Способ защиты частотнорегулируемого асинхронного электродвигателя с двумя трехфазными статорными обмотками от неполнофазных режимов и устройство для его осуществления

Способ защиты частотнорегулируемого асинхронного электродвигателя с двумя трехфазными статорными обмотками от неполнофазных режимов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1953690

Союз . Советских

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 29, 12.80 (2I ) 3225675/24-07 с присоединением заявки М (23)Приоритет(51)М. Кл .

Н 02 Н 7/08

5кудврсткнныб коинтет

СССР ао делом нзобретеннй и открытнй

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень № 31 (53) УДК621.316. . 925 (088,8 ) Дата опубликования описания 23.08.82

Э

H. A, Александров, B. Е, Краснов, И. В. Мс лостов - -: : >-.".,"

В. И, Роговой е» .,у, " :.,,т:c,ес. г, >

Всесоюзный научно-исследовательский и проек о-кобцтрщурЯстсйй

Ъ с институт по автоматизированному электроприво енйости, сельском хозяйстве и на транспорте (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЧАСТОТНОРЕГУЛИРУЕМОГО АСИНХРОННОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ДВУМЯ ТРЕХФАЗНЫМИ СТАТОРН :.!МИ

ОБМОТКАМИ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области автбматизировангого эпектропривода и предназначено дпя использования преимушественно в мощных частотнорегупируемых асин хронных электроприводах для зашиты от

5 непопнофазных режимов высоковольтных электродвигателей, соде ржаших две трехфазные обмотки на статоре.

Йэвестны устройства дпя защиты мно. гофаэных асинхронных электродвигателей от неполнофазных режимов, содержашие трансформаторы тока, выпрямитель|на мосты, резисторы, развяэываюшие диоды и другие элементы 1 и (2).

Недостатками известных устройств зашиты являются наличие в каждой фазе

< трансформаторов тока> выпопняемых на . номинальный ток двигателя, и сложность . схемы. Эти недостатки особенно заметно 2о

Оказываются в мошных эпектроприводах с многообмоточными высоковольтными частотнорегулируемыми асинхронными двигателями, при этом, как следствие, ухуд2 шаются массо-габаритные показатели и показатели надежности эпектропривода.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройствр для обнаружения повреждения в эпектри ческпх машинах с двумя трехфазными обмотками на статоре, содержащее измерительно-согпасуюший блок, сравниваюший блок, блок отключения и работающее по принципу сравнения по амплитуде напряжения между нулевыми точками Asyx трехфазных обмоток с неизменным по вепичи» не эталонным напряжением. В нормальном режиме работы между нулевыми точками статорных обмоток напряжение равно нулю, а в аномальных режимах — отлично от нулевого значения P3).

Однако данное устройство не позволяет обнаружить непопнофаэные режимы ра» боты электрических машин с двумя трехфазными обмотками на статоре, сдвинуты ми в пространстве друг относительно друга на 30 an. град.. и питаемыми дву ° мя трехфаэными системами напряжений, 3 9536 сдвинутыми по фазе друг относительно друга на 30 эл. град. s условиях гпубокорегулируемого электропривода при изменении величины и частоты напряжения.

Это обусловлено тем, что при нормальной работе такой системы напряжение между

1 нулевыми точками двух систем статорных обмоток отлично от нуля, а регулярная составляющая этого напряжения имеет форму двухполярных прямоугольных импульсов,io частота которых равна тройной частоте

Йапряжения, питающего электрическую машину, причем передний фронт каждого им-

I пульса отстает по времени, которое равно длительности коммутации, от соответству- 5 ющих импульсов задающего генератора блока управления статическим преобразователем частоты. В аномальных режимах напряжение между нулевыми точками системы статорных обмоток отличается от напряжения в нормальных режимах по длительности . и фазе.

Белью изобретения является расширение класса защищаемых объектов, а именно асинхронного электродвигателя с дву мя трехфазными статорными обмотками, сдвинутыми в пространстве на 30 эл,град, и питаемымй от статического преобразователя частоты двумя системами трехфазных напряжений, сдвинутыми по фазе друг 50 относительно друга на тот же угу.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу зашиты частотноре1 у лируемого асинхронного электродвигателяа с двумя трехфазными статорными обмотками от неполнофазных режимов, пи TaeMbIMH от статического преобразовате ля, основанному на получении контролируемого напряжения путем измерения напря.жения между нулевыми точками статорных обмоток, выделении сигнала ошибки путем сравнения контролируемого напряжения с эталонным напряжением и управлении процессом аварийного отключения асинхронного двигателя, дополнительно

45 измеряют нечетные и четные выходные импульсы задающего генератора блока управления статическим преобразователем, из которых формируют две эталонные соответственно синфазные последоватепьнос50 ти прямоугольных импульсов, а из ука- . занного контролируемого напряжения между нулевыми точками формируют две последовательности прямоугольных однополярных импульсов с частотой, в два раза

55 превышающей частоту контролируемого напряжения, причем первая последовательносчь сннфазна с положительным и отрицательным импульсами контролируемого с напряжения, а вторая последовательность сдвинута относительно первой на полпериода, затем сравнивают первую последовательность прямоугольных однополярных импульсов с первой последовательностью эталонных импульсов, а вторуЮ - со второй, при этом в случае совпадения по фазе упомянутых импульсов формируаот сигнал. на отключение статического преобразователя частоти.

Указанная цепь достигается тем, что устройство для зашиты частотнорегулируемого асинхронного электродвигателя с двумя трехфазными статорными обмотками от нелолнофазных режимов, питаемыми от статического преобразователя частоты с блоками регулирования и управления„ содержащее функционально связанные трансформатор напряжения, включенный между. нулевыми точками статорных обмоток, выпрямитель, сравнивающий блок и отключающий блок, снабжено управляемым компаратором, элементом НЕ, дву мя, элементами И-НЕ, триггером, двумя одновибратарами, делителем частоты при этом выходы трансформатора напряжения через выпрямитель и выход блока регулирования соединены соответственно с первым и вторым входами управляемого компаратора, выход которого подсоединен к первому входу второго элемента

И-HE и через элемент HE соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, . а вторые входы первого и второго элементов И-HE через одновибраторы соединены с прямым и инверсным выходами делителя частоты, входом соединенным с выходом блока управления, выходы первого и второго элементов И-НЕ подсоединены к устанавливающим входам триггера, соединенного с отключающим блоксж.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ;на фиг. 2 - графики напряжений при работе устройства, на фиг.3то же, для неполнофазных режимов.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа вход статического пре образователя 1 частоты соединен с сетью 2 переменного тока, две статорные обмотки асинхронного двигателя 3 — с, двумя трехфазными BbIxoABMH cTBTH÷åñ кого преобразователя, вход измерительносогласуюшего блока 4 - с двумя нулевыми точками обмоток асинхронного двигателя, первый вход компаратора сравнивающего блока 5 - с выходом измеритепьно-согласующего блока. Выход блока 6

5 9536 управления статическим преобразовате- лем подсоединен ко второму входу компаратора сравнивающего бпока. Выход бпока

7 управления статическим преобразователем соединен с входом формирователя 8 этапонных импупьсов, а его выходы - с соответствующими входами сравнивающе— го бпока. Вход откпючаюшего бпока 9 подсоединен к выходу сравнивающего бпока, а выход откпючаюшего блока соединен 10 с преобраэоватепем частоты.

Вход измерительного трансформатора

lO подсоединен к нупевым точкам статорных обмоток асинхронного двигатепя, вход

I выпрямитепя 11 - к выходу измерительw .ного трансформатора. Первый вход компаратора 12 соединен с выходом выпрямитепя, а второй вход — с выходом бпока регулирования статического преобразоватепя, Выход компаратора соединен с вхо- 20 дом погического элемента НЕ 13, выход которого подсоединен к погическому эпементу И-HE 14. Первый вход эпемента

И-HE 15 подсоединен к выходу компаратора. Вход депитепя 1 6 частоты соеди-нен с выходом блока управпения статическим преобразователем частоты, а первый и второй выходы его — соответственно с одновибраторами 17 и 18. Выходы одновибраторов подсоединены соот- 30 ветственно к вторым входам логических элементов И-HE выходы которых соедиI иены соответственно с входами триггера

19, выход которого соединен с входом отключающего блока, а выход отключающего блока — с преобразователем частоты. Блок 20 состоит из преобразоватепя частоты, соединенного с бпоками регупирования и управпения.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Напряжение между нулевыми точками обмоток, контропируемое с помощью измеритепьно-согпасующего,бпока, поступает на первый ахом эпемента 12 сравни- 5 ваюшего блока 5. На второй вход элемента 12 сравнивающего бпока поступает сигнал задания напряжения бпока 6 регупирования, на вторые входы элементов

l4 и 15 — две поспедоватепьности эталонных узких прямоугопьных однопопярных импульсов фиксированной дпитепьности, сформированных иэ импупьсов задающего генератора блока управпения преоб разоватепя частоты, Эти поспедоватепьности имеют частоту в два раза меньшую, чем частота задающего генератора.

