RU1812593C - Способ защиты электроустановки от перегрузок, несимметрии токов потреблени и незапуска - Google Patents

Abstract

Использование: область защиты электрических установок, в частности -дл  защиты электродвигателей и .нагревательных печей. Сущность изобретени : дифференцируют ток потреблени  электроустановки, определ ют знак производной, по которому вы сн етс  характер изменени  тока - его возрастание или убывание. Вырабатывают сигнал на отключение электроустановки при превышении током потреблени  заданной установки и неотрицательном знаке производной. 5 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к области защиты электрических установок и может быть использовано дл  защиты электроприводов , электронагревательных печей и других потребителей электрической энергии.

Сущность предлагаемого способа заключаетс  в дифференцировании тока потреблени , определении знака производной , по которому вы сн етс  характер изменени  тока потреблени  - возрастает последний или спадает, и выработке сигнала на отключение электроустановки при превышении током потреблени  заданной установки и неотрицательном знаке производной.

Действительно, положительный знак производной или равенство ее нулю соответствует возрастанию тока (режим перегрузки ) или посто нному значению тока (установившийс  режим). Превышение током потреблени  заданной уставки приводит в этом случае к отключению электроустановки .

В пусковом режиме производна  тока потреблени  отрицательна, что свидетельствует о уменьшении тока (выход на устано- вившийс  режим), и, несмотр  на превышение током заданной уставки, отключение электроустановки не происходит.

В момент включени  электроустановки ток потреблени  быстро возрастает, при этом производна  тока положительна и мгновенное значение тока превышает заданную уставку, однако отключени  электроустановки не происходит, так как сигнал на отключение вырабатываетс  с задержкой , равной посто нной времени электроустановки , определ емой ее электродинамическими характеристиками. Ввиду малого времени нарастани  тока-в начальный

О©

ю ел ю

О)

момент пуска, значительного разогрева элементов электроустановки не происходит и опасность выхода ее из стро  за врем  задержки исключаетс .

Аналогичным образом не происходит отключени  электроустановки и в случае возникновени  режимов пульсирующих или ударных нагрузок.

На фиг.1 представлена функциональна  схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа; на фиг.2 приведен пример выполнени  блока контрол ; на фиг.З приведен пример выполнени  блока определени  знака производной; на фиг.4 - пример выполнени  блока задержки; на фиг.5 - эпюры токов и напр жений в различных точках устройства.

Устройство дл  реализации предлагаемого способа, состоит из трансформаторов тока 1-3, блока контрол  и блока определени  знака производной 5, суммирующих резисторов 6,7, ограничительных резисторов 8,9, источника напр жени  уставки 10. ограничительного элемента 1.1.. блока задержки 12, нагрузочного резистора 13, компаратора 14, исполнительного элемента 15, кнопки Пуск 16 коммутационной аппаратуры. Блок контрол  состоит (фиг.2) из оптопар 17-19, включающих излучатели 17.1-19.1 и фоторезисторы 17.2-19.2 выпр мительных мостов 20-22, нагрузочного резистора 23, фильтрующих конденсаторов 24, 25.

Блок определени  знака производной (фиг.З) может быть выполнен в виде дифференциатора 26 на операционном усилителе 27 и схемы сравнени  28 на операционных усилител х 29, 39.

Сигнал с дифференциатора 26 сравниваетс  с небольшими отрицательным и положительным уровн ми напр жени  дл  повышени  помехоустойчивости устройства и, в зависимости от входного сигнала на выходе схемы сравнени  28, формируетс  сигнал отрицательной или положительной пол рности.

Блок задержки (фиг.4) может быть выполнен , например, в виде пассивной RC-це- пи, состо щей из конденсатора 31 и резистора 32 с ограничительным диодом 33, причем посто нна  RC-цепи определ етс  временем нарастани  тока электроустановки при включении.

