П. 8.3. Логические схемы защиты и сигнализации.
Тиристорные электроприводы снабжаются схемой защиты и сигнализации, предназначенной для принятия и фиксации аварийных сигналов и отключения автоматического выключателя главной цепи. Достаточно общая структура такой схемы приведена на рисунке 3.13.
Рисунок 3.13. Структура защиты и сигнализации электропривода.
Входные сигналы, воспринимаемые логической схемой, по своему виду и уровню разделяются на три группы: дистанционные дискретные сигналы, передаваемые на повышенном уровне напряжения, внутренние дискретные сигналы, передаваемые на уровне, принятом в данной системе (+15В для электроприводов, выпускаемых ХЭМЗ и ЗПО «Преобразователь»), аналоговые сигналы. Первые из них перед поступлением в систему требуют преобразования уровня и гальванического разделения. В качестве входных устройств (на рис. 3.13) используются либо оптроны, либо герконные реле. Аналоговые сигналы подаются на нуль-органы, на выходе которых при превышении уровнем аналогового сигнала заранее установленного значения формируются логические сигналы.
Входные сигналы можно разделить на ряд групп: аварийные, появление которых свидетельствует об аварии в электроприводе или ТП и требует отключения автоматического выключателя главной цепи; предупреждающие, появление которых должно сопровождаться сигнализацией обслуживающему персоналу о необходимости принятия необходимых мер, препятствующих развитию аварийного состояния электропривода; запрещающие сборку схемы, но при собранной схеме не препятствующие ее работе.
Внешние сигналы проектируются таким образом, чтобы при нормальной работе эти цепи были замкнуты. Внутренние сигналы при применении микросхем типов ТТЛ или ДТЛ, например, серии К511 выбираются так, чтобы при нормальной работе они соответствовали логическому нулю. Аналоговые сигналы в зависимости от их функции могут выдавать аварийные сигналы как при uвх>U0 (например, защита от перегрузки), так и при uвх<U0 (например, исчезновение тока в обмотке возбуждения).
При появлении аварийного сигнала он запоминается на RS-триггере Т. Число триггеров равно числу аварийных сигналов. Включение триггеров можно также осуществить подачей сигнала Проверка, а сброс триггеров – подачей сигнала Съем. При включении триггера подается световой сигнал – загорается световой индикатор, в качестве которого используются светоизлучающие диоды или другие индикаторы. Кроме того, при этом через схему ИЛИ D1 сигнал Авария вызывает через элемент D5 отключение автоматического выключателя главной цепи, а также отключение реле аварийной сигнализации РАС. Аварийными сигналами первой и второй групп являются: неисправность силовых цепей питания ТП, сигналы аварии ТП (короткое замыкание, опрокидывание инвертора, одновременное открывание обеих групп реверсивного ТП, неисправность цепей собственных нужд ТП); сгорание предохранителей ТП (одного, если ТП не допускает работу с одним отключенным из параллельно включенных тиристоров, или двух, если такая работа допускается); отключение какого-либо из источников, питающих систему управления; неисправность цепи возбуждения тахогенератора (если таковой используется); превышение двигателем максимально допустимой скорости, контролируемое центробежным реле; газовая защита масляного трансформатора и некоторые другие.
Аварийными сигналами третьей группы являются перегрузка двигателя, обмотки возбуждения (при условии, что ток возбуждения контролируется нуль-органом, при установке же контактных реле они относятся к первой группе), перенапряжение на якоре двигателя, неисправность цепи динамического торможения при коммутации цепи динамического торможения с помощью тиристоров (контролируется отсутствие тока в этой цепи при отсутствии сигнала на динамическое торможение).
Предупреждающими сигналами являются, например, исчезновение вентиляции ТП или двигателя, чрезмерный нагрев подшипников двигателя, недопустимое повышение температуры масла трансформатора, сгорание одного предохранителя в ТП, снижение уровня изоляции в силовой цепи. Появление предупреждающего сигнала также фиксируется триггером, загорается световая индикация данного сигнала и отключается реле предупреждающей сигнализации РПС, выдающее сигнал на центральную сигнализацию технологического агрегата (в нормальном состоянии реле РАС и РПС включены).
Сигналы, запрещающие или разрешающие сборку схемы, также могут быть дискретными или налоговыми. К первым из них относятся, например, включенное состояние реле РАС и РПС, установка командоаппаратов, задающих скорость двигателя, в нулевое положение, исходное состояние механизмов, связанных с данным технологической цепочкой. Ко вторым относятся отсутствие напряжения на якоре двигателя, отсутствие напряжения задания скорости. Как видно из рис. 3.13, при отключенном автоматическом выключателе наличие запрещающего сигнала (логический нуль на выходе D3) не позволяет включить автоматический выключатель, но если выключатель уже включен, то входной сигнал элемента D3 не влияет на выходной сигнал элемента D4.
Описанная структура является достаточно общей. В электроприводах серии КТЭУ входные цепи выполнены на базе оптронных усилителей серии К293ЛП1 (в последних поставках – на герконных реле), остальная часть схемы – на элементах серии К511 В электроприводах серии КТЭ входные цепи выполнены на диодных оптронах типа АОД101А, остальная часть схемы – на элементах серии К561. Перспективным является применение герконных реле с магнитной памятью, позволяющих объединить функции входных формирователей F и элементов памяти Т. Эти реле имеют две обмотки. На первую из них подается аварийный сигнал, и после его снятия реле остается во включенном состоянии. Сброс памяти осуществляется подачей сигнала на вторую обмотку.
В серии ЭКТ входные цепи выполнены на тех же диодных оптронах, а остальные узлы – на микросхемах серии К511. Структура защит в этой серии отличается от описанной: триггеры Т только запоминают причины аварии, а отключение привода выполняется с помощью отдельного триггера, который срабатывает при появлении любой аварии, т.е. выходы схемы F1 по схеме ИЛИ поступают на установочный вход этого триггера, который формирует сигнал Авария и отключает реле РАС. Аналогично формируется сигнал предупреждающий аварии с отключением реле РПС. Кроме того, в более ответственных электроприводах этой серии применен узел выделения первой аварии.
Структурная схема устройства изображена на рис.3.14. Триггеры Т1 – Т16 запоминают аварийные сигналы, но последние не индицируются до нажатия кнопки Опрос. В нормальном режиме счетчик СТ подсчитывает импульсы от генератора G частотой 3 кГц, на входах дешифратора DC последовательно появляются логические 0 и включаются ключи К1 – К16. Так как входные сигналы – логические 0, то триггер Т не устанавливается. На светоизлучающие диоды Н-1 – Н16 подается кратковременное напряжение, и они слабо светятся.
Рисунок 3.14. Защита и сигнализация в электроприводах серии ЭКТ.
При появлении первого аварийного сигнала в тот момент, когда состояние счетчика СТ будет соответствовать опросу этого сигнала, «аварийная» логическая 1 установит триггер Т. При этом дальнейший счет прекратится, счетчик зафиксируется в этом положении, и соответствующий светодиод будет ярко гореть, а остальные – погашены. Таким образом, индицируется первая авария. Для индикации всех сопровождающих аварий нужно нажать кнопку Опрос.