SU1309161A1

SU1309161A1 - Device for protection of electric motor against overload when starting

Info

Publication number: SU1309161A1
Application number: SU853878811A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Бурыкин; Геннадий Михайлович Павлов; Виталий Андреевич Савельев
Original assignee: Ивановский энергетический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1985-04-05
Filing date: 1985-04-05
Publication date: 1987-05-07

Abstract

Изобретение относитс к электроте.х- нике, в частности к релейной защите. Цель изобретени - повышение быстродействи и надежности функционировани защиты. Фильтры 4-6 реагируют на апериодические слагаемые, присутствующие в фазных токах при неуспешном пуске двигател . Выдержка времени реле 15 времени и уставка порогового элемента 11 выбираютс так, чтобы к моменту по влени импульса на выходе реле 15 времени выходной сигнал блока 10 был менее уставки порогового элемента 11, т. е. осуществл етс отстройка от апериодических составл ющих в токах статора. В момент по влени импульса на выходе реле 15 времени сигнала на выходе порогового элемента 11 нет, а на выходе элемента НЕ есть. Т.е. на обоих входах элемента И 13 одновременно присутствуют сигналы, что приводит к по влению отключающего импульса на выходе защиты. 1 ил. i (Л со о со а:The invention relates to electrical engineering, in particular, to relay protection. The purpose of the invention is to increase the speed and reliability of the protection. Filters 4-6 respond to aperiodic components present in the phase currents during an unsuccessful engine start. The time delay of the time relay 15 and the setpoint of the threshold element 11 are selected so that by the time a pulse appears at the output of the relay 15, the output signal of the unit 10 is less than the threshold element 11, i.e., the aperiodic components in the stator currents are offset. At the time of the pulse at the output of the relay 15, there is no signal at the output of the threshold element 11, and there is NOT the output of the element. Those. Signals are present at both inputs of the And 13 simultaneously, which results in the appearance of a tripping pulse at the protection output. 1 il. i (L with about with a:

Description

Изобретение относитс к релейной защите и может быть использовано дл защиты электродвигателей переменного тока от перегрузки при неуспешном пуске из-за повреждени приводимого механизма, заклинивани подшипников или приводного механизма , задевани ротора о статор, примерзани механизма (например, вод ного насоса ), завала механизма (например, из-за завала топливом дробилок и мельниц системы топливоприготовлени электростанций ), из-за обрыва фазы, при глубоких посадках напр жени на питающих шинах, при внутренних коротких замыкани х и в других случа х когда при включении двигател в работу он не разворачиваетс .The invention relates to relay protection and can be used to protect AC motors against overload during an unsuccessful start due to damage to the driven mechanism, jamming of the bearings or the driving mechanism, touching the stator to the rotor, freezing the mechanism (e.g. water pump), blockage of the mechanism ( For example, due to the fuel blockage of crushers and mills of the fuel preparation system of power plants), due to a phase failure, during deep voltage drops on feed tires, during internal short circuits In other cases, when the engine is turned on, it does not turn around.

Цель изобретени - повышение быстродействи и надежности функционировани защиты.The purpose of the invention is to increase the speed and reliability of the protection.

На чертеже представлена структурна схема предлагаемого устройства.The drawing shows a block diagram of the proposed device.

Устройство содержит три фазных датчика 1-3 тока статора двигател , соединенные через фильтры 4-6 инфранизкой частоты и три выпр мител 7-9 с блоком 10 преобразовани выпр мленных фазных сигналов низкой частоты, выход которого через пороговый элемент 11, логический элемент НЕ 12 подключен к логическому элементу И 13, замыкающий блок-контакт 14 выключател двигател , импульсное реле 15 времени .The device contains three phase sensors 1-3 of the motor stator current connected through infra-low frequency filters 4-6 and three rectifiers 7-9 with a unit 10 converting rectified phase low-frequency signals, the output of which is through threshold element 11, the logical element 12 is connected to the logical element And 13, the closing of the block-pin 14 of the engine switch, the pulse relay 15 time.

Датчики 1-3 тока служат дл преобразовани фазных токов статора защищаемого электродвигател в пропорциональные им напр жени и могут быть выполнены, например , в виде щунта, трансреактора, специального измерительного преобразовател ток-напр жение и т. п. Фильтры 4-6 служат дл выделени составл ющих инфранизкой частоты (единицы герц) в фазных токах статора двигател и могут быть построены как на дискретных полупроводниковых элементах, так и в виде активЕ1ых RC-фильтров на интегральных микросхемах. Выпр мители 7-9 выпр мл ют фазные переменные напр жени низкой частоты с выходов фильтров 4-6. Дополнительно введенный функциональный блок 10 преобразовани выпр мленных фазных сигналов низкой частоты служит дл формировани из трех выпр мленных фазных сигналов низкой частоты с выходов выпр мителей 7-9 одного непрерывного аналогового сигнала, который все врем существовани составл ющих низкой частоты в фазных токах статора не спадает до нулевого значени . Блок 10 может быть выполнен, например, в виде сумматора на операционном усилителе. При этом, поскольку низкочастотные составл ющие фазных токов статора сдвинуты относительно друг друга на 120°, то напр жение на выходе сумматора, складываемое из выпр мленные фазных составл ющих низкой частоты, все вре.м существовани этих составл ющих не падает до нул . Другой вариант реализации блока 10 - максисе- лектор, т. е. элемент, сигнал на выходе которого равен наибольщему из нескольких его выходных сигналов (в данном случае - наибольщему из трех выпр мленных сигналов низкой частоты, подаваемых на три входа блока 10). Т. е. и в этом варианте реализации блока 10 сигнал на его выходеCurrent sensors 1-3 serve to convert the stator phase currents of the protected motor into proportional voltages and can be performed, for example, in the form of a shunt, a transreactor, a special current-voltage measuring converter, etc. Filters 4-6 are used to isolate components of infra-low frequency (units of hertz) in the phase currents of the motor stator and can be built on discrete semiconductor elements, and in the form of active RC filters on integrated circuits. Rectifiers 7–9 rectify low-phase phase voltages from filter outputs 4–6. An additionally introduced functional block 10 for converting rectified phase low frequency signals is used to form from three rectified phase low frequency signals from the outputs of rectifiers 7–9 of a single continuous analog signal that does not fall to the low frequency components in the stator current currents zero value. Unit 10 can be performed, for example, in the form of an adder on an operational amplifier. In this case, since the low frequency components of the stator phase currents are shifted relative to each other by 120 °, the voltage at the output of the adder, which is composed of the rectified phase components of the low frequency, does not fall to zero. Another embodiment of block 10 is a max-selector, i.e., an element whose output signal is equal to the largest of several of its output signals (in this case, the largest of the three rectified low-frequency signals fed to the three inputs of block 10). That is, in this embodiment of block 10, the signal at its output

все врем существовани составл ющих низкой частоты в токах статора не падает до нул .the entire time that the low frequency components exist in the stator currents does not drop to zero.

Максиселектор может быть выполнен в простейшем случае в виде пассивногоMaxislector can be performed in the simplest case in the form of passive

диодно-резис торного логического эле.мен- та ИЛИ, а также в виде более сложных и совершенных устройств на операционных усилител х. Т. е. функционально блок 10 решает задачу либо выбора .максимального мгновенного значени из трех выпр мленных низкочастотных сигналов (вариант с применением .максиселектора), либо суммировани мгновенных значений трех выпр мленных низкочастотных сигналов (вариант с применением сумматора). В обоихdiode-resistor logical element OR, as well as in the form of more complex and sophisticated devices on operational amplifiers. That is, functionally, block 10 solves the problem of either choosing the maximum instantaneous value from three rectified low-frequency signals (option using a max-selector), or adding the instantaneous values of three rectified low-frequency signals (version using an adder). In both

случа х сигнал на выходе блока 10 имеет одну пол рность и не спадает до нул все врем , пока в токах статора есть низкочастотные соста $л ющие.In some cases, the signal at the output of block 10 has one polarity and does not drop to zero all the time while there are low-frequency components in the stator currents.

Сигнал на выходе порогового элемента (компаратора) 11 по вл етс если входной сигнал превыщает некоторый заданный уровень. Пороговый элемент 11 служит дл отстройки от небалансов на выходах фильтров 4-6 в переходном режиме при включении двигател (прежде всего, отстройки от реакции фильтров 4-6 на апериодические составл ющие в фазных токах статора). Сигнал с выхода порогового элемента 11 через логический элемент НЕ 12 подан на один из двух входов элемента И 13. Блок- контакт 14 выключател замыкаетс приThe output signal of the threshold element (comparator) 11 appears if the input signal exceeds a certain predetermined level. The threshold element 11 serves for detuning from unbalances at the outputs of filters 4-6 in a transient mode when the engine is turned on (first of all, detuning from the reaction of filters 4-6 to aperiodic components in stator phase currents). The signal from the output of the threshold element 11 through the logical element NOT 12 is fed to one of the two inputs of the element 13. The blocking contact 14 of the switch closes when

включении выключател двигател и подает сигнал на вход импульсного реле 15 времени. Кратковременный импульс на выходе реле времени по вл етс спуст заданную выдержку времени, необходимую дл отстойки фильтров 4-6 от апериодическойturning on the engine switch and sends a signal to the input of the pulse relay 15 time. A short pulse at the output of the time relay appears after a specified time delay, which is necessary for the filters 4-6 to settle from the aperiodic

составл ющей в фазных токах статора. Выход реле времени соединен со вторым входом логического элемента И 13.component in the phase currents of the stator. The output of the time relay is connected to the second input of the logic element And 13.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При неуспешном пуске двигател в его фазных токах присутствуют составл юща 50 Гц и апериодическа слагаема , а составл ющей низкой частоты нет. Поэтому, на выходах фильтров 4-6 сигналы не по вл ютс . Фильтры 4-6 реагируют на апериодические слагаемые по вление.м на ихIn the case of an unsuccessful engine start-up, a phase component of 50 Hz and an aperiodic component is present in its phase currents, and there is no component of low frequency. Therefore, no signal appears at the outputs of the filters 4-6. Filters 4-6 respond to aperiodic components of the appearance. On their

выходах кратковременных всплесков. Вы .держка времени реле 15 времени и уставкаexits of short bursts. You. Time Relay 15 Time and Setpoint

порогового элемента 11 выбираютс совthe threshold element 11 are selected by

местно так, чтобы к моменту по влени импульса на выходе реле 15 времени выходной сигнал блока 10 был менее уставки порогового элемента 11 (т. е. осуществл етс отстройка от апериодических составл ющих в токах статора). Следовательно, в момент по влени импульса на выходе реле 15 времени сигнала на выходе порогового элемента 11 нет, а на выходе логического элемента НЕ 12 есть. Т. е. на обоих входах логического элемента И 13 одновременно присутствуют сигналы, что приводит к по влению отключающего импульса на выходе защиты.locally so that by the time a pulse appears at the output of the time relay 15, the output signal of the unit 10 is less than the setting of the threshold element 11 (i.e., a detuning from the aperiodic components in the stator currents is carried out). Consequently, at the moment of occurrence of a pulse at the output of the relay 15, there is no signal at the output of the threshold element 11, and the output of the logical element NOT 12 is. That is, signals are simultaneously present at both inputs of the logic element I 13, which results in the appearance of a tripping pulse at the protection output.

