УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА


RU (11) 2156019 (13) C2

(51) 7 H02H7/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 98120744/09 
(22) Дата подачи заявки: 1998.11.12 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.11.12 
(45) Опубликовано: 2000.09.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1205221 A1, 15.01.1986. SU 777769 A, 07.11.1980. SU 930483 A, 23.05.1980. SU 1317544 A1, 15.06.1987. EP 0386553 A2, 12.09.1990. 
(71) Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Всероссийский научно- исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения" 
(72) Автор(ы): Чаронов В.Я.; Борисов Л.Ф.; Васинеж В.И.; Рукавишников А.П. 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Всероссийский научно- исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт релестроения" 
Адрес для переписки: 428000, г.Чебоксары, пр. И. Яковлева 4, ОАО ВНИИР 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА 

Изобретение может быть использовано для защиты синхронных двигателей от асинхронного режима работы. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства защиты и повышении его надежности. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее включенный в одну из фазных цепей обмоток статора трансформатор тока, ко вторичной обмотке которого подключены последовательно соединенные избирательный усилитель, выпрямитель, релейный элемент и исполнительный орган, дополнительно введены пороговый орган, счетчик импульсов, также элемент И. Выявление аварийного асинхронного режима в предлагаемом устройстве производится по двум параметрам: по амплитуде и периодичности биений тока статора синхронного двигателя. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемое изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты синхронных двигателей от асинхронного режима работы.

Известно устройство для защиты синхронной электрической машины от асинхронного режима работы (а.с. 1354327, Кл. МКИ H 02 H 7/093, БИ N 43, 1987 г. ), содержащее датчик фиксированной частоты, датчик частоты вращения ротора, два формирователя импульсов, два счетчика импульсов, компаратор (элемент И), счетную декаду, блок сброса счетчиков и дешифратор. В устройстве количество импульсов, попадающих в счетную декаду, равно величине скольжения синхронной машины.

Основными недостатками указанного устройства защиты являются:

1) необходимость установки на валу электрической машины дополнительных приспособлений для определения частоты вращения ротора, что не всегда возможно по техническим причинам;

2) необходимость отстройки от режимов пуска.

Наиболее близким по технической сущности и принятым нами за прототип является устройство для защиты двигателя переменного тока от асинхронного хода по а.с. 1205221, Кл. МКИ H 02 H 7/08, БИ N 2, 1986 г. Устройство содержит последовательно соединенные трансформатор тока, избирательный усилитель, выпрямитель, релейный элемент и исполнительный орган. При выпадении из синхронизма синхронного двигателя в токах статора появляются гармонические составляющие тока с частотой скольжения. Избирательный усилитель имеет полосу пропускания частот 0-10 Гц, что соответствует скольжению синхронного двигателя до 20%. При достижении напряжения на выходе выпрямителя уставки срабатывания релейного элемента исполнительный орган осуществляет сигнализацию об аварии или отключение двигателя.

Недостатками прототипа являются:

1) возможность ложного срабатывания устройства защиты при резкопеременной (ударной) нагрузке, что снижает надежность и сужает область применения устройства защиты;

2) необходимость отстройки от ложных срабатываний при пусковых режимах. Время пуска в зависимости от типа двигателей и способа пуска доходит до нескольких десятков секунд. Поэтому отстройка путем введения временной задержки ухудшает быстродействие защиты, введение иных способов блокировки усложняет схему защиты.

Технический результат предлагаемого изобретения - расширение области применения устройства защиты и повышение его надежности.

Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее включенный в одну из фазных цепей обмоток статора трансформатор тока, ко вторичной обмотке которого подключены последовательно соединенные избирательный усилитель, выпрямитель и релейный элемент, исполнительный орган, дополнительно введены последовательно соединенные пороговый орган, счетчик импульсов и элемент И, причем вход порогового органа соединен с выходом выпрямителя, выход счетчика импульсов соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом релейного элемента, выход элемента И соединен со входом исполнительного органа.

Введение порогового органа, счетчика импульсов, элемента И и схема их соединения являются признаками, которые отличают заявляемое решение от прототипа.

Сущность изобретения заключается в том, что с помощью дополнительно введенных элементов и их связей определяется конкретный режим работы синхронного двигателя (пусковой режим, режим работы с резкопеременной нагрузкой или асинхронный режим) и при аварийном асинхронном режиме вырабатывается сигнал на отключение или разгрузку двигателя.

Функциональная схема предлагаемого устройства для однофазного исполнения приведена на фиг. 1, где:

1 - трансформатор тока (ТТ);

2 - избирательный усилитель (Ус);

3 - выпрямитель;

4 - релейный элемент (РЭ);

5 - пороговый орган (ПО);

6 - счетчик импульсов (Сч);

7 - элемент И;

8 - исполнительный орган (ИО).

Трансформатор тока 1 включен в одну из фазных цепей обмоток статора, вторичная обмотка ТТ соединена со входом избирательного усилителя 2. Выход Ус 2 соединен со входом выпрямителя 3. Выход выпрямителя 3 соединен со входами релейного элемента 4 и порогового органа 5, выход которого соединен со входом счетчика импульсов 6. Выход РЭ 4 и выход Сч 6 соединены со входами элемента И 7, выход которого соединен со входом исполнительного органа 8, который при асинхронном режиме отключает защищаемый двигатель.

