SU1744752A1 - Устройство дл защиты трехфазной нагрузки от аварийных режимов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к преобразовательной технике, в частности к датчикам тока дл  организации обратных св зей потоку в электроустановках. Цель изобретени  - повышение точности срабатывани  и быстродействи  устройства. Цель достигаетс  тем, что все фазные проводники, пропущенные через все кольцевые сердечники из магнитного материала с анизотропными свойствами, навод т поток магнитной индукции в зазоре каждого из сердечников. Этот поток считываетс  расположенными в зазорах гальваномагнитными датчиками, выходные сигналы которых, соответствующие логическим сигналам О или 1 в зависимости от режимов работы многофазной электроустановки, поступают через суммирующее устройство типа ИЛИ в исполнительный орган защиты. 3 ил,

Description

Ј

Изобретение относитс  к измерительной технике, вчастности к датчикам тока дл  трехфазных цепей, и может быть использовано дл  организации защиты трехфазных двигателей от перегрузок и коротких замыканий .

Известно устройство поперечной дифференциальной защиты преобразовател  частоты, содержащее два силовых канала, состо щих каждый из сглаживающего реактора , магнитного преобразовател , выпр мител , инвертора, фильтра, резистора, и датчика аварийного состо ни , а также элемент сравнени , силовой трансформатор, выходной трансформатор. Устройство срабатывает при скачке разности на датчиках, котора  после выпр млени  и фильтрации прикладываетс  к элементу сравнени , который при срабатывании формирует сигнал защиты. Данное устройство обладает хорошим быстродействием и высокой степенью надежности, полной гальваноразв зкой от силовой цепи.

Однако у данного устройства имеетс  недостаток - наличие большого числа индуктивных сопротивлений (дроссели,трансформаторы ), увеличивающих электромагнитную посто нную времени устройства, и сложность цепи преобразовани , сигнала, полученного с выхода чувствительного элемента .

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению  вл етс  устройство дл  измерени  тока, в котором проводник с измер емым током пропускаетс  через центр кольцевого магнитопровода, в зазоре которого помещен гальваномагнитный датчик , причем площадь поверхности полюсов сердечника равна площади поверхности датчика. При этом магнитный поток в серы J

l4

4j iCJl

ю

дечнике пронизывает всю рабочую поверхность датчика, что обеспечивает максимальный уровень измерени  входного сигнала. Устройство обладает полной гальваноразв зкой от силовых цепей, линейностью выходной характеристики.

Недостатком этого устройства  вл етс  непосредственно измерение тока только в отдельных фазных проводах, что ведет к необходимости дальнейшего усилени , выпр млени  и суммировани  сигнала измер емого тока, что, в свою очередь, ведет к снижению точности срабатывани  и быстродействи  устройства.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности срабатывани  и быстродействи  токовой защиты трехфазной нагрузки,

Поставленна  цель достигаетс  тем, что все фазные провода пропущены через все сердечники одновременно, причем внутри каждого из сердечников один из проводов соответствующей фазы расположен под пр мым углом к направлению наихудших магнитных свойств сердечника, выходы гальваномагнитных датчиков подключены к соответствующим входам суммирующего блока, выход которого через исполнительный орган соединен с источником питани , сердечники выполнены из анизотропного материала, а источник питани  выполнен по принципу 120-градусной коммутации.

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема устройства защиты трехфазной системы; на фиг. 2 - структурна  схема электропровода , в котором применена предлагаема  защита по току; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Три фазных провода А,В.С, соедин ющие выход источника питани  1 с нагрузкой 2, пропущены через три кольцевых сердечника 3. Известно, что угол наихудших магнитных свойств анизотропных магнитных материалов составл ет приблизительно 55°. Поэтому внутри каждого сердечника участок провода одной из фаз жестко закреплен под углом 55° к двум другим проводам , причем провода фаз В и С проход т через центр первого сердечника, провода А и В - через центр второго сердечника, провода фаз А и С - через центр третьего сердечника . В воздушном зазоре каждого из сердечников 3 размещено по одному гальваномагнитному датчику 4. Выходы всех датчиков подключены к входам суммирующего блока 5, выход которого подключен к входу исполнительного органа защиты 6, выход которого подключен к входу источника питани  1.

Материал дл  сердечников 3 выбирают в зависимости от величины тока в нагрузке

и частоты переключени  обмоток двигател . Сердечники 3 могут быть выполнены из стали 3411...3416 или сплавов 40НКМ, 79НЗМ, 68НМ. Датчики 4 могут быть реализованы на магнитоуправл емых цифровых микросхемах К1116КП или на основе проводки Виганда. Суммирующий блок 5 может быть реализован на микросхеме с функцией ИЛИ, ИЛИ-НЕ. Нагрузкой 2 в рассматрива0 емом примере  вл етс  трехфазный синхронный двигатель. В источнике питани  1 предполагаетс  реализаци  закона 120-градусной коммутации.

Устройство работает следующим обра5 зом.

При примен емом в электроприводе законе 120-градусной коммутации в любой момент времени, исключа  моменты переключени  обмоток двигател  2, ток про0 текаетлишь по двум фазам, одна из которых подключена к плюсу, а друга  - к минусу источника питани  1 (см.фиг.3а,б.в). Фазные токи навод т в сердечниках 3 поток магнитной индукции, котора  считываетс 

5 гальваномагнитными датчиками 4 в зазорах сердечников 3. Вследствие анизотропных свойств материала сердечников 3 максимальна  величина потока индукции будет направлена под пр мым углом к поверхно0 сти датчиков 4. Но так как. например, провод фазы С направлен под углом 55° к проводам А и В, то линии напр женности магнитного пол  создаваемого током в фазе С, совпадают с линией наихудших магнит5 ных свойств материала сердечника 3. К тому же поток индукции этого магнитного пол  будет направлен под углом к поверхности датчика 4 и будет намного меньше индукции , создаваемой токами в фазах А и В.

0 Согласно принципу суперпозиции полей результирующий поток индукции через первый датчик не будет равен нулю. Аналогичным образом выходной сигнал второго датчика 4 пропорционален разности

5 токов фаз В и С при токе в фазе А, равном нулю, и выходной сигнал третьего датчика 4 пропорционален р.чзности токов фаз С и А при токе фазы В, равном нулю.

При нормальных режимах работы вели0 чича магнитной индукции в зазорах сердечников 3 не превышает величину, пропорциональную рабочему току в цепи нагрузки 2. Величины ЭДС на выходах датчиков 4 соответствуют уровню логического

5 нул . Сигнал на выходе суммирующего блока 5 запрещает срабатывание исполнительного органа защиты 6.

При возникновении аварийной ситуации (короткое замыконие, недопустимые перегрузки ) величина индукции достигает

уровн  срабатывани  датчиков 4 и на их выходах по вл етс  сигнал, соответствующий логической единице. Эти сигналы поступают в суммирующий блок 5, разреша  срабатывание исполнительного органа защиты 6, который отключает источник питани  1 от нагрузки 2.

Существенными отличительными признаками предлагаемого технического решени   вл ютс  следующие.

Сердечники выполнены из материала с анизотропными свойствами.

Через сердечники пропускаютс  все провода одновременно.

Один из проводов внутри каждого из сердечников расположен под пр мым углом к линии наихудших магнитных свойств сердечника .

Источник питани  выполнен по принципу 120°-ной коммутации.

Перечисленные отличи  технического решени  от прототипа позвол ют уменьшить вли ние ошибки измерени  ЭДС гальваночувствительными датчиками и тем самым повысить точность срабатывани  защиты , упростить схему обработки сигнала измер емого тока, повысить быстродействие токовой защиты.

Предлагаемое устройство дл  защиты трехфазной нагрузки от аварийных режимов может быть использовано в любой отрасли народного хоз йства, где требуетс 

Claims (1)

1. защита от перегрузок и коротких замыканий многофазных потребителей энергии. Формула изобретени  Устройство дл  защиты трехфазной нагрузки от аварийных режимов, содержащее источник питани , к соответствующим фазам которого подключены изолированные фазные провода, свободные выводы которых предназначены дл  подключени  нагрузки , указанные провода выполнены пропущенными через центры трех кольцевых магнитных сердечников, в зазоре каждого из которых размещено по гальваномагнитному датчику, при этом площадь поверхности полюса каждого сердечника равна площади рабочей поверхности датчика исполнительный орган, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности срабатывани  и быстродействи ,

   все фазные провода пропущены через все сердечники одновременно, внутри каждого из сердечников оцин из проводов соответствующей фазы расположен под пр мым углом к направлению наихудших магнитных

   свойств сердечника, выходы датчиков подключены к соответствующим входам суммирующего блока, выход которого через исполнительный орган соединен с источником питани , кольцевые магнитные сердечники выполнены из анизотропного материала, а источник питани  выполнен по принципу 120-градусной коммутации.

   -.г