При успещном пуске двигател в его фазных токах присутствуют составл ющие низкой частоты, которые выдел ютс фильтрами 4-6, выпр мл ютс выпр мител ми 7-9 и блоком 10 преобразуютс в непрерывный сигнал, ниспадающий до нул все врем существовани составл ющих низкой частоты. Т. е. в момент прохождени импульсов от реле 15 времени на один из входов логического элемента И 13 на другом его входе сигнал отсутствует, поскольку выходной сигнал блока 10 превыщает уставку порогового элемента 11. Следовательно, при успешном пуске двигател защита не срабатывает.With a good start-up of the engine, low-frequency components are present in its phase currents, which are extracted by filters 4-6, rectified by rectifiers 7-9, and by block 10 are converted into a continuous signal that drops to zero all the time the low-frequency components exist. That is, at the moment of passing pulses from time relay 15 to one of the inputs of the logic element I 13 at its other input, there is no signal, since the output signal of unit 10 exceeds the setting of threshold element 11. Therefore, when the engine starts successfully, the protection does not work.

В целом, быстродействие предложенного устройства повышено по сравнению с известным за счет того, что с помощью специального блока 10 преобразовани из трех низкочастотных составл ющих фазных токов статора сформирован один непрерывный , неспадающий до нул в переходном процессе успешного пуска сигнал. Т. е. этот результирующий сигнал посто нно (до затухани низкочастотных составл ющих в токах статора) превышает уставку порогового элемента 11. Поэтому в предлагаемом устройстве нет необходимости во втором импульсном реле времени, которое в известном устройстве вводило замедление в действие защиты дл того, чтобы при успешном пуске с выхода фильтра после затухани апериодической слагаемой прошла хот бы одна полуволна низкочастотной составл ющей и сработал пороговый элемент. С другой стороны, повыщенное быстродействиеIn general, the speed of the proposed device is improved compared with the known one, because with the help of a special conversion unit 10, one continuous, non-zero-to-zero signal is formed from the three low-frequency components of the stator phase currents. That is, this resultant signal continuously (until the low-frequency components in the stator currents decay) exceeds the setpoint of the threshold element 11. Therefore, the proposed device does not need a second impulse time relay, which in the known device introduced a slowdown of the protection in order upon successful start from the filter output, after the aperiodic term damped, at least one half-wave of the low-frequency component passed and the threshold element was triggered. On the other hand, improved speed

предлагаемого устройства по сравнешпо с известным повысило надежность функционировани защиты, особенно дл двигателей относительно небольшой мощности н быстрым пуском.The proposed device compared with the known one has improved the reliability of the protection, especially for engines of relatively low power and quick start.

По сравнению с известными устройств; ми (фильтровые защиты, максимальные токовые защиты) предлагаемое устройство отличаетс высоким быстродействием и способностью осуществл ть защиту электродвигателей от неуспешного пуска по любой причине механического или электрического характера, т. е. расширением функциональных возможностей. Экономический эффект от примененени предлагаемого устройства 5 заключаетс прежде всего в уменьшении затрат на восстановительный ремонт электродвигателей и приводимых механизмов за счет более быстрого отключени и сокра- шени масштабов разрушений, а также за счет увеличени срока службы электро- двигателей и приводимых механизмов.Compared with known devices; MI (filter protection, overcurrent protection), the proposed device is characterized by high speed and the ability to protect motors from unsuccessful start-up for any reason of a mechanical or electrical nature, i.e., enhanced functionality. The economic effect from the application of the proposed device 5 consists primarily in reducing the cost of reconditioning electric motors and driven mechanisms due to faster shutdown and reducing the scale of damage, as well as increasing the service life of electric motors and driven mechanisms.

Claims

Invention Formula

Device for protection of motor overload during start-up, containing phase motor stator current sensor, low-frequency filter, rectifier, threshold element, as well as serially connected motor-switch block and relay pulses

0 time, connected to one of the inputs of the logic element AND, characterized in that, in order to increase the speed and reliability of the protection, it additionally introduced two phase sensors of the motor stator current, two low-frequency filters, two rectifiers, and rectified phase signals of low frequency and a logical element NOT, all three phase circuits made in the form of a series connected motor stator current sensor, low frequency filter and rectifier connected to the inputs of the unit reconstructing rectified phase signals of low frequency, the output of which is NOT connected via a threshold element and a logic element

the second input of the logic element I.

five