PL187709B1 - Mikroprocesorowy przekaźnik zabezpieczeniowy, napięciowy - Google Patents

Abstract

1. Mikroprocesorowy przekaźnik zabezpieczeniowy, napięciowy wyposażony w układ mikroprocesorowy, którego wyjścia są dołączone do bloku nastawników heksadecymalnych i do wyjściowego wzmacniacza dwustanowego, znamienny tym, że ma układ przekładnikowo-pomiarowy (1), który jest zaopatrzony w miniaturowy przekładnik prądowy (1a) o przekładni 1:1 z dołączonymi w uzwojeniu pierwotnym szeregowymi rezystorami (R1', R1"), wymuszającymi wartość prądu pierwotnego, zaś uzwojenie wtórne poprzez przyłączony równolegle rezystor (R2) jest dołączone do masy oraz do wejścia prostownika operacyjnego (5) do którego wyjścia jest dołączony ogranicznik napięciowy (6), a jego wyjście jest przyłączone do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego (2), przy czym do prostownika operacyjnego dołączony jest układ formujący (7).

Description

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

Mikroprocesorowy przekaźnik jest jednym z podstawowych układów służących do zabezpieczania odbiorników przed nieprawidłowymi parametrami źródła energii elektrycznej. Może on być wykonywany jako podnapięciowy i nadnapięciowy.

Mikroprocesorowy przekaźnik podnapięciowy jest przeznaczony do ochrony odbiorników energii elektrycznej, zwłaszcza silników asynchronicznych przed spadkiem napięcia, co może prowadzić do asymetrii a tym samym do przegrzania. Służy również do ochrony rozdzielnic przed spadkiem lub zanikiem napięcia. Przeznaczony jest także do ochrony silników przed przeciążeniem wywołanym spadkiem napięcia zasilania.

Mikroprocesorowy przekaźnik nadnapięciowy jest przeznaczony do ochrony przed długotrwałymi przepięciami odbiorników, zwłaszcza silników asynchronicznych. Przystosowany jest również do ochrony rozdzielnic przed wzrostem napięcia zasilającego.

Dotychczas stosowano do realizacji przekaźników układy analogowe, które miały bardzo dużo wad. Stosowano dużą liczbę· dokładnych rezystorów, co prowadziło do niemożności osiągnięcia odpowiedniej dokładności. Wywoływało konieczność pomiaru wartości średniej napięcia w przypadku, gdy ma ono przebieg odkształcony, co przy rosnącej liczbie nieliniowych odbiorników powodowało dodatkowe błędy pomiaru. Powodowało również niemożność prostego rozwiązania dokładnej nastawy wartości napięcia zasilania oraz niemożność prostego rozwiązania dokładnej nastawy wartości czasu opóźnienia.

Rozwiązanie według wynalazku posiada układ przekładnikowo-pomiarowy połączony z mikroprocesorem, którego wyjścia są dołączone jedno do bloku nastawników heksadecymalnych a drugie do wyjściowego wzmacniacza dwustanowego.

Układ przekładnikowo-pomiarowy jest wyposażony w miniaturowy przekładnik prądowy o przekładni 1:1 z dołączonymi szeregowo w uzwojeniu pierwotnym szeregowymi rezystorami,

187 709 wymuszającymi wartość prądu pierwotnego. Uzwojenie wtórne poprzez dołączony równolegle rezystor jest przyłączone do masy oraz jest dołączone do wejścia prostownika operacyjnego, połączonego z układem formującym. Do wyjścia prostownika operacyjnego dołączony jest ogranicznik napięciowy, którego wyjście jest przyłączone do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego.

Ogranicznik napięciowy jest zaopatrzony na wejściu w rezystor, dołączony do dwóch diod Schottky'ego. Wyjście pierwszej diody Schottky'ego i wejście drugiej są dołączone do masy. Ponadto wejście pierwszej i wyjście drugiej jest dołączone do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego oraz poprzez rezystor do wyjścia prostownika operacyjnego.

Dodatkowo prostownik operacyjny na wyjściu układu formującego posiada wyjście, zapewniające skok przy przejściu napięcia wejściowego przez zero.

Rozwiązanie według wynalazku cechuje pomiar rzeczywistej wartości skutecznej niezależnie od kształtu fali mierzonego napięcia oraz dobra dokładność i powtarzalność nastaw progu zadziałania i czasu opóźnienia. Istnieje możliwość stosowania tych samych układów zarówno dla wersji podnapięciowej, jak i nadnapięciowej ze zmianami jedynie w oprogramowaniu. Zachowuje on możliwość stosowania resetu automatycznego lub ręcznego. Daje również możliwość eliminacji krótkotrwałych zakłóceń w napięciu pomiarowym. 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 układ przekładnikowo-pomiarowy 1, który jest dołączony do układu mikroprocesorowego 2. Do wyjść układu mikroprocesorowego dołączone są blok nastawników heksadecymalnych 3 i wyjściowy wzmacniacz dwustanowy 4.