Устройство работает следующим образом ,

Фазовые токи электроустановки контролируютс  трансформаторами тока 1-3, во вторичные обмотки которых включены излучатели оптопар 17.1-19.1 и диодные выпр мительные мосты 20-21. С фильтрующего конденсатора 24. к которому подключены

выводы мостов 20-21, снимаетс  напр жение , соответствующее суммарному току потреблени  электроустановки.

С делител  напр жени  на резисторе 25 и фоторезисторах 17.2-19.2 снимаетс  низкий уровень напр жени  при полнофазном режиме работы электроустановки или высокий , когда ток в одной из фаз отсутствует.

В момент пуска электроустановки

внешней коммутирующей аппаратурой ток

нагрузки за интервал времени от 0 до ti увеличиваетс  скачком до некоторого максимального значени  фиг.5.1; 3,U4Bb,xi(t), a затем начинает уменьшатьс  до номиналь5 ного значени  (интервал времени от ti До t2). На выходе блока 5 в интервале времени от 0 до ti, формируетс  сигнал положительной пол рности, в интервале от ti до t2 - сигнал отрицательной пол рности (фиг.5, U4Bbixi (t)). Срабатывани  защиты в интервале от 0 до т.2 не происходит, несмотр  на то, что сигнал, соответствующий току потреблени , превышает по абсолютному значению сигнал уставки ивых.ю, фиг. 5, ± UhBbixi W1 так как в интервале времени от 0 до Хт. на вход 2 компаратора 14 поступает запрещающий сигнал с блока задержки 12, а винтер- вале времени от ti до t2 на входе 1

Q компаратора 1 суммарный сигнал меньше .5, Ui4Bxi (t)Ui4Bx2 Кнопка 16 коммутационной аппаратуры блокирует выход 2 блока 4 в момент пуска, когда токи потреблени  отсутствуют и на выходе 2 присутст5 вует высокий уровень напр жени .

После окончани  пускового режима на выходе блока 5 напр жение положительно, но на работу устройства не вли ет из-за наличи  диода 33. Если по какой-либо при0 чине ток потреблени  возрастает, то напр - жение на входе 1 компаратора 14 становитс  больше 0, компаратор 14 срабатывает и включает исполнительный элемент 15, отключающий электроустановку (фиг.4,

5 з. 4

Если во врем  пускового режима ток потреблени  не уменьшаетс  или возрастает (фиг.5, te). то на выходе блока 5 устанавливаетс  напр жение положительной пол рности

0 и через небольшой интервал времени, определ емый блоком 12, компаратор 14 срабатывает и исполнительный элемент 15 отключает электроустановку (фиг.5, t).

При пропадании тока в одной из фаз

5 (фиг.5, te) напр жение на выходе 2 блока 4 возрастает, стабилитрон 11 пробиваетс , на входе 1 компаратора 14 устанавливаетс  положительное напр жение, компаратор срабатывает и исполнительный элемент 15 отключает электроустановку,

При несимметрии фазных токов в определенные моменту времени ток потреблени  превышает заданную уставку, а производна , неотрицательна , что также приводит к отключению электроустановки:

Пульсирующие и ударные нагрузки воспринимаютс  устройством как режим пуска, и если ток после скачкообразного увеличени .не уменьшаетс , то устройство отключает электроустановку от сети..

Таким образом, устройство защиты контролирует режим электроустановки в любой момент времени, : : v . .

Фор м у л а из обретени  ; Способ защиты электроустановки от перегрузок , несимметрии токов потреблени 

и незапуска, при котором измер ют токи потреблени , сравнивают указанные значени  с заданной установкой и вырабатывают сигнал на отключение электроуст .ановки, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  области применени , дифференцируют ток потреблени , определ ют знак производной и производ т отключение

электроустановки при превышение то- .ком потреблени  установки и неотрицительной величине производной тока с задержкой, равной посто нной времени электроустановки, определ емой ее

электродинамическими, характеристиками . - . ..-. ../ . . .

f

-((низ--

27

Вх, «

10

8х

Фиг .З

328ых.

Фиг