Сравнивающий блок. из контролируемо"го надряжения и напряжения блока регуS0 6 пирования формирует две поснедоватепьюсти прямоугопьных однопопярных импульсов с частотой, в два раза превышающей частоту контропируемого напряжения.

Первая поспедовательность синфаэна с попожитепьными и отрицатепьными импульсами, а вторая сдвинута относитепьно первой на поппериода. Первая поспедоватепьность прямоугопьных импульсов срав нивается с первой поспедоватепьностью эталонных узких импульсов, а втораясо второй, При нормальной работе системы появпение этих импульсов е совпадает по времени, прн неполнофазном режимесовпадает. В последнем спучае формируется сигнал на отключение напряжения питания асинхронного двигатепя.

Устройство, реапизующее предпоженный способ, функционирует спедуюшим образом.

Выходное напряжение измеритепьного трансформатора имеет двухпопярную форму, показанную на фпг. 2 сигнапом Ugyy1(j.

Фронт прямоугольного участка напр"..жения U0> x 1р отстает на время коммутации <Х (для современных тиристоров и схем узлов коммутации 1 = 50-200 мкс) от фронта импульса задающего генератора блока у правпени я преобразова те пем 1 частоты (сигнап Обб,Х- на фиг. 2}. Ком-" пара тор 12 сравнивает напряжение на выходе выпРямителя 11 (сигнап U x << а фиг. 2) с выходным напряжением бпока 6 регупирования (сигнап 00Ь х ь на фиг.2).

На интервале времени 1 -1 напряжение

U 0 X 1 O иHмMеeеeт T ф оoрp м у, отпичную от прямоУгопьной, его вепичина меньше Ой „х 6 поэтому на выходе компаратора напряжение равно значению погического нупя,на выходе эпемента НЕ 13 - значению логи еК дн mmi: UÂû„= 0, ОВь „„=l. На и тервале времен 1Ь- 6 ПР ен еОВЬия1 больще00 „,6 сигнапы на выходах компаратора 12 и элемента 13 соответственно равны 0 ых =1,0вы„,„- О. Одновременно с этим формируют с помощью депителя 16 частоты две поспедоватепьности импупьсов, частоты которых в два раза меньше частоты задающего генератора

I блока 7 управпения, сдвинуты друг относительно друга на период частоты задаю» щего генератора бпока 7 управпения и подают каждую из поспедоватепьностей .импульсов на соответствующий одновибра тор. Одновибраторы 17 и 18 формируют. узкие прямоугопьные однопопярные импупьсы фиксированной длитепьностк 0, и00 х 0 (при испопьзоваиии современщых

9836 тиристоров в преобразоватепе частоты ета дпитепьность менее 50 мкс). С выходов одновибраторов 17 и 18, компара тора 12 и логического эпемента НЕ 13

BM UbChI соответственно I1OIIBpHQ U gb lх, 7 5 нUObh(1g>+lx mU

0 „, фО, что соответствует нормапьной работе системы статический преобразова-, тель частоты - двигатепь.

При непопнофазном режиме - обрыве одной фазы асинхронного двигатепя в мо- 15 мент времени „ устройство работает спе- дующим образом (фиг. 3).

Дпитепьность сигнапа Ugblx<< пРяМоугольной формы увеличивается. До момента времени t сигналы равны: 08blx1<- .20 максимальное положительное, V blx. -1, 0,к =О. H момент времени на выходе одновибратора 17 появпяется импупьс

U b>x<>=1, что приводит к переключению сягнапа0о., Х, с единицы на нуль, à 35 сигнала 0gb)x gg с нупя на единицу. Сигнап Оя„„,19=1 вызывает срабатывание блока 9, производящего откпючение преобразователя 1 частоты.

При обрыве двух фаз асинхронного дви-зо

I гатепя, произошедшем в момент времени в напряжении 0 Ь, g отсутствует прямоугольный участок, и начиная с момента времени Е5 сигнапы равны:

"ВЬ®.,0 UÈÜl„„> 1. При появпении импупь-,. са на выходе одновибратора 18 в момент времени Ь g сигнал Ugblx qy переключается с единицы на рупь а сигнап О х,ц с нуля на единицу. Триггер 19 перекпючается и с помощью блока 9 отключает преоб4 разоватепь 1 частоты.

При отсутствии напряжения питания на всех фазах двигателя напряжение:

0Во)х(о равно нушо. Далее работа устройства аналогична описанному.

