RU2012973C1

RU2012973C1 - Device for protection of a c electric motor drive

Info

Publication number: RU2012973C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Васильев
Original assignee: Белорусская государственная политехническая академия
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1991-03-11
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: thyristor frequency converters 1 and 2 feed A C electric motor 3 with m-phase stator winding divided into two three-phase groups 4, 5, 6 and 7, 8, 9. Windings of each group connected in star are separately linked to outputs of frequency converters 1 and 2 via current pickups 10-15. Protection device is provided with logic 2AND gates 34-39 which outputs are connected to controlling inputs of frequency converters 1 and 2. Measuring outputs of current pickups 10-15 are coupled to first inputs of proper comparators 40-45 which second inputs are connected to unit 46 of current setting. Outputs of first group of comparators 40-42 are linked via 3 nor gate 47 to second inputs of 2AND gates 34-36 and outputs of second group of comparators 43-45 are connected via 3 nor gate 48 to second inputs of second group of 2AND gates 37-39. EFFECT: improved efficiency of protection. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в регулируемых электроприводах переменного тока. The invention relates to electrical engineering and can be used in controlled AC electric drives.

Известно устройство токовой защиты двигателя с тиристорным преобразователем, которое содержит m, по числу фаз двигателя, каналов, каждый из которых включает в себя тиристорный преобразователь, датчик тока, пороговый элемент, узел защиты, систему импульсно-фазового управления, блок ключей, а система импульсно-фазового управления содержит управляющий орган, блок формирования импульсов, блок усилителей импульсов и блок вводных устройств [1] . A device for current protection of a motor with a thyristor converter, which contains m, according to the number of motor phases, channels, each of which includes a thyristor converter, a current sensor, a threshold element, a protection unit, a pulse-phase control system, a key block, and a system of pulse -phase control contains a governing body, a pulse forming unit, a pulse amplifier unit and an input device unit [1].

Это устройство повышает быстродействие токовой защиты двигателя. Недостатком данного устройства является то, что в случае аварийного режима происходит шунтирование аварийной фазы двигателя и перевод других преобразователей в инверторный режим, то есть мгновенный останов двигателя. This device improves the performance of current protection of the motor. The disadvantage of this device is that in case of emergency operation, the emergency phase of the motor is bypassed and the other converters are switched to inverter mode, that is, the motor stops immediately.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для защиты синхронного электродвигателя с тиристорными преобразователями от размагничивания индуктора, которое содержит преобразователь координат, два пороговых элемента, элемент ИЛИ, формирователь защитного импульса, датчик положения ротора двигателя и m каналов защиты по числу фаз двигателя, причем каждый канал защиты включает в себя тиристорный преобразователь, подключенный к фазе двигателя, датчик тока, последовательно соединенные формирователь сигнала защиты и блок управления тиристорным преобразователем [2] . Closest to the proposed device for protecting a synchronous motor with thyristor converters from demagnetization of the inductor, which contains a coordinate converter, two threshold elements, an OR element, a protective pulse shaper, a rotor position sensor of the motor and m protection channels according to the number of motor phases, each protection channel includes a thyristor converter connected to the motor phase, a current sensor, serially connected shaper of the protection signal and a thyristor control unit converter [2].

Это устройство позволяет повысить эффективность электропривода путем улучшения использования электродвигателя по току. В то же время это устройство при превышении какой-либо из составляющих результирующего вектора тока двигателя своего допустимого значения формирует защитные импульсы, которые позволяют шунтировать аварийную фазу обмотки двигателя и перевести остальные фазы двигателя в инверторный режим. This device allows you to increase the efficiency of the electric drive by improving the use of electric motor current. At the same time, this device, when any of the components of the resulting motor current vector is exceeding its permissible value, generates protective pulses that allow you to bypass the emergency phase of the motor winding and put the remaining motor phases into inverter mode.

Недостаток данного устройства защиты, которое является прототипом, в том, что при аварийном режиме происходит немедленное отключение электропривода от сети. Это снижает технологическую надежность электропривода и делает невозможным его применение в тех механизмах и установках, которые не допускают останова во время технологического процесса. В качестве примера можно привести электроприводы в металлургической промышленности при разливке стали и т. д. The disadvantage of this protection device, which is a prototype, is that in emergency mode, the drive immediately disconnects from the network. This reduces the technological reliability of the electric drive and makes it impossible to use it in those mechanisms and installations that do not allow shutdown during the process. An example is electric drives in the metallurgical industry for steel casting, etc.