В качестве избирательного усилителя использован низкочастотный активный фильтр пятого порядка, содержащий 2 операционных усилителя, 5 конденсаторов и 7 резисторов, рассчитанный на частоту среза 10 Гц и собранный по схеме, приведенной, например, в книге Б.К. Нестеренко "Интегральные операционные усилители: Справочное пособие по применению. - М.: Энергоиздат, 1982 г. на стр. 61, рис. 45. Выпрямитель собран с использованием операционного усилителя, например, по схеме, приведенной в вышеуказанной книге Б.К. Нестеренко на стр. 67, рис. 50 г. Релейный элемент 4 служит для преобразования выпрямленного сигнала с амплитудой выше уставки срабатывания (Uоп) в постоянный сигнал.

Схема репейного элемента (РЭ) приведена на фиг. 2. РЭ 4 содержит интегральный компаратор D1 (521СА2), триггер D2 (К561ТМ2), конденсатор C1, диод V1, транзистор V2, резисторы Rl-R5. Компаратор преобразовывает входной сигнал в прямоугольные импульсы. Часть схемы (фиг. 2), содержащая D2, C1, V1, V2, R3-R5, представляет собой расширитель импульсов, т.е. преобразователь последовательности прямоугольных импульсов в постоянный сигнал. Это происходит за счет того, что триггер сохраняет свое сработанное от входного импульса состояние до прихода следующего импульса. Чтобы триггер не сбросился по входу R при заряде емкости C1, емкость периодически разряжается через транзистор V2 от каждого входного импульса. Время, на которое расширяется входной импульс, определяется постоянной времени T = R3C1 и должно быть не менее длительности периода входных импульсов.

Пороговый орган 5 служит для преобразования входного синусоидального сигнала амплитудой выше порога срабатывания в прямоугольные импульсы. Он может быть выполнен также на основе интегрального компаратора 521СА2. Схема подобного компаратора приведена в книге Б.К. Нестеренко на стр. 78, рис. 60а.

Счетчик импульсов собран по схеме, приведенной на фиг. 3, где в качестве счетчика D1 используется десятичный счетчик-делитель К561ИЕ8, на тактовый вход C которого подаются импульсы с выхода порогового органа. При появлении на входе C элемента D1 последовательности импульсов на соответствующих выводах появляются единичные импульсы. Например, при количестве входных импульсов N = 3 на выходе Q появляется импульс, который через переключатель S1 (например, типа ВДМ1) для выставления уставок счетчика поступает на триггер D2 (К561ТМ2). Возврат счетчика в исходное положение (сброс) производится сигналом Лог. 1, поступающим на вход R элемента D1 при включении выключателя синхронного двигателя (СД) через блок-контакт (БК) выключателя.

Исполнительный орган служит для управления выключателем двигателя и содержит элемент времени, транзисторный ключ и промежуточное электромагнитное реле, контакты которого используются для подачи тока на соленоид отключения выключателя. Элемент времени может быть выполнен с использованием RC-цепи или интегральных счетчиков серии К561ИЕ, в качестве промежуточного реле может быть использовано реле типа РП-21.

На фиг. 4 приведены временные диаграммы работы устройства защиты при различных режимах работы СД. При нормальном режиме работы СД ток на вторичной обмотке ТТ не содержит периодическую огибающую, поэтому на выходе Ус 2 сигнал отсутствует, в связи с чем РЭ 4, ПО 5, и устройство защиты в целом не срабатывают.

При асинхронном режиме работы СД (фиг. 4а) ток статора СД содержит периодическую огибающую с частотой биений, пропорциональной скольжению ротора СД. В этом режиме на выходе Ус 2 амплитуда сигнала больше величины уставки (Uуст.) и на выходах РЭ 4 и ПО 5 появляются соответственно постоянный и импульсный сигналы. Однако элемент И 7 не срабатывает пока количество импульсов на входе Сч 6 не превышает Nуст. (на фиг. 4 Nуст. = 3). При Nвх>Nуст на выходе Сч 6 появляется единичный сигнал, что вызывает единичный сигнал на выходе элемента И 7 и ИО 8 срабатывает. В режимах пуска (фиг. 4б) и резкопеременной нагрузки (фиг. 4в) количество импульсов на входе Сч 6 меньше уставки, поэтому защита блокируется от ложных срабатываний.

Таким образом в предлагаемом устройстве защиты выявление аварийного асинхронного режима производится по двум параметрам: по амплитуде и периодичности биений тока статора синхронного двигателя.

Выделение режимов пуска и знакопеременной (ударной) нагрузки от аварийного асинхронного режима СД даст возможность отстроиться от излишних срабатываний устройства защиты и отключать двигатель только при аварийном асинхронном режиме. В результате повышается помехоустойчивость и надежность устройства защиты без ухудшения быстродействия и расширяются область применения устройства, что позволяет предлагаемое устройство использовать для защиты двигателей и с постоянной и с резкопеременной нагрузкой.

Технико-экономическая эффективность предложенного устройства защиты заключается:

1) в уменьшении экономического ущерба на ремонт и замену двигателя за счет повышения надежности устройства защиты;

2) в уменьшении экономического ущерба от нарушения технологического процесса за счет исключения излишних отключений двигателя;

3) в унификации устройства защиты, позволяющего защищать различные типы двигателей. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство для защиты синхронного двигателя от асинхронного режима, содержащее включенный в одну из фазных цепей обмоток статора трансформатор тока, ко вторичной обмотке которого подключены последовательно соединенные избирательный усилитель, выпрямитель и релейный элемент, исполнительный орган, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные пороговый орган, счетчик импульсов и элемент И, причем вход порогового органа соединен с выходом выпрямителя, выход счетчика импульсов соединен с одним из входов элемента И, другой вход которого соединен с выходом релейного элемента, выход элемента И соединен со входом исполнительного органа.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru