PL187708B1 - Mikroprocesorowy przekaźnik zabezpieczeniowy, prądowy - Google Patents

Abstract

1. Mikroprocesorowy przekaźnik zabezpieczeniowy, prądowy wyposażony w miniaturowy przekładnik prądowy, połączony z układem przekładnikowo-pomiarowym, dołączonym do układu mikroprocesorowego, do którego wyjść przyłączone są blok nastawników heksadecymalnych i wyj- z ściowy wzmacniacz dwustanowy, znamienny tym, \ że układ przekładnikowo-pomiarowy (2) składa się z prostownika operacyjnego (6) z przyłączonym układem formującym (8) i usytuowanego pomiędzy wyjściem prostownika operacyjnego (6) a wejściem układu mikroprocesorowego (3) ogranicznika napięciowego (7), który posiada rezystor (R7) i dwie diody Schottky'ego (D3, D4), włączone między wyjściem prostownika operacyjnego (6) a masą oraz dodatnim biegunem źródła zasilania układu mikroprocesorowego (3).

Description

Przedmiotem wynalazku jest mikroprocesorowy przekaźnik zabezpieczeniowy w wersji prądowej, przeznaczony do odbiorników elektroenergetycznych, zwłaszcza silników indukcyjnych.

Mikroprocesorowy przekaźnik jest jednym z podstawowych układów służących do zabezpieczania odbiorników przed nieprawidłowymi parametrami źródła energii elektrycznej. Istnieje możliwość wykonywania go jako podprądowy i nadprądowy.

Mikroprocesorowy przekaźnik podprądowy jest przeznaczony do ochrony odbiorników takich jak podwodne agregaty pompowe, przed pracą bez wody, wywołując obniżenie prądu obciążenia. Służy do kontroli pracy nagrzewnic elektrycznych, gdzie spadek prądu obciążenia oznacza przepalenie obwodu grzejnego. Stosowany jest również do kontroli pracy obciążeń charakteryzujących się określoną, stałą wartością prądu.

Mikroprocesorowy przekaźnik nadprądowy jest przeznaczony do ochrony odbiorników takich, jak silniki asynchroniczne, przed przeciążeniem (zmianami obciążenia), stanem zwarcia i innymi. Przystosowany jest również do ochrony rozdzielnic przed wzrostem prądu obciążenia.

Dotychczas stosowano do realizacji przekaźników układy analogowe, co miało wiele wad. Stosowano dużą liczbę dokładnych rezystorów a to prowadziło do niemożności osiągnięcia odpowiedniej dokładności. Wywoływało też konieczność pomiaru wartości średniej prądu w przypadku, gdy ma on przebieg odkształcony, co przy rosnącej liczbie nieliniowych odbiorników powodowało dodatkowe błędy pomiaru. Powodowało również niemożność prostego rozwiązania dokładnej nastawy prądu zadziałania oraz niemożność prostego rozwiązania dokładnej nastawy czasu opóźnienia.

Rozwiązanie według wynalazku jest wyposażone w miniaturowy przekładnik prądowy, połączony z układem przekładnikowo-pomiarowym, dołączonym do układu mikroprocesorowego, którego wyjścia są dołączone odpowiednio do bloku nastawników heksadecymalnych i do wyjściowego wzmacniacza dwustanowego.

Układ przekaźnikowo- pomiarowy jest wyposażony w prostownik operacyjny, połączony z układem formującym oraz w ogranicznik napięciowy. Prostownik operacyjny posiada wyjście umożliwiające skok przy przejściu prądu wejściowego przez zero.

187 708

Ogranicznik napięciowy jest zaopatrzony w rezystor i dwie diody Schottky'ego, włączone między wyjściem prostownika operacyjnego masą i dodatnim biegunem układu mikroprocesorowego .

Rozwiązanie według wynalazku cechuje pomiar rzeczywistej wartości skutecznej niezależnie od kształtu fali mierzonego prądu oraz dobra dokładność i powtarzalność nastaw progu zadziałania i czasu opóźnienia. Istnieje możliwość stosowania tych samych układów zarówno dla wersji podprądowej, jak i nadprądowej ze zmianami jedynie w oprogramowaniu. Zachowuje on możliwość stosowania resetu automatycznego lub ręcznego. Pozwala również na eliminację krótkotrwałych zakłóceń w prądzie wejściowym. Charakteryzuje go łatwość budowy układu trójfazowego na podstawie rozwiązania jednofazowego.

Ponadto rozwiązanie według wynalazku posiada na wejściu proste obwody analogowe, za którymi włączony jest przetwornik analogowo-cyfrowy'·, wbudowany w mikroprocesor.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy mikroprocesorowego przekaźnika, fig. 2 - schemat ideowo-blokowy układu przekładnikowo-pomiarowego.

Mikroprocesorowy przekaźnik według wynalazku na wejściu ma miniaturowy przekładnik prądowy 1a, który jest dołączony do układu przekładnikowo-pomiarowego 2, a ten z kolei do układu mikroprocesorowego 3. Do wyjść układu mikroprocesorowego 3 dołączone są blok nastawników heksadecymalnych 4 i wyjściowy wzmacniacz dwustanowy 5.

Miniaturowy przekładnik prądowy 1a o jednym zwoju pierwotnym jest obciążony rezystorem R1, na którym odkłada się spadek napięcia przetworzony przez prostownik operacyjny 6.

Układ przekładnikowo-pomiarowy 2 jest zaopatrzony w prostownik operacyjny 6, którego wyjście jest przyłączone do ogranicznika napięciowego 7. Ponadto wyjście ogranicznika napięciowego jest dołączone do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego 2. Dodatkowo do prostownika operacyjnego dołączony jest układ formujący 8.

Prostownik operacyjny 6 jest wyposażony we wzmacniacze operacyjne U1, U2, dwie diody D1, D2 i szereg rezystorów R2, R3, R4, R5, R6. Cztery z tych rezystorów R2, R3, R4, R5 są połączone szeregowo i przyłączone na wejściu do miniaturowego przekładnika prądowego 1a. Diody D1, D2, połączone szeregowo, są włączone wejściem pierwszej D1 między drugi i trzeci rezystor R3, R4, a wyjściem drugiej diody D2 z jednej strony poprzez rezystor R6 do wejścia pierwszego wzmacniacza operacyjnego U1, zaś z drugiej strony do wejścia drugiego wzmacniacza operacyjnego U2. Jedno z wejść pierwszego wzmacniacza U1 jest dołączone między pierwszy i drugi rezystor R2, R3 z szeregu a jego drugie wejście do masy. Wyjście pierwszego wzmacniacza operacyjnego U1 jest włączone pomiędzy diody D1, D2 a do punktu wspólnego jest dołączony układ formujący 8. Dodatkowo z prostownika operacyjnego wyprowadzone jest wyjście 9, zapewniające skok przy przejściu prądu wejściowego przez zero. Drugie wejście drugiego wzmacniacza operacyjnego U2 jest włączone pomiędzy trzeci i czwarty rezystor R4, R5 z szeregu. Wyjście drugiego wzmacniacza operacyjnego U2 jest dołączone do wyjścia czwartego rezystora R5 i do wejścia ogranicznika napięciowego 7.

Ogranicznik napięciowy 7 jest wyposażony w rezystor R7, umieszczony na jego wejściu oraz w dwie diody Schottky'ego D3, D4. Wyjście pierwszej i wejście drugiej z tych diod są dołączone do masy, natomiast wyjście rezystora R7 jest włączone pomiędzy te diody. Punkt wspólny połączeń jest przyłączony do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego 3.

Na rezystorze R1 miniaturowego przekładnika prądowego 1a odkłada się spadek napięcia przetwarzany przez prostownik operacyjny 6. Prostownik ten wybrano ze względu na prostą budowę oraz fakt, że napięcie na wyjściu pierwszego wzmacniacza U1 skokowo zmienia się w granicach ±0.6V przy przejściu prądu wejściowego przez zero. Ten skok ułatwia działanie układu formującego B, który już przy niewielkich wartościach prądu formuje poprawną napięciową falę prostokątną na wyjściu 9.

Wyprostowane napięcie z wyjścia drugiego wzmacniacza operacyjnego U2 jest podawane na ogranicznik napięciowy 7. Zastosowanie w nim diod Schottky'ego D3, D4 o ma4

187 708 łym napięciu przewodzenia zapewnia, że na wejściu przetwornika analogowo-cyfrowego układu mikroprocesorowego 3 nie pojawi się niebezpieczne napięcie mimo, że wzmacniacze operacyjne Ul, U2 są zasillane napięciami bipolarnymi o wartościach przekraczających napięcie zasilania układu mikroprocesorowego 3.

Fig. 1

Fig.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mikroprocesorowy przekaźnik zabezpieczeniowy, prądowy wyposażony w miniaturowy przekładnik prądowy, połączony z układem przekładnikowo-pomiarowym, dołączonym do Układu mikroprocesorowego, do którego wyjść przyłączone są blok nastawników heksadecymalnych i wyjściowy wzmacniacz dwustanowy, znamienny tym, że układ przekładnikowopomiarowy (2) składa się z prostownika operacyjnego (6) z przyłączonym układem formującym (8) i usytuowanego pomiędzy wyjściem prostownika operacyjnego (6) a wejściem układu mikroprocesorowego (3) ogranicznika napięciowego (7), który posiada rezystor (R7) i dwie diody Schottky'ego (D3, D4), włączone między wyjściem prostownika operacyjnego (6) a masą oraz dodatnim biegunem źródła zasilania układu mikroprocesorowego (3).
2. 2. Mikroprocesorowy przekaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że wyjście rezystora (R7) jest przyłączone pomiędzy diody Schottky'ego (D3, D4), zaś wyjście pierwszej i wejście drugiej z tych diod jest dołączone do masy.
3. 3. Mikroprocesorowy przekaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że prostownik operacyjny (6) posiada wyprowadzone wyjście (9), zapewniające skok przy przejściu prądu wejściowego przez zero.