RU2084064C1 - Combined three-phase load protective device - Google Patents
Combined three-phase load protective device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2084064C1 RU2084064C1 RU94001235A RU94001235A RU2084064C1 RU 2084064 C1 RU2084064 C1 RU 2084064C1 RU 94001235 A RU94001235 A RU 94001235A RU 94001235 A RU94001235 A RU 94001235A RU 2084064 C1 RU2084064 C1 RU 2084064C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- resistor
- comparator
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в защитных устройствах трехфазных симметрических и несимметрических нагрузок. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in protective devices of three-phase symmetric and asymmetric loads.
Известно устройство комбинированной защиты [1] содержащее датчик тока, исполнительный элемент и исполнительный орган, в которых в качестве задающего элемента используются RC-цепь, а в цепи управления исполнительным органом является стабилитрон. A combined protection device [1] is known that contains a current sensor, an actuator and an actuator, in which an RC circuit is used as a master element, and a zener diode is used in the actuator control circuit.
Недостатком такого устройства является невозможность защиты при несимметричной сети или нагрузке, дискретность установки кратности перегрузки, значительное влияние на точность срабатывания технологических разбросов элементов, входящих в токозадающие цепи. The disadvantage of this device is the impossibility of protection with an asymmetric network or load, the discreteness of the installation of the overload factor, a significant impact on the accuracy of the operation of technological dispersion of elements included in current-carrying circuits.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство комбинированной защиты [2] содержащее исполнительный орган, включенный в каждую из фаз сети, датчик перегрузки, включенный в одну из фаз, устройство управления, выполненное на операционных усилителях, и исполнительный элемент, воздействующий на исполнительный орган. The closest in technical essence to the claimed device is a combined protection device [2] selected as a prototype, comprising an actuator included in each of the phases of the network, an overload sensor included in one of the phases, a control device made on operational amplifiers, and an actuator acting on the executive body.
Недостатком известного устройства является отсутствие регулировки защиты (жестко фиксируется отношение минимального тока к максимальному), невозможность защиты при несимметричных режимах, отсутствие контроля состояния нагрузки, большое собственное потребление энергии на мощных резистивных делителях, сложность устройства. A disadvantage of the known device is the lack of adjustment of protection (the ratio of the minimum current to maximum is rigidly fixed), the inability to protect under asymmetric modes, the lack of control of the load state, the large intrinsic energy consumption of powerful resistive dividers, and the complexity of the device.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и улучшение показателей надежности. The aim of the invention is to expand the functionality and improve reliability indicators.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем исполнительный орган, включенный в каждую из фаз сети, датчик перегрузки, блок управления, исполнительный элемент, датчик перегрузки включен в две из трех фаз, выполнен в виде трансформаторов тока с резистивной нагрузкой, подключенный к двум схемам выпрямления, блок управления выполнен в виде стабилизатора напряжения с последовательно включенным в потенциальный положительный входной вывод первым ограничительным резистором, трех делителей напряжения, подключенных одними выводами к общему выходному отрицательному выводу стабилизатора напряжения, другими соответственно к выводу первого ограничительного резистора, соединенного с конденсатором первого сглаживающего фильтра, и положительному выводу конденсатора времязадающей цепи, компаратора, первый вход которого подключен через второй ограничительный резистор к потенциальному положительному выводу стабилизатора напряжения, второй к RC-фильтру, подключенного к выходу первого пассивно-резистивного делителя, выход упомянутого компаратора подключен к входу первого ключа, являющегося элементом активно-резистивного делителя, эмиттер транзистора которого подключен к общему отрицательному выходному выводу, выход упомянутого ключа подключен к времязадающей цепи, содержащей коллекторный резистор первого ключа, резистор, подключенный параллельно цепи разряда, содержащей последовательно включенный резистор и диод, и конденсатор, подключенный положительным выводом к точке соединения упомянутых резистора и анода диода цепи разряда, отрицательным к общему выходному отрицательному выводу стабилизатора напряжения, параллельно конденсатору включен второй пассивно-резистивный делитель, выход которого через спусковое устройство подключен к входу второго ключа, эмиттер которого подключен к общему отрицательному выходному выводу стабилизатора напряжения, в цепи коллектора первым выводом включен исполнительный элемент, второй вывод которого подключен к положительному выводу конденсатора второго сглаживающего фильтра, причем контакты исполнительного элемента включены в цепь исполнительного органа. This goal is achieved by the fact that in a device containing an actuator included in each phase of the network, an overload sensor, a control unit, an actuator, an overload sensor is included in two of three phases, made in the form of current transformers with a resistive load, connected to two rectification schemes, the control unit is made in the form of a voltage stabilizer with a first limiting resistor connected in series to the potential positive input terminal, three voltage dividers connected by one to the common negative output of the voltage regulator, others respectively to the output of the first limiting resistor connected to the capacitor of the first smoothing filter, and the positive output of the capacitor of the timing circuit, a comparator, the first input of which is connected through the second limiting resistor to the potential positive terminal of the voltage stabilizer, the second to RC filter connected to the output of the first passive-resistive divider, the output of the aforementioned comparator is connected to the input the first key, which is an element of the active resistive divider, whose emitter of the transistor is connected to a common negative output terminal, the output of the mentioned key is connected to a timing circuit containing a collector resistor of the first key, a resistor connected in parallel with the discharge circuit containing a resistor and a diode connected in series, and a capacitor connected by a positive terminal to the junction point of the aforementioned resistor and anode of the diode of the discharge circuit, negative to the common negative output terminal or voltage isolator, a second passive-resistive divider is connected in parallel with the capacitor, the output of which is connected via the trigger to the input of the second switch, the emitter of which is connected to the common negative output terminal of the voltage regulator, the actuator is connected to the collector circuit with the first output, the second output of which is connected to the positive terminal the capacitor of the second smoothing filter, and the contacts of the actuator are included in the circuit of the actuator.
Кроме того, устройство отличается тем, что компаратор выполнен на двух элементах И-НЕ, входами которого являются вход первого элемента, выходом - точка соединения между первым и вторым элементами, выход которого подключен к через третий ограничительный резистор к второму входу первого элемента, являющегося вторым входом коммутатора, спусковое устройство выполнено на двух инверторах, между выходом второго и входом первого установлен четвертый ограничительный резистор, а к выходу второго элемента компаратора через пятый ограничительный резистор подключена входная цепь третьего ключа, эмиттер которого подключен к отрицательному выходу стабилизатора, коллектор через шестой ограничительный резистор и светодиод к положительному входу стабилизатора. In addition, the device is characterized in that the comparator is made on two AND-NOT elements, the inputs of which are the input of the first element, the output is the connection point between the first and second elements, the output of which is connected to the second input of the first element, which is the second, through the third limiting resistor the input of the switch, the trigger device is made on two inverters, between the output of the second and the input of the first a fourth limiting resistor is installed, and to the output of the second element of the comparator through the fifth limiting the resistor is connected to the input circuit of the third key, the emitter of which is connected to the negative output of the stabilizer, the collector through the sixth limiting resistor and the LED to the positive input of the stabilizer.
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается наличием новых узлов и связей (например, компаратор, новый датчик, спусковое устройство) и связями с остальными узлами и элементами. A comparative analysis with the prototype shows that the proposed device is distinguished by the presence of new nodes and connections (for example, a comparator, a new sensor, a trigger device) and connections with other nodes and elements.
Таким образом, заявленное устройство является новым, т.к. неизвестно из уровня техники. Thus, the claimed device is new, because unknown from the prior art.
Сравнение заявленного устройства с другими техническими решениями показывает, что при введении новых узлов с указанными связями с остальными элементами появляются новые свойства, такие как расширение функциональных возможностей и повышенная надежность. Comparison of the claimed device with other technical solutions shows that with the introduction of new nodes with the indicated relationships with other elements, new properties appear, such as enhanced functionality and increased reliability.
Это позволяет сделать вывод от том, что техническое решение имеет изобретательский уровень, т.к. для авторов оно явным образом не следует из уровня техники. This allows us to conclude that the technical solution has an inventive step, because for the authors it does not explicitly follow from the prior art.
На фиг. 1 изображена структурно-принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 график зависимости времени срабатывания защиты t от кратности перегрузки к=Iп/Iном.In FIG. 1 shows a structural schematic diagram of the proposed device; in FIG. 2 is a graph of the response time of protection t versus overload ratio k = I p / I nom .
Устройство содержит два датчика тока 1, 2, включенных в любые две из трех фаз нагрузки и нагруженных на резисторы 3, 4, являющихся входами двух схем выпрямления (одно или двухполупериодных, например, схемы Греца) 5, 6, соединенных параллельно первому сглаживающему фильтру 7, в силовую шину через первый ограничительный резистор 8 подключен стабилизатор напряжения 9, (например, параметрический стабилизатор с усилительным транзистором), выход которого подключен к второму сглаживающему фильтру 10, к суммарному источнику, т. е. к положительному выводу конденсатора 7 и общему отрицательному выходу стабилизатора напряжения, подключен первый пассивно-резистивный делитель 11, выход которого соединен с RC-фильтром, состоящим из элементов 12, 13, точка соединения которых является вторым входом компаратора 14, первый вход которого через второй ограничительный резистор 15 подключен к положительной потенциальной шине стабилизатора напряжения 9. Компаратор 14 может быть выполнен, например, на двух элементах И-НЕ 16, 17, входами которого являются входы первого элемента, выходом точка соединения между первым и вторым, и между выходом второго элемента 17 и вторым входом первого установлен третий резистор 18. Выход компаратора 14 подключен через резистор 19 к входу первого ключа на транзисторе 20, являющегося элементом активно-резистивного делителя совместно с резистором 21, выход ключа 20 подключен к времязадающей цепи, содержащей элементы 21 25. The device contains two current sensors 1, 2, included in any two of the three phases of the load and loaded on resistors 3, 4, which are inputs of two rectification circuits (one or two half-wave, for example, Grets circuit) 5, 6, connected in parallel with the first smoothing filter 7 , a voltage stabilizer 9 is connected to the power bus through the first limiting resistor 8 (for example, a parametric stabilizer with an amplifying transistor), the output of which is connected to the second smoothing filter 10, to the total source, i.e., to the positive terminal a capacitor 7 and a common negative output of the voltage stabilizer, the first passive-resistive divider 11 is connected, the output of which is connected to an RC filter consisting of elements 12, 13, the connection point of which is the second input of the comparator 14, the first input of which is connected through the second limiting resistor 15 to the potential positive bus voltage regulator 9. The comparator 14 can be performed, for example, on two elements AND 16, 17, the inputs of which are the inputs of the first element, the output connection point between a third resistor 18 is installed both between the output of the second element 17 and the second input of the first 18. The output of the comparator 14 is connected through the resistor 19 to the input of the first key on the transistor 20, which is an element of the active resistive divider together with the resistor 21, the output of the key 20 is connected to timing chain containing elements 21 25.
Элементы 23, 24 представляют собой цепь разряда, первый вывод резистора 21 подключен к положительной (потенциальной) выходной шине (выходу) стабилизатора напряжения 9, второй вывод к коллектору первого ключа 20 и точке соединения первых выводов резисторов 22, 23, второй вывод резистора 23 подключен к катоду диода 24, анод которого подключен к второму резистору 22 и положительному выводу конденсатора 25, отрицательный вывод которого совместно с эмиттером первого ключа 20 подключен к общей шине выходу стабилизатора напряжения 9. К конденсатору 25 подключен второй пассивно-резистивный делитель 26, выход которого связан с входом спускового устройства 27, содержащего, например, два инвертора 28, 29, между выходом второго инвертора 29 и входом первого установлен четвертый резистор 30, выход спускового устройства через резистор 31 подключен к входу второго ключа 32, подключенного к положительному потенциальному выходу стабилизатора напряжения 9, причем эмиттер второго ключа 32 подключен к общей выходной отрицательной шине (выходу) стабилизатора напряжения 9, в выходной цепи ключа 32 включен исполнительный элемент 33, воздействующий на исполнительный орган 34, например магнитный пускатель, и отключающий нагрузку 35. Elements 23, 24 are a discharge circuit, the first output of the resistor 21 is connected to the positive (potential) output bus (output) of the voltage stabilizer 9, the second output to the collector of the first key 20 and the connection point of the first outputs of the resistors 22, 23, the second output of the resistor 23 is connected to the cathode of the diode 24, the anode of which is connected to the second resistor 22 and the positive terminal of the capacitor 25, the negative terminal of which, together with the emitter of the first key 20, is connected to the common bus output of the voltage regulator 9. I connect the capacitor 25 there is a second passive-resistive divider 26, the output of which is connected to the input of the trigger device 27, containing, for example, two inverters 28, 29, between the output of the second inverter 29 and the input of the first a fourth resistor 30 is installed, the output of the trigger device through a resistor 31 is connected to the input of the second a key 32 connected to a positive potential output of the voltage stabilizer 9, and the emitter of the second key 32 is connected to a common negative output bus (output) of the voltage stabilizer 9, the performer is included in the output circuit of the key 32 th element 33, acting on the actuator 34, for example a magnetic starter, and disconnecting the load 35.
Для контроля и сигнализации установлен третий ключ 36, входная цепь которого через пятый резистор 37 подключена к выходу второго элемента 17 компаратора 14, выходная через шестой резистор 38 и светодиод 39 к потенциальному выходу источника стабилизированного напряжения, т.е. положительному выходу стабилизатора. For monitoring and signaling, a third switch 36 is installed, the input circuit of which is connected through the fifth resistor 37 to the output of the second element 17 of the comparator 14, the output through the sixth resistor 38 and the LED 39 to the potential output of the stabilized voltage source, i.e. positive stabilizer output.
Для уменьшения токопотребления в качестве элементов 16, 17, 28, 29 могут использоваться элементы КМОП-логики (например, К561ЛА7), не требующие стабилизированного напряжения. To reduce current consumption, elements of CMOS logic (for example, K561LA7) that do not require a stabilized voltage can be used as elements 16, 17, 28, 29.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В нормальном режиме работы через трансформаторы тока 1 и 2 проходит ток, не превышающий нормального значения Iном, устройство защиты находится в дежурном режиме, потребляя при этом минимальное количество энергии. Напряжение на нагрузочных резисторах 3, 4 трансформаторов тока 1, 2 таково, что напряжение на нижнем плече делителя 11 недостаточно для включения компаратора 14 и на выходе его сигнал лог. 1 открывает ключ на транзисторе 20. Конденсатор 25 через разрядную цепь 23, 24 полностью разряжен. Спусковое устройство 27 находится в положении, при котором ключ на транзисторе 32 закрыт, исполнительный элемент 33 