Способ зашиты частотнорегупируемого асинхронного эпектродвигатепя от непопнофазных режимов и устройство дпя его осуществпения по сравнению с известными обладают тем преимуществом, что поз; воняют осуществить защиту частотнорегупируемого асинхронного эпектродвигатепя с двумя обмотками на статоре, смещенными в пространстве на опредепенный угол и питаемыми двумя системами ,55 напряжений, сдвинутыми по фазе на тот же угол, от неполнофазных режимсв.

Изобретение обеспечивает в сравнении с известным устройством защиту от. непоп90: 8, нофазных режимов асинхронного эпектродвигатепя, имеющего две трехфазные обмотки на статоре, питаемые от статического преобразователя частоты. — л

Преимущества изобретения при его реализации выражаются в обеспечении зашиты дорогостоящих высоковольтных быст,роходных асинхронных двигателей.

Ф ормула изобрете ния

1. Способ защиты частотнорегупируемого асинхронного эпектродвигатепя с ,двумя трехфазными статорными обмотками от непопнофазных режимов, питаемыми от статического преобразователя, ос-. ,нованный на получении контролируемого напряжения путем измерения напряжения между нулевыми точками статорных обмоток, выдепения сигнала ошибки путем сравнения контропируемого напряжения с этапонными напряжением и управпении процессом аварийного откпючения асинхронного двигателя, о т и и ч а ю ш и йс. я тем, что, с цепью расширения класса защищаемых объектов, а именно асинхронного эпектродвигатепя с двумя трехфазными статорными обмотками, сдвинутыми в пространстве на 30 эп. град. и питаемыми от статического преобразова тепя частоты двумя системами трех,фазных напряжений, гакже сдвинутыми по фазе дуг относительно друга на тот же угол, дополнительно измеряют нечетные.и четные выходные импульсы задающего генератора блока управпения статическим преобразоватепем, из которых формируют две этапонные соответственно синфазные последовательности прямоуголь- ,ных импульсов, а из указанного контролируемого напряжения. между нулевыми точками формируют две поспедоватепьностн прямоугольных однопопярных импуль-" сов с частотой, в два раза.превышающей частоту контролируемого напряжения, при-, чем первая поспедоватепьность синфазна с положительными и отрицательными им пупьсами измеряемого напряжения, а вторая последовательность сдвинута относительно первой на поппериода, затем сравнивают первую последовательность прямо тодьных однопопярных импуаьсов с первой последовательностью этапонных ив пульсов, а вторую — со второй; при этом а случае совпадения по фазе упомянутых нмпупьсов формируют сигнап на отключение статического преобразователя частоты.

9 953690 10

2. Устройство для зашиты частотно- входу второго эпемента И-НЕ и через регулируемого асинхронного электродвига- элемент НЕ соединен с первым входом теля с двумя трехфазными статорными об- первого элемента И-.НЕ, а вторые входы мотками от непопнофазных режимов, пи- первого н второго эпементов И НЕ через таемыми. от статического преобразовате- s одновибраторы соединены соответственно пя частоты с блоками регулирования и с прямым и инверсным выходами делитеуправпения, содержащее функционацьно частоты, входом. соединенным с выхосвязанные трансформатор напряжения, пер- дом блока yïðàâëåíèÿ, выходы первого вичная обмотка которого вкпючена между и второго эпементов И-НЕ подсоединены нуиевыми точками статорных обмоток, 0 к устанавпиваюшнм входам триггера,соевыпрамитель, сравнивающий блок и откпю- диненного с откпючаюшим бпоком. чающий бпок, отпичаюшееся Источники информации, тем что QHp снабжено управляемым ком- принятые во внимание при экспертизе

I паратором, эпементом НЕ, двумя эпемен- 1. Авторское свидетельство СССР тами И-НЕ, триггером, двумя одновибра- 15 N. 48827@, кп. Н 02 Н 7/08, торами, делитепем частоты при этом вы- 26,02,73, ходы трансформатора напряжения через 2. Авторское свидетепьство СССР выпрямитепь и выход блока регулирования N 528659, кл. Н О 7

М

Н 02 Н 7/08, соединены соответственно с первым и вто- 26.1-2.74. рым входами управпяемого компаратора, 20 3. Патент США N 349 атент СШ N 3496414, выход которого подсоединен к первому ° кл. H 02 Н 7/08, 17.0 .7

1 02 70.

Фе.б Уел@

4ааЕ Ьк, Составитель JL Корнеева

Редактор В Данко Техред М, Надь Корректор А.,Бэятко

Закаэ 6289/79 Тираж 669 . Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по де ам изобретений и открытий

113ОЗБ, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., д. 4/Б

Филиап ППП Патент, г, Ужгород, уа. Проектная, 4