SU1758757A1 - Устройство дл защиты электродвигател от неудавшегос пуска - Google Patents

Abstract

Сущность: сравнение активной мощности , потребл емой двигателем из сети, с активной мощностью, котора  должна потребл тьс  двигателем при нормальном пуске, позвол ет на стадии пуска повысить эффективность работы защиты от неудавшегос  пуска. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к электроэнергетике , в частности к защите электродвигателей от ненормальных режимов.

При пуске двигател  возможно возникновение ненормальных режимов, таких как заклинивание ротора, неразвернувшийс  ротор, зат нувшийс  пуск.

Известен способ защиты асинхронного двигател  от перегрузки, обрыва фазы и незапуска , реализованный на применении датчика тока, фотоэлектрического датчика и программируемого контроллера. Защита вводитс  в действие через заданный промежуток времени, соответствующий времени нормального пуска, и на oct овании замера тока и скорости вращени  электродвигател  анализируетс  режим пуска.

Недостатком данного способа защиты  вл етс  отсутствие оперативного контрол  за режимом разворота двигател  в течение всего пуска и, как следствие, в случае неудачного пуска двигатель пгдвергаетс  значительным тепловым и динамическим воздействи м.

Известны способ защиты электродвигател  от перегрузки и сверхтока и устройство

дл  его осуществлени . Устройство содержит датчик тока, два формировател  сигналов , пропорциональных значению полуволн положительной и отоицательной пол рности , формирователи с/ммы и разности сигналов полуволн тока, компаратор. Способ выполнени  защиты основан на фиксации ин- франизкой частоты, возникающей в начальный момент нормального пуска (t 1-2 с).

Основной недостаток - возможность несрабатывани  защиты в режиме зат нувшегос  пуска или неразвернувшегос  ротора .

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением  вл етс  устройство дл  защиты синхронного двигател  от асинхронного режим, и зат нувшегос  пуска , содержащее преобразователи тока и напр жени , блок контрол , вход которого соединен с выходом преобразовател  тока, блок выдержки времени и исполнительный блок. Кроме того, устройство содержит два усилител -формировател , четыре инвертора , четыре логических элемента И-НЕ, второй блок выдержки времени, второй исполнительный блок, формирователь моСО

с

XJ

ел

00 VI

ел VI

дул  тока, ограничители минимального и максимального тока. При зат нувшемс  пуске электродвигател , когда момент приводного механизма превышает электромагнитный момент, на выходе логического элемента формируетс  сигнал на включение блока выдержки времени, сигнал с выхода блока выдержки времени поступает на исполнительный блок, который производит отключение электродвигател .

Недостатком известной защиты  вл етс  отсутствие контрол  за режимом пуска. Учет фактора увеличени  тока, на врем , достаточное дл  разворота двигател , при не- успешном пуске приводит к дополнительному износу двигател  за счет высоких тепловых и динамических нагрузок и увеличивает веро тность его повреждени .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  защиты от неудавшегос  пуска за счет сравнени  скорости нарастани  по треблени  активной мощности с заданным значением.

Дл  реализации указанной цели устройство , содержащее преобразователи тока и напр жени , блок контрол , вход которого соединен с выходом преобразовател  тока, блок выдержки времени и исполнительный блок, дополнительно снабжено первым и вторым масштабными усилител ми, пороговым элементом, блоком сравнени , интегратором , при этом выход преобразовател  напр жени  через перв;/й масштабный усилитель соединен с первым входом формировател  активной мощности, второй вход которого подключен к выходу второго масштабного усилител  и через последовательно соединенные пороговый элемент, блок выдержки времени и интегратор к второр у входу блока сравнени , первый вход которого соединен с выходом формировател  активной мощности, выход блока сравнени  соединен с первым входом исполнительного блока, второй вход которого подключен к выходу блока контрол , выход преобразовател  тока подсоединен к входу второго масштабного усилител , элемент индикации фазировки входом подключен к выходу формировател  активной мощности.

Введение новых блоков в указанной св зи позвол ет повысить эффективность действи  защиты, расширить ее возможности как по сравнению с известным, так и с другими техническими решени ми за счет контрол  скорости потреблени  активной мощности электродвигателем в процессе разворота.

Из теории электрических машин известно , что скорость изменени  электромагнитного момента при неуспешном пуске из-за заклинивани  ротора, зависани  скорости вращени  электродвигател  или зат нувшемс  развороте мен етс  по сравнению с нормальным пуском.

Электромагнитный момент

Мэм Рмх/2тгп, где Мэм - электромагнитный момент;

2   п -углова  скорость вращени  элек- тродвигател ;

Рмх Ра-Р1-Р2 Рз механическа  мощность , развиваема  на валу ротора;

Рч потери в сердечнике статора;

Р2 - потери з обмотке статора; Рз - потери в роторе;

Ра mUlcos p- активна  мощность, потребл ема  из сети.

Из приведенных выражений следует, что если пренебречь потер ми в электро- двигателе, то функци  Ра f(t) повтор ет механическую характеристику Мэм f{t), и, следовательно, контролиру  скорость изменени  потреблени  активной мощности из сети, можно однозначно контролировать скорость изменени  электромагнитного момента .

На фиг.1 представлена блок-схема устройства защиты электродвигател  от неудавшегос  пуска; на фиг,2-5 - диаграммы работы защиты при успешном пуске и аварийных режимах: заклинивании ротора, зат нувшемс  пуске, неразвернувшемс  роторе.

Устройство дл  защиты электродвигате- л  от неудавшегос  пуска (фиг,1) содержит преобразователь 1 напр жени  и преобразователь 2 тока, к. выходам которых соответственно подключены первый 3 и второй 4 масштабные усилители, выходы которых со- единены с первым и вторым входами формировател  5 активной мощности, причем выход второго масштабного усилител  одновременно подключен к пороговому элементу 6, зыход которого через последовательно соединенные блок 7 выдержки времени и интегратор 8 соединен с вторым входом блока 9 сравнени , выход блока сравнени  подключен к первому входу исполнительного блока 10, второй вход которого соединен с выходом блока 11 контрол , а к выходу формировател  активной мощности подключены первый вход блока сравнени  и элемент 12 индикации фазировки ,

Устройство работает следующим образом .

При включении электродвигател  на входы формировател  5 активной мощности , представл ющего собой фазокомпенсационный перемножитель, подаютс  сигналы , пропорциональные току и напр жению , а с выхода снимаетс  сигнал, пропорциональный активной мощности, потребл емой двигателем: Upa КРДВ. При уве- личении тока до значени , соответствующего срабатыванию порогового элемента 6, последний срабатывает и через врем  t3 - 2-5 с подает команду на запуск интегратора 8, Врем  интегрировани  выбираетс  равным времени пуска электродвигател  за вычетом времени задержки . Сигнал с выхода интегратора UHHT поступает на второй вход блока сравнени ., в котором происходит сравнение двух электрических величин - сигнала с выхода формировател  активной мощности и с выхода интегратора. Если Upa-U m 0, то на выходе порогового элемента по вл етс  положительный сигнал, при Upa-Uiwm 0 схема сравнени  своего состо ни  не мен ет. При по влении положительного сигнала исполнительный блок формирует команду на отключение .

Нормальный пуск (фиг.2).

При увеличении пускового тока In до значени  (4-5)ц срабатывает пороговый элемент 6 и через блок выдержки времени запускает интегратор. За врем  пуска tn напр жение на выходе интегратора UHHT не успевает выравн тьс  с напр жением на выходе с;. рмировател  активной мощности Upa и при уменьшении пускового тока до значени  iycm, соответствующего напр жению срабатывани  порогового элемента Una, происходит сброс интегратора. Схема сравнени  своего состо ни  не мен ет.

Заклинивание ротора (фиг.З).

Увеличение тока вызывает срабатывание порогового элемента и запуск интегратора , Поскольку в этом случае активна  мощность, потребл ема  двигателем, посто нна , напр жени  Upa и иикт совпадают по величине, что приводит к изменению состо ни  схемы сравнени , и исполнительный блок подает команду на отключение двигател .

Неразвернувшийс  ротор и зат нувшийс  пуск (фиг.А и 5).

Устройство работает аналогично описанному дл  режима заклинивани  ротора, только с другими временами срабатывани .

Защиту электродвигател  от неудавшегос  пуска целесообразно использовать дл  двигателей с временем пуска более 5 с.

Пример конкретного выполнени  устройства показан на фиг.1. Реализаци  выполненанасовременной микроэлектронной основе с использованием известных схемотехнических решений. В качестве преобразователей 1 и 2 используютс  трансформаторы тока и напр жени , выполненные на тороидальных ферритовых 5 сердечниках и нагруженные на резисторы, в масштабных усилител х 3 и 4, пороговом элементе 6, блоке выдержки времени использованы операционные усилители типа К140УД20, формирователь активной мощ0 ности выполнен на базе интегрального перемножител  К525ПС2, двойного Т-образного фильтра низких частот, усилител  К140УД20. Интегратор выполнен на микросхеме типа К140УД14 с включением в

5 обратную св зь высокостабильного конденсатора с коммутационным элементом на базе полевого транзистора. В блоке сравнени  используетс  компаратор 521 САЗ. Выходной блок реализован на

0 транзисторах, индикаци  - на светодиодах, пам ть - на фототиристоре. Коммутацион- ные-элементы блока контрол  выведены на лицевую панель устройства.

Предлагаемое устройство позвол ет

5 своевременно и надежно фиксировать режимы заклинивани  ротора, зат нувшегос  пуска, неразвернувшегос  ротора и снизить веро тность повреждени  электродвигател  в процессе эксплуатации.

0Фор мул а изобретени 

Claims (2)

1. Устройство защиты электродвигател  от неудавшегос  пуска, содержащее преобразователи тока и напр жени , блок контрол , вход которого соединен с выходом

5 преобразовател  тока, блок выдержки времени и исполнительный блок, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  устройства за счет сравнени  скорости нарастани  потреблени  ак0 тивной мощности с заданным значением, дополнительно введены первый и второй масштабные усилители, пороговый элемент , блок сравнени , формирователь активной мощности, интегратор, при этом

5 выход преобразовател  напр жени  через первый масштабный усилитель соединен с первым входом формировател  активной мощности, второй вход которого подключен к выходу второго масштабного усилител  и

0 через последовательно соединенные пороговый элемент, блок выдержки времени и интегратор - к второму входу блока сравнени , первый вход которого соединен с выходом формировател  активной мощности,

5 выход блока сравнени  соединен с первым входом исполнительного блока, второй вход которого подключен к выходу блока контрол , выход преобразовател  тока подсоединен к входу второго масштабного усилител .

2. Устройство по п. 1,отличающее фазировки, входом подключенный к выходу с   тем, что, с целью контрол  фазировки, формировател  активной мощности, дополнительно введен элемент индикации

Iyer

(/ее

Фнг.

маоахл.

С /ИУ С/ихт За

/

. -, т

/

. V / Л

все

п

Фнг.З

/Vu#r м f#

Фиг. 4

i/cc

П .

Pur.5