Układ przekładnikowo-pomiarowy 1 na wejściu jest zaopatrzony w miniaturowy przekładnik prądowy la o przekładni 1:1 i dużej liczbie zwojów, który w uzwojeniu pierwotnym jest połączony z szeregowymi rezystorami R1', R1, wymuszającymi prąd w uzwojeniu pierwotnym. Uzwojenie wtórne poprzez przyłączony równolegle rezystor R2 jest dołączone do masy i jest przyłączone do prostownika operacyjnego 5, którego wyjście jest przyłączone do ogranicznika napięciowego 6. Ponadto wyjście ogranicznika napięciowego 6 jest dołączone do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego 2. Dodatkowo do prostownika operacyjnego 5 dołączony jest układ formujący 7.

Prostownik operacyjny 5 jest wyposażony we wzmacniacze operacyjne U1, U2, dwie diody Dl, D2 i szereg rezystorów R3, r4, R5, R6, R7. Cztery z tych rezystorów R3, R4, R5, R6 są połączone szeregowo i przyłączone na wejściu do uzwojenia wtórnego przekładnika prądowego 1a. Diody D1, D2 są połączone szeregowo i włączone wejściem pierwszej Dl między drugi i trzeci rezystor R4, R5, 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 Ul jest włączone między pierwszy i drugi rezystor R3, R4 z szeregu, a jego drugie wejście do masy. Wyjście pierwszego wzmacniacza operacyjnego U1 jest włączone pomiędzy diody Dl, D2 a do punktu wspólnego jest dołączony układ formujący 7. Dodatkowo z prostownika operacyjnego 5 i układu formującego 7 wyprowadzone jest wyjście 8, zapewniające skok przy przejściu napięcia wejściowego przez zero. Drugie wejście drugiego wzmacniacza operacyjnego U2 jest włączone pomiędzy trzeci i czwarty rezystor R5, R6 z szeregu. Wyjście drugiego wzmacniacza operacyjnego U2 jest dołączone do wyjścia czwartego rezystora R6 z szeregu i do wejścia ogranicznika napięciowego 6.

Ogranicznik napięciowy jest wyposażony w rezystor R8, który umieszczony jest na wejściu oraz jest zaopatrzony w dwie diody Schottky'ego D3, D4. Wyjście pierwszej diody Schottky'ego D3 i wejście drugiej D4 są dołączone do masy, natomiast wyjście rezystora R8

187 709 jest włączone pomiędzy te diody. Punkt wspólny połączeń jest przyłączony do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego 2.

Prąd o różnej wartości płynie przez umieszczony w uzwojeniu wtórnym miniaturowego przekładnika prądowego rezystor R2, na którym odkłada się spadek napięcia przetwarzany przez prostownik operacyjny 5. Prostownik ten wybrano ze względu na prostą budowę oraz fakt, że wartość napięcia na wyjściu pierwszego wzmacniacza operacyjnego Ul zmienia się w granicach ±0,6V przy przejściu napięcia wejściowego przez zero. Ten skok ułatwia działanie układu formującego, który już przy niewielkich wartościach napięcia formuje poprawną falę prostokątną na wyjściu 8.

Wyprostowane napięcie z wyjścia drugiego wzmacniacza operacyjnego U2 jest podawane na ogranicznik napięciowy 6. Zastosowanie w nim diod Schottky'ego D3, D4 o małym napięciu przewodzenia, że na wejściu przetwornika analogowo-cyfrowego układu mikroprocesorowego 2 nie pojawi się niebezpieczne napięcie. Mimo, że wzmacniacze operacyjne U1, U2 są zasilane napięciami bipolarnymi o wartościach przekraczających zakres dopuszczalnych napięć przetwornika analogowo-cyfrowego.

Fig. 1

Fig. 2

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

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mikroprocesorowy przekaźnik zabezpieczeniowy, napięciowy wyposażony w układ mikroprocesorowy, którego wyjścia są dołączone do bloku nastawników heksadecymalnych i do wyjściowego wzmacniacza dwustanowego, znamienny tym, że ma układ przekładnikowo-pomiarowy (1), który jest zaopatrzony w miniaturowy przekładnik prądowy (la) o przekładni 1:1 z dołączonymi w uzwojeniu pierwotnym szeregowymi rezystorami (R1', R1), wymuszającymi wartość prądu pierwotnego, zaś uzwojenie wtórne poprzez przyłączony równolegle rezystor (R2) jest dołączone do masy oraz do wejścia prostownika operacyjnego (5) do którego wyjścia jest dołączony ogranicznik napięciowy (6), a jego wyjście jest przyłączone do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego (2), przy czym do prostownika operacyjnego dołączony jest układ formujący (7).
2. 2. Mikroprocesorowy przekaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że ogranicznik napięciowy (6) posiada dwie diody Schottky'ego (D3, D4), których wyjście pierwszej (D3) i wejście drugiej (D4) są dołączone do masy, zaś wejście pierwszej (D3) i wyjście drugiej (D4) do dodatniego bieguna źródła zasilania układu mikroprocesorowego (2) oraz poprzez rezystor (R8) do wyjścia prostownika operacyjnego (5).
3. 3. Mikroprocesorowy przekaźnik według zastrz. 1, znamienny tym, że prostownik operacyjny (5) ma wyprowadzone wyjście (8), zapewniające skok przy przejściu napięcia wejściowego przez zero.