zbiorczych zasila¬ nych linia 17 stanowiaca zródlo podstawowego za¬ silania silnika synchronicznego 4 oraz z przeklad¬ ników napieciowych 5 zainstalowanych na sekcji szyn zbiorczych zasilanych linia 6 ze zródla rezer¬ wowego. W przypadku braku zasilania podstawo¬ wego rozpoczyna sie wybieg silnika 4 i jego cze¬ stotliwosc maleje.Przekaznik 1 zostanie pobudzony gdy czestotli¬ wosc silnika 4 zmniejszy sie w stosunku do cze¬ stotliwosci zródla rezerwowego o wartosc rozru- 40 45 50 chowa nastawiona na tym przekazniku. Wyslanie impulsu wylaczajacego przez przekaznik 1 jest uzaleznione od istnienia odpowiednio wysokiego napiecia na zródle rezerwowym. Wartosc napiecia na zródle rezerwowym kontrolowana jest przez przekaznik podnapieciowy 10, który podaje impuls sterujacy na styki przekaznika 1. Jesli napiecie zródla rezerwowego jest wystarczajaco wysokie, to przekaznik 10 nie zostaje pobudzony i po za¬ istnieniu warunków do pobudzenia przekaznika 1 zostaje wyslany impuls wylaczajacy na cewke wy- bijakowa 7 wylacznika 3 oraz na cewke wybija- kowa 8 wylacznika 9. Wylacznik 9 wlacza w ob¬ wód wzbudzenia opór rozruchowy 11, co powoduje odwzbudzanie silnika 4. Gdy napiecie silnika ob¬ nizy sie do wartosci, przy której nastapi pobudze¬ nie przekaznika podnapieciowego 12 i otwarty jest przy tym wylacznik 3, to zostaje wyslany impuls na cewke zalaczajaca 13 wylacznika sprzeglowego 14. Uzaleznienie podania napiecia ze zródla rezer¬ wowego na silnik 4 od wartosci napiecia resztko¬ wego na tym silniku ma na celu uchronienie go od ewentualnych uszkodzen przy podaniu napiecia ze zródla rezerwowego, które moze byc w opo¬ zycji faz do napiecia silnika.Po podaniu napiecia ze zródla rezerwowego na¬ stepuje samorozruch silnika 4, który po pewnym czasie uzyskuje podsynchroniczna predkosc ob¬ rotowa.Przekaznik czasowy 15 wysyla po uplywie czasu niezbednego do uzyskania podsynchronicznej pred¬ kosci obrotowej impuls na cewke zalaczajaca 16 wylacznika 9, który bocznikuje opór rozruchowy 10 i zamyka obwód wzbudzenia silnika synchro¬ nicznego 4. PLPrize: KL 21 c, 68/50 MKP H02 ^ k 5 [oO Published: 30.11.1967 siSLIOTi- & A Inventor: dr inz. Jan Pytel Patent owner: Wroclaw University of Technology (Department of Security and Automation in Energy) Wroclaw (Poland) The system of automatic switching on of the backup power supply of synchronous motors The subject of the invention is the system of automatic switching on of the backup power supply of energy consumers, among which there are synchronous motors. Previously known systems of automatic switching on of the backup power supply in the case of the presence of synchronous motors operated with a significant time delay. . This caused a serious reduction in the rotational speed of the engines, which resulted in an increase in the self-starting currents and the voltage drops caused by these currents. The time delay occurring in the solutions used so far was a consequence of the starting elements used. Devices such as undervoltage relays, infra-frequency relays and overvoltage relays, acting on the beat voltage between a backup source with synchronous motors participating in automatic decay, have so far been used as starting elements, whose task is to determine the lack of power supply. In the first case, that is, with the use of undervoltage relays, their activation took place only when the electromotive force of the motors involved in the automatic connection of the backup power supply fell below the starting value of the relays. This was done after the synchronous motors had obtained a correspondingly low rotational speed. Moreover, the undervoltage switches had to send an output impulse with a considerable time delay to ensure detuning from voltage collapse in the event of external short-circuits. In the latter case, that is, when using as starting components, under-frequency transmitters. there is also a significant time lag due to the fact that the infrared transmitter must be tuned below the frequency that may occur under running conditions. The residual voltage remaining in synchronous motors after disconnecting the power supply reaches the frequency set on the infrared transmitter only after the motor rotational speed drops below a certain value, i.e. after the passage of time dependent on the mechanical time constant of the motor and the mechanism In the third case, i.e. when an overvoltage relay is used as a starting element, connected between the homonymous phases of the voltage transformers of the backup source and the motors involved in the automatic switching on of the backup power supply, there is also a time delay. It is caused by the need to detach the voltage relay from the potential difference between the backup and primary source under the influence of voltage drops. The purpose of the invention is to remove the disadvantages of the systems used so far, and above all to shorten the operating time and increase the reliability of its operation. This aim was achieved by the construction of the system, which is the subject of the invention, in which a frequency difference relay was used as the starting element. One coil of this relay is connected to the backup voltage, while the other coil is connected to the voltage of the primary source. Both are assumed to work synchronously as is the case in the vast majority of cases. In normal operation of the system, the frequency on both sources is practically the same. The frequency difference can only arise when one of the power sources is disconnected. The system, which is the subject of the invention, as well as all other systems of automatic switching on of the backup power supply, must have a blockade which makes its activation dependent on the presence of voltage on the reserve source. Thus, when the backup source is turned off, the system is automatically blocked. The excitation of the system can therefore only take place in the event of a failure of the primary power supply, due to the frequency difference that arises between the backup source and the synchronous motors, which, due to the power failure, reduce their rotational speed, and hence the frequency. The relay acting on the frequency difference may be set to a very small excitation value. The commissioning of the system will therefore take place much faster in this case than in the systems used so far. Thanks to this, the entire cycle of automatic connection of the reserve power supply is significantly shortened, which improves the working conditions of the engines involved in the self-start and allows to increase the total power of consumers that may participate in this type of automatic connection. The invention will be explained in more detail on the example of the circuit shown in the figure. Relay 1 acting on frequency difference is powered by voltage transformers 2, installed on the busbar section powered by line 17, which is the source of the main motor power supply synchronous 4 and from voltage transformers 5 installed on the busbar section supplied by line 6 from a backup source. In the event of a power failure, the motor 4 coasts down and its frequency decreases. Relay 1 will be energized when the frequency of the motor 4 decreases in relation to the frequency of the backup source by the starting value set on this relay. The sending of a trip pulse by relay 1 is dependent on the existence of a sufficiently high voltage on the backup source. The value of the voltage on the backup source is controlled by the undervoltage relay 10, which gives a control pulse to the contacts of the relay 1. If the voltage of the backup source is high enough, the relay 10 does not energize and after the conditions for energizing the relay 1, a trip pulse is sent to the striking coil 7 of the switch 3 and the striking coil 8 of the switch 9. The switch 9 engages the starting resistance 11 in the excitation circuit, which causes the motor to be de-energized 4. When the motor voltage drops to the value at which the excitation will take place If the undervoltage switch 12 is open and the switch 3 is open, a pulse is sent to the switching coil 13 of the clutch switch 14. The dependence of the voltage supply from the reserve source to the motor 4 on the residual voltage value on this motor is to protect it from possible damage when voltage is applied from a backup source, which may be in phase delay to strong voltage After applying the voltage from the backup source, the self-starting of the motor 4 takes place, which after some time obtains a subsynchronous rotation speed. After the time necessary to obtain the subsynchronous rotation speed, the timer 15 sends an impulse to the switching coil 16 of the switch 9, which bypasses the starting resistance 10 and closes the excitation circuit of the synchronous motor 4. PL