PL169404B1

PL169404B1 - Udlad wykrywajacy zta klejnosc faz, asymetrie fazowa i zmiane czestotliwosci napieca w obwodach pradu trojfazowego

Info

Publication number: PL169404B1
Application number: PL29703792A
Authority: PL
Inventors: Jan Deskur; Krzysztof Zawirski; Romuald Luczkowski; Jan Pilacinski; Tomasz Litwiniuk; Bronislaw Glajcher
Original assignee: Politechnika Poznanska
Priority date: 1992-12-15
Filing date: 1992-12-15
Publication date: 1996-07-31
Also published as: PL297037A1

Abstract

1 Układ wykrywający złą kolejność faz, asy metrię fazową 1 zmianę częstotliwości napięcia w obwodach prądu trójfazowego, zawierający filtr dolnoprzepustowy, dyskryminator amplitudy 1 filtr składowej przeciwnej, znamienny tym, ze filtr składowej przeciwnej (FSP) ma trzy wejścia (We-ι, We2, We3), do których doprowadzone są napięcia fazowe lub przewodowe 1 złozonyjest ze wzmacniacza operacyjnego (W1), połączonego z sześcioma rezystorami (R1 do R6) i kondensatorem (C) w taki sposób, ze do wejścia odwracającego (Wo) wzmacniacza operacyjnego (W1) jest dołączony pierwszy rezystor (R1) połączony z masą, drugi rezystor (R2) połączony z wejściem (Wei) filtra (FSP), trzeci rezystor (R3) połączony z wejściem (We2) filtra (FSP) oraz szósty rezystor (R6) połączony z wyjściem wzmacniacza (W1), zaś do wejścia nieodwracającego (Wn) wzmacniacza (W1) jest dołączony czwarty rezystor (R4) połączony z wejściem (We2) filtra (FSP) oraz piąty rezystor (R5) połączony z wejściem (We3) filtra (FSP) oraz kondensator (C) połączony z masą, przy czym wyjście filtra (FSP) jest połączone z wejściem filtra dolnoprzepustowego (FD)

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ wykrywający złą kolejność faz, asymetrię fazową i zmianę częstotliwości napięcia w obwodach prądu trójfazowego.

Z polskiego opisu patentowego nr 131645 znany jest układ elektroniczny zabezpieczający odbiorniki trójfazowe przed zanikiem fazy lub złą kolejnością faz. Zawiera on jako układ wykrywania prostownik trójfazowy półokresowy, połączony na wejściach z dzielnikami napięć fazowych, stanowiącymi połączenie każdej z faz R, S, T z układem dwóch oporników połączonych szeregowo i z dwutranzystorowym łącznikiem prądu. Natomiast wyjście prostownika trójfazowego półokresowego połączone jest, poprzez diodę Zenera, z układem formującym przebieg napięcia, współpracującym z filtrem dolnoprzepustowym, połączonym z wtórnikiem emiterowym, sterującym przekaźnikiem elektromagnetycznym.

Układy takie nie zabezpieczają w wystarczającym stopniu szczególnie wrażliwych odbiorników, takich jak na przykład przekształtnik tyrystorowy i nie działają prawidłowo przy odkształconych napięciach wejściowych.

Znany jest również układ wykrywania kolejności faz napięcia trójfazowego, przedstawiony w polskim opisie patentowym nr 122262. Układ ten ma dwa wejścia kontrolne, na które podawane jest napięcie z dwóch faz. Pierwsze wejście, poprzez jedną diodę, a drugie wejście, poprzez dwie połączone szeregowo diody, jest połączone z wejściem dyskryminatora napięcia. Między dwie diody połączone -szeregowo, a punkt o potencjale odniesienia, jest włączony kondensator lub rezystor

Rozwiązania takie często źle działają przy odkształconych napięciach wejściowych, a ponadto nie zabezpieczają w wystarczającym stopniu odbiorników szczególnie wrażliwych, takich jak przekształtniki tyrystorowe.

169 404

Inne znane układy do kontroli kolejności faz i obecności napięcia znane są z polskich opisów patentowych nr 151322, 146921 czy 144960. I tak - rozwiązanie znane z opisu patentowego nr 144960 charakteryzuje się tym, ze w układ między fazami sieci zasilającej włączony jest filtr składowej przeciwnej napięć, składający się z szeregowo połączonych trójników utworzonych z rezystora i kondensatora oraz drugiego rezystora i drugiego kondensatora, przy czym pomiędzy punktem połączenia pierwszego rezystora i kondensatora oraz punktem połączenia drugiego rezystora w drugim kondensatorem włączony jest pomocniczy przekaźnik, z którym szeregowo połączony jest pierwszy rezystor dostrajania układu oraz styk zwierny drugiego pomocniczego przekaźnika.

Również układ znany z opisu patentowego nr 151322 zawiera detektor asymetrii w postaci filtru wydzielenia składowej symetrycznej przeciwnej, do którego wyjścia dołączony jest układ kształtowania histerezy, połączony z układem wykonawczym.

Układ według wynalazku zawiera filtr dolnoprzepustowy, dyskryminator amplitudy i filtr składowej przeciwnej. Istota wynalazku polega na tym, ze filtr składowej przeciwnej na trzy wejścia, do których doprowadzone napięcia fazowe lub przewodowe i złożony jest ze wzmacniacza operacyjnego połączonego z sześcioma rezystorami i kondensatorem w taki sposób, ze do wejścia odwracającego wzmacniacza operacyjnego jest dołączony rezystor połączony z masą, rezystor połączony z pierwszym wejściem filtra składowej przeciwnej, rezystor połączony z drugim wejściem filtra składowej przeciwnej oraz rezystor połączony z wyjściem wzmacniacza operacyjnego. Do wejścia nieodwracającego wzmacniacza operacyjnego jest dołączony rezystor połączony z drugim wejściem filtra składowej przeciwnej oraz rezystor połączony z trzecim wejściem filtra składowej przeciwnej oraz kondensator połączony z masą. Wyjście filtra składowej przeciwnej jest połączone z wejściem filtra dolnoprzepustowego, którego wyjście łączy się z jednym z wejść dyskryminatora amplitudy.

W przypadku układu przystosowanego do wykorzystania napięć przewodowych, do pierwszego wejścia filtra składowej przeciwnej doprowadzony jest sygnał proporcjonalny do jednego z napięć przewodowych sieci, do drugiego wejścia filtra składowej przeciwnej - sygnał proporcjonalny do napięcia wyprzedzającego napięcie o 120° napięcie doprowadzone do pierwszego wejścia filtra, zaś trzecie wejście filtra składowej przeciwnej jest zwarte z masą. W przypadku układu przystosowanego do wykorzystania napięć fazowych, do pierwszego wejścia filtra doprowadzony jest sygnał proporcjonalny do jednego z napięć fazowych sieci, do drugiego wejścia filtra składowej przeciwnej sygnał proporcjonalny do napięcia fazowego wyprzedzającego o 60° napięcie doprowadzone do pierwszego wejścia filtra, zaś do trzeciego wejścia filtra składowej przeciwnej - sygnał proporcjonalny do napięcia fazowego wyprzedzającego o 120° napięcia fazowe doprowadzone do pierwszego wejścia filtra.

Taki układ jest mało wrażliwy na odkształcenia napięcia i umożliwia nastawienie wybranego poziomu dopuszczalnej asymetrii napięć wyjściowych lub zmiany częstotliwości.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ przystosowany do wykorzystania napięć przewodowych, a fig. 2 - napięć fazowych.

Układ składa się z filtra składowej przeciwnej FSP z trzema wejściami We1, We2, We3, połączonego z filtrem dolnoprzepustowym FD i dyskryminatorem amplitudy DA. Filtr składowej przeciwnej FSP zawiera sześć rezystorów R1 do R6, kondensator C i wzmacniacz operacyjny W1. Do wejścia odwracającego Wo wzmacniacza operacyjnego W1 jest dołączony rezystor R1 połączony z masą, rezystor R2 połączony z wejściem We1 filtra FSP, rezystor R3 połączony z wejściem We 2 filtra FSP oraz rezystor R6 połączony z wyjściem wzmacniacza W1. Do wejścia meodwracąjącego Wn wzmacniacza W1 jest dołączony rezystor R4 połączony z wejściem We 2 filtra FSP oraz rezystor R5 połączony z wejściem We 3 filtra FSP oraz kondensator C połączony z masą. Wyjście filtra FSP łączy się z wejściem filtra dolnoprzepustowego FD, którego wyjście łączy się z jednym z

169 404 wejść dyskryminatora amplitudy DA. Filtr dolnoprzepustowy FD składa się z rezystorów R7, R8, kondensatorów C2, C3 i wzmacniacza operacyjnego W2. Dyskryminator amplitudy DA, zawiera komparator K z logicznym sygnałem wyjściowym H/L i ma doprowadzony do drugiego wejścia sygnał odniesienia Uod.

W przypadku układu przystosowanego do wykorzystania napięć przewodowych, jak to pokazano na fig. 1, do pierwszego wejścia We-ι filtra składowej przeciwnej FSP doprowadzony jest sygnał proporcjonalny do napięcia przewodowego sieci Uac, do drugiego wejścia We₂ filtra FSP sygnał proporcjonalny do napięcia Ucb wyprzedzającego napięcie Uac o 120°, zaś trzecie wejście We 3 filtra FSP jest zwarte z masą.

W przypadku układu przystosowanego do wykorzystania napięć fazowych, jak to pokazano na fig. 2, do pierwszego wejścia We1 filtra FSP doprowadzony jest sygnał proporcjonalny do napięcia fazowego sieci Ua, do drugiego wejścia We₂ filtra FSP, poprzez inwentor I, sygnał proporcjonalny do napięcia fazowego Ub wyprzedzającego napięcie Ua o 60°, zaś do wejścia We 3 -sygnał proporcjonalny do napięcia fazowego Uc wyprzedzającego o 120° napięcie Ua.

Działanie układu jest następujące: filtr składowej przeciwnej FSP stanowi dla napięcia Uac inwentor, natomiast dla napięcia Ucb - przesuwnik fazowy o transmitancji widmowej (1-j2 π f T) / (1 +j 2π f T), gdzie: f - cztęstotliwość sinusoidalnego napięcia wejściowego, T = R 1 · C.

Przesunięcie fazowe wprowadzane przez przesuwnik (φ + 2 arctg 2π fT) wynosi 120° przy znamionowej częstotliwości fN. Przy właściwej częstotliwości (f = Fn) i symetrii napięć wejściowych, na wyjściu filtra FSP me ma napięcia. Pojawia się ono przy braku symetrii fazowej, zmianie częstotliwości lub złej kolejności faz (np. a, c, b). Filtr dolnoprzepustowy FD tłumi zakłócające składowe sygnału o częstotliwościach wyższych niz podstawowa. Jeżeli na wyjściach wzmacniaczy operacyjnych W1 i W2 nie ma napięcia, to na wyjściu dyskryminatora amplitudy DA jest sygnał logiczny wysoki (HL = H). Jeżeli amplituda sygnału na wyjściu wzmacniacza operacyjnego W2 przekroczy nastawiony poziom napięcia odniesienia Uod, to na wyjściu dyskryminatora amplitudy DA pojawi się sygnał prostokątny HL = H/L o częstotliwości równej częstotliwości sieci.

Sygnał ten informuje o przekroczeniu dopuszczalnego poziomu asymetrii lub zmiany częstotliwości i może być wykorzystany w układach sygnalizacji lub zabezpieczeń chronionego urządzenia.

169 404

DA

Fig 2

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz

Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ wykrywający złą kolejność faz, asymetrię fazową i zmianę częstotliwości napięcia w obwodach prądu trójfazowego, zawierający filtr dolnoprzepustowy, dyskryminator amplitudy i filtr składowej przeciwnej, znamienny tym, ze filtr składowej przeciwnej (FSP) ma trzy wejścia (We-ι, We2, We3), do których doprowadzone są napięcia fazowe lub przewodowe i złozony jest ze wzmacniacza operacyjnego (W1), połączonego z sześcioma rezystorami (R1 do R6) i kondensatorem (C) w taki sposób, ze do wejścia odwracającego (Wo) wzmacniacza operacyjnego (W1)jest dołączony pierwszy rezystor (R1) połączony z masą, drugi rezystor (R2) połączony z wejściem (Wei) filtra (FSP), trzeci rezystor (R3) połączony z wejściem (We2) filtra (FSP) oraz szósty rezystor (R6) połączony z wyjściem wzmacniacza (W1), zaś do wejścia nieodwracającego (Wn) wzmacniacza (W1) jest dołączony czwarty rezystor (R4) połączony z wejściem (We2) filtra (FSP) oraz piąty rezystor (R5) połączony z wejściem (We3) filtra (FSP) oraz kondensator (C) połączony z masą, przy czym wyjście filtra (FSP) jest połączone z wejściem filtra dolnoprzepustowego (FD), którego wyjście łączy się z jednym z wejść dyskryminatora amplitudy (DA).
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że do pierwszego wejścia (Wei) filtra składowej przeciwnej (FSP) doprowadzony jest sygnał proporcjonalny do jednego z napięć przewodowych sieci (Uac), do drugiego wejścia (We2) filtra (FSP) sygnał proporcjonalny do napięcia (Ucb) wyprzedzającego napięcie (Uac) o 120°, zaś trzecie wejście (We3) filtra (FSP) jest zwarte z masą.
3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, ze do pierwszego wejścia (Wei) filtra (FSP) doprowadzony jest sygnał proporcjonalny do jednego z napięć fazowych sieci (Ua), do drugiego wejścia (We2) filtra (FSP) sygnał proporcjonalny do napięcia fazowego (Ub), wyprzedzającego napięcie (Ua) o 60°, zaś do trzeciego wejścia (We3) filtra (FSP) sygnał proporcjonalny do napięcia fazowego (Uc) wyprzedzającego o 120° napięcie fazowe (Ua).