Целью изобретения является упрощение устройства и повышение технологической надежности электропривода путем обеспечения возможности работы двигателя на одной трехфазной статорной обмотке при аварийном отключении одного из преобразователей частоты, питающего другую трехфазную статорную обмотку. The aim of the invention is to simplify the device and improve the technological reliability of the electric drive by making it possible to operate the motor on one three-phase stator winding during an emergency shutdown of one of the frequency converters supplying the other three-phase stator winding.

Цель достигается тем, что устройство защиты электропривода переменного тока снабжено электродвигателем переменного тока с m-фазной обмоткой статора, двумя тиристорными преобразователями частоты и содержит датчики тока и компараторы по числу выходных фаз преобразователей, блок задания тока уставки, шесть элементов 2И, два элемента 3ИЛИ-НЕ. The goal is achieved in that the protection device of the AC electric drive is equipped with an AC motor with an m-phase stator winding, two thyristor frequency converters and contains current sensors and comparators according to the number of output phases of the converters, the setpoint current setting unit, six elements 2I, two elements 3 OR- NOT.

Новым является то, что по сравнению с прототипом в предлагаемое устройство дополнительно введены две группы элементов 2И по три элемента в каждой, два элемента 3ИЛИ-НЕ, причем первые входы элементов 2И снабжены клеммами для подключения к соответствующему каналу управления преобразователем частоты, выходы элементов 2И подсоединены к соответствующим управляющим входам преобразователей, измерительные выходы датчиков тока первого преобразователя соединены с первыми входами соответствующих компараторов первой группы, измерительные выходы датчиков тока второго преобразователя соединены с первыми входами соответствующих компараторов второй группы, блок задания тока уставки подключен к вторым входам каждого компаратора первой и второй групп, выходы первой группы компараторов через первый элемент 3ИЛИ-НЕ связаны с вторыми входами каждого элемента 2И первой группы, а выходы второй группы компараторов через второй элемент 3ИЛИ-НЕ - с вторыми входами каждого элемента 3И второй группы. New is that, compared with the prototype, two groups of elements 2I, three elements each, two elements 3OR-NOT, are additionally introduced into the proposed device, with the first inputs of elements 2I equipped with terminals for connecting to the corresponding control channel of the frequency converter, the outputs of elements 2I are connected to the corresponding control inputs of the converters, the measuring outputs of the current sensors of the first converter are connected to the first inputs of the corresponding comparators of the first group, the measuring output the current sensors of the second converter are connected to the first inputs of the respective comparators of the second group, the set current setting unit is connected to the second inputs of each comparator of the first and second groups, the outputs of the first group of comparators through the first element 3 are NOT connected with the second inputs of each element 2 and the first group, and the outputs the second group of comparators through the second element 3 OR NOT - with the second inputs of each element 3 AND the second group.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства защиты электропривода переменного тока. The drawing shows a diagram of the proposed device for protecting an AC electric drive.

Предлагаемое устройство защиты электропривода переменного тока снабжено двумя тиристорными преобразователями частоты 1 и 2 и электродвигателем переменного тока 3 с m-фазной обмоткой. Двигатель 3 имеет обмотку статора, разделенную на две трехфазные группы 4, 5, 6 и 7, 8, 9. Обмотки каждой группы, соединенные в звезду, раздельно подсоединены к выходам преобразователей частоты 1 и 2 через датчики тока 10-15. Для пояснения работы предлагаемого устройства на чертеже показаны шесть каналов управления преобразователями частоты, состоящие из блоков 16-21 сравнения, регуляторов 22-27 фазных токов, блоков 28-33 задания фазных токов. При этом входы блоков 16-21 сравнения регуляторов 22-27 фазных токов соединены с блоками 28-33 задания фазных токов и измерительными выходами датчиков 10-15 тока. Выходы регуляторов 22-27 токов, которые являются выходами каналов управления преобразователями частоты, соединены с первыми входами соответствующих элементов 34-39 2И, выходы которых подсоединены к управляющим входам преобразователей частоты 1 и 2. Измерительные выходы датчиков тока 10-15 также соединены с первыми входами соответствующих компараторов 40-45, вторые входы которых подсоединены к блоку задания 46 тока уставки. Выходы первой группы компараторов 40-42 через элемент 47 3ИЛИ-НЕ подсоединены к вторым входам элементов 34-36 2И, а выходы второй группы компараторов 43-45 через элемент 48 3ИЛИ-НЕ подсоединены к вторым входам второй группы элементов 37-39 2И. The proposed protection device for an AC electric drive is equipped with two thyristor frequency converters 1 and 2 and an AC electric motor 3 with an m-phase winding. Motor 3 has a stator winding, divided into two three-phase groups 4, 5, 6 and 7, 8, 9. The windings of each group connected to a star are separately connected to the outputs of the frequency converters 1 and 2 through current sensors 10-15. To explain the operation of the proposed device, the drawing shows six control channels for frequency converters, consisting of blocks 16-21 comparison, regulators 22-27 phase currents, blocks 28-33 specify phase currents. In this case, the inputs of the comparison units 16–21 of the 22–27 phase current controllers are connected to the phase current setting units 28–33 and the measuring outputs of the current sensors 10–15. The outputs of the regulators 22-27 currents, which are the outputs of the control channels of the frequency converters, are connected to the first inputs of the corresponding elements 34-39 2I, the outputs of which are connected to the control inputs of the frequency converters 1 and 2. The measuring outputs of the current sensors 10-15 are also connected to the first inputs respective comparators 40-45, the second inputs of which are connected to the setpoint reference unit 46. The outputs of the first group of comparators 40-42 through the element 3 3 OR NOT connected to the second inputs of the elements 34-36 2I, and the outputs of the second group of comparators 43-45 through the element 48 3 OR NOT connected to the second inputs of the second group of elements 37-39 2I.

Из технической литературы известно, что в случае применения в электроприводе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с двумя обмотками на статоре возможны следующие режимы работы:
1. При работе на одной обмотке двигатель может в течение 39 с нести номинальную нагрузку на валу.From the technical literature it is known that in the case of the use of an asynchronous squirrel-cage rotor motor with two windings on the stator, the following modes of operation are possible:
1. When operating on one winding, the motor can carry a nominal load on the shaft for 39 s.

2. При моменте на валу 0,45 от номинального двигатель может работать длительно на одной обмотке. /Церазов А. Л. , Кузьмичев А. И. Исследование режимов работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с двумя обмотками на статоре, сб. Электроснабжение и автоматизация промышленных предприятий, Чебоксары, 1978, вып. 7/. 2. With a torque on the shaft of 0.45 from the rated motor, the motor can run continuously on one winding. / Cerazov A. L., Kuzmichev A. I. Study of the operating modes of an asynchronous squirrel-cage rotor motor with two windings on a stator, collection of books. Power Supply and Automation of Industrial Enterprises, Cheboksary, 1978, no. 7 /.

Таким образом, предлагаемое устройство защиты электропривода переменного тока по сравнению с прототипом проще и позволяет повысить технологическую надежность электропривода путем обеспечения возможности работы двигателя на одной трехфазной статорной обмотке при аварийном отключении одного из преобразователей частоты, питающего другую трехфазную обмотку. Thus, the proposed device for protecting an AC electric drive is simpler than the prototype and allows to increase the technological reliability of the electric drive by providing the possibility of the motor working on one three-phase stator winding during an emergency shutdown of one of the frequency converters supplying the other three-phase winding.

Claims

PROTECTION DEVICE FOR AC ELECTRIC DRIVE, equipped with an alternating current motor with an m-phase stator winding and two thyristor frequency converters connected to the phases of the electric motor, containing current sensors and comparators according to the number of output phases of the converters, a setting current setting unit, characterized in that, for the purpose of setting current simplification of the device and improving the technological reliability of the electric drive by providing the possibility of engine operation on one three-phase stator winding during an emergency shutdown one of the frequency converters supplying the other three-phase stator winding, two groups of elements 2I, three elements each, two elements 3OR-NOT, are additionally introduced, the first inputs of 2I elements are provided with terminals for connecting to the corresponding control channel of the frequency converter, the outputs of 2I elements are connected to the corresponding control inputs of the converters, the measuring outputs of the current sensors of the first converter are connected to the first inputs of the corresponding comparators of the first group, the meter the output outputs of the current sensors of the second converter are connected to the first inputs of the respective comparators of the second group, the set current setting unit is connected to the second inputs of each comparator of the first and second groups, the outputs of the first group of comparators through the first element 3 OR NOT connected with the second inputs of each element 2 AND of the first group, and the outputs of the second group of comparators through the second element 3 OR NOT with the second inputs of each element 3 AND the second group.