SU1410171A1 - Устройство дл защиты синхронной машины от асинхронного режима - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - повышение точности определени  фазового угла между током и напр жением статора синхронной машины и повышение надежности функционировани  путем самоконтрол  отказов при неисправност х устройства. Это достигаетс  за счет непосредственного сравнени  преобразованных величин в блоке 3 геометрической разности (БГР) и блоке 4 арифметического суммировани  (БАС), а также за счет введени  самоконтрол  неисправностей. БГР состоит из выпр мительного моста с разделительными диодами, включенными согласно с основными, причем к анодам разделительных диодов подключены выводы преобразовател  напр жени  1, а к катодам - выводы преобразовател  тока 2, БАС состоит из двух последовательно соединенных мостов, к каждому из которых подключены выводы преобразователей тока и напр жени  соответственно. Ширина импульса на выходе органа сравнени  5 пропорциональна фазовому углу, фиксаци  заданного угла осуществл етс  при совпадении импульсов с од- новибратора 10 и инвертора 9 на входе логического элемента 11. Самоконтроль неисправностей осуществл етс  логическим элементом 16 и реагирующим органом 17. 3 ил. (О (Л

Description

4ik

//а сигнал

ФагЛ

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  автоматического вы влени  асинхронного,режима синхронной машины.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  фазового угла между током и напр жением статора синхронной машины и повышение надежности функционировани  устройства путем самоконтрол  отказов при неисправност х.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, но сн ющие его работу.

Устройство содержит преобразователь 1 напр жени  с трем  одинаковыми вторичными обмотками, преобразователь 2 тока с двум  одинаковыми вторичными обмотками, подключенные к блоку 3 геометрической разности и блоку 4 арифметического суммировани , соединенные с органом 5 сравнени , усилители-формирователи 6 и 7, на выходах которых включены логический элемент ЗАПРЕТ 8 и инвертор 9 соответственно, од- новибратор 10, подключенный к логическому элементу И-НЕ 11, который соединен через расширитель 12 импульсов и фильтр 13 низкой частоты с исполнительным блоком 14, логический элемент ИЛИ -НЕ 15, соединенный через логический элемент И-НЕ 16 с реагирующим органом 17.

Блок 3 геометрической разности состоит из однофазного выпр мительного моста с разделительными диодами, включенными согласно с основными. К анодам разделительных диодов подключена перва  вторична  обмотка преобразовател  тока, а к катодам - перва  вторична  обмотка преобразовател  напр жени . Блок 4 арифметического суммировани  состоит из двух последовательно соединенных однофазных выпр мительных мостов, причем к входу одного моста подключена втора  обмотка преобразовател  1 напр жени , а, к другому - втора  обмотка преобразовател  2 тока. Одни однопол рные выводы блоков 3, 4 объединены , а другие подключены к входам органа 5 сравнени , выход которого соединен с входом усилител -формировател  7, выход которого соединен с входом инвертора 9 и пр мым входом логического элемента ЗАПРЕТ 8 выход которого соединен с входом одно- вибратора 10, выход которого соединен с первыми входами логических элементов И-НЕ 11 и 16. Входы усилител -формировател  6 подключены к третьей обмотке преобразовател  1 напр жени , а выход соединен с инверсным входом логического элемента ЗАПРЕТ 8, вторым входом логического эле- .мента И-НЕ 11 и первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 15, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И-НЕ 16, выход которого соединен с входом реагируюш,его органа 17, выход которого соединен с третьим входом логического элемента И-НЕ 11. Выход инвертора 9 соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ-НЕ 15 и четвертым входом логического элемента И-НЕ 11, выход которого соединен с входом расширите- л  12 импульсов, выход которого соединен с входом фильтра 13 низкой частоты, выход которого соединен с исполнительным блоком 14,

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигна л б.мока 3 геометричес

5

кои разности зависит от угла между векторами напр жений вторичных обмоток преобразователей напр жении и тока. При угле между вгкторами 180 вь ходной сигнал мак- сима;1ен и равен арифметической сум.ме напр жений преобра:ювате. 1 , при нулевом угле выходной сигна.ч минимален и равен вы- пр м.имиюму напр жению преобразовател , имеющему большее значение.

Ширина разностного (дифференциально- 14)) сигнала между блоками 4 арифметичес0 кого суммировани  и 3 геометрической разности на В1)1ходе органа 5 сравнени  пропорциональна фазовому углу между током и напр жением, подведенным к преобра- зовате.1 м в диапазоне углов 180-360°, приC чем передние фронты разностного сигнала и кривой напр жени  совпадают, в диапазоне углов О 180 1нирина разностного сигнала обратно пропорциональна фазовому углу, при этом совпадают задние фронты разностного сигнала и кривой напр жени  (фиг. 3).

0 Ширина и фаза разностного сигнала не завис т от абсолютной величины подводимых тока и напр жени .

Линейное напр жение, например LJi-, и ток, например Ь подаютс  на входы преобразователей 1 напр жени  и 2 тока, с выходов которых преобразованные напр жени  подаютс  на входы блока 3 геометрической разности, блока 4 арифметического суммировани  и усилител -формировател  6 напр жени . Разностный (дифференциаль0 ный) сигнал блока 3 геометрической разности и блока 4 арифметического суммировани  с выхода органа 5 сравнени  (фиг. 26) подаетс  на усилитель-формирователь 7. В усилител х-формировател х 6 и 7 сигналы преобразуютс  в пр .моугольные импульсы. Сформированные в усилителе- формирователе 6 импульсы (фиг. 2а) подаютс  на входы логических элементов И- НЕ 11, ИЛИ-НЕ 15 и ЗАПРЕТ 8, а с вы- .хода усилител -формировател  7 (фиг. 26)-0 на входы логического элемента ЗАПРЕТ 8 и инвертор 9, где инвертируютс  (фиг. 2в) и подаютс  на входы логических элементов И-НЕ 11 и ИЛИ-НЕ 15. В периоды совпадени  импульсов низкого уровн  на выходе усилител -форми5 ровател  6 и высокого уровн  на выходе усилител -формировател  7 (фиг. 2 г) возбуж- /хаетс  одновибратор 10, с выхода которого импульсы (фиг. 2д) подаютс  на входы логических элементов И - НЕ 11 и И-111 . Ui. Импульс низкого уровн  на выходе /иии- ческого элемента И-НЕ 11 (фиг. 2с) по вл етс  только в том случае, когда длиггль- ность импульса одновибратора 10 б(). 1ыие длительности импульса низкого уровн  с lu.i- хода инвертора 9, при этом на выходах усилител -формировател  б и реагирующего органа 17 сформированы импульсы высокого уровн . Указанное состо ние возникает только в случае асинхронного режима и исключено в нормальном режиме, в режиме обратного тока, при обрыве во входных цеп х напр жени  или тока, а также при неисправност х в устройстве.

Уставка срабатывани  задаетс  путем изменени  длительности импульса одновибра- тора 9. Импульс логического элемента И- НЕ II расшир етс  расширителем 12 импульсов (фиг. 2ж), сглаживаетс  фильтром 13 низкой частоты (фиг. 2з) и подаетс  на исполнительный блок 14. Использование расширител  12 импульсов суш,ественно повышает быстродействие устройства, так как позвол ет применить фильтр 13 с незначительным запаздыванием, услови  работы которого не завис т от времени совпадени  импульсов на входах логического элемента И-НЕ 11.

При подаче на преобразователь тока фазного тока Ь, а на преобразователь напр жени  - линейного напр жени  двух других фаз, направленного в сторону опе- режаюа1.ей фазы, т.е. Уев, устройство четко фиксируе 1 асинхронный режим при угле у между напр жением и током статора 30 и более эл. рад. в сторону отставани  (рекомендуема  уставка дл  случа  синхронного двигател ). В нормальном режиме угол -if обычно находитс  в диапазоне 25-35° в сторону опережени .

Угол между UCB и Ь дл  нормального режима составл ет 60°, а дл  асинхронного режима 120° в сторону отставани  (фиг. 3). При углах 180-360° устройство не срабатывает, так как в этот полупериод входного напр жени  отсутствуют импульсы одновибратора (фиг. 2д).

В нормальном режиме на обоих входах логического элемента И-НЕ 16 совпадают импульсы в течение времени прохождени  импульса высокого уровн  от одновибратора 10. Реагируюший орган 17 срабатывает при поступлении на его вход посто нного сигнала высокого уровн  от логического элемента ИЛИ-НЕ 16 и не срабатывает при поступлении импульсов.

Посто нный сигнал низкого уровн  на выходе одновибратора 10 по вл етс  в случае отсутстви  напр жени  или тока на входе устройства, так как на выходе органа 5 сравнени  нет выходного сигнала; при неисправности в органе 5 сравнени  или усилителе- формирователе 7, привод ш,ей к посто нному

1 игналу низкого уровни на их выходе; при неисправности в .чогическом элементе ЗАПРЕТ, привод щей к посто нному си|-на,-|у па его выходе; при неисправности в одно- вибраторе.

Посто нный сигнал низкого уровн  па выходе, логического элемента ИЛИ - 11Н 16 по вл етс  в случае неисправности з yrn,in- теле-формирователе 6 или инверторе 9, привод щей к посто нному сигналу высокого

0 уровн  на их выходе.

Во всех указанных случа х импульсы на выходе логического элемента И-НЕ 16 исчезают , что приводит к срабатыванию реагирующего органа 15, выдаче сигнала о неисг правности устройства и блокировке логического элемента И-НЕ 11, чем и обеспечиваетс  самоконтроль отказов.

Непосредственное измерение фазового угла путем сравиепи  естественных кривых 0 тока и напр жени  в блоках геометрической разности и арифметического сумми- рова})и  устран ет ошибки, вносимые усилител ми-формировател ми , что повышает точность из.мерени  угла. Усилитель-форми|)ова- тель 6  вл етс  синхронизирующим и не участвует в определении фазового уг.ча.

Введение самоконтрол  отказов при не- . исправност х устройства повышает надежность его функционировани .

30

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  защиты синхронной машины от асинхронного режима по фазовому углу между током и напр жением статора синхронной машины, содержащее

   5 преобразователь напр жени , преобразователь тока, первый и второй усилители- формирователи, инвертор, одновибратор и ,чо- гический элемент И - НЕ, выход которого через последовательно соединенные расширитель импульсов и фильтр низкой частоты

   0 соединен с входом исполнительного б.юка, отличающеес  тем, что, с целью гювышепи  точности определени  фазового угла между током и напр жением статора синхронной машины и повышени  надежности функг ционировани  путем самоконтрол  отказов при неисправност х устройства, в него введены блок арифметического суммировани , блок геометрической разности, орган сравнени , логический элемент ЗАПРЕТ, логический элемент ИЛИ-НЕ, второй логичегQ кий элемент И - НЕ и реагирующий оргап, причем преобразователи нап15 жени  и тока имеют одну первичную и две одинаков1 1е вторичные об.мотки, при этом блок арифметического су.ммировани  выполнен в виде двух последовательно соединенных однофаз5 ных выпр мительных мостов, блок геометрической разности выполнен в виде однофазного выпр .мительного моста с дв м  разделительными диодами, включенными cor. iaeно с основными, причем к анодам разделительных диодов подключены выводы первой вторичной обмотки преобразовател  напр жени , а к катодам - выводы первой вторичной обмотки преобразовател  тока, к первому и второму мостам блока арифметического суммировани  подключены другие вторичные обмотки преобразователей напр жени  и тока соответственно, одни одно- пол рные выводы блоков арифметического суммировани  и геометрической разности объединены, а к другим однопол рным выводам подключены входы органа сравнени , выход которого через первый усилитель-формирователь соединен с входом инвертора и пр мым входом логического элемента ЗАПРЕТ , входы второго усилител -формировате

   ЛЯ подключены к выходам преобразовател  напр жени , а выход соединен с первым входом логического элемента ИЛИ-НЕ, пер- BbiNj входом логического элемента И-НЕ и инверсным входом логического элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И-НЕ и первым входом второго логического элемента И-НЕ, выход инвертора соединен с третьим входом первого логического элемента V.-НЕ и вторым входом второго логического элемента И-НЕ, выход которого соединен с входом реагирующего органа, выход которого соединен с четвертым входом первого логического элемента И-НЕ.

   opMa/76f t/tJ /icuHxpof HMU

   /земим

   / eiffUM а5/У1У/пмегга

   Ucp

   инВ.1

   зап. г

   .

   д caffn.

   е

   /рас. Н

   аду 3

   f

   / V

   I r 1 Iv

   h П

   I IIII III /1 II мри №4

   IIIII II

   N R

   / I IM

   У

   -f -t -t

   41--- It-

   II 11 Ititl,,

   фиг г

   i/cS.

   360° 300 2W

   IJ/eo

   гго и60

   га

   -f -t -t

   ,,

   / f

   «,

   Фие.Ъ

   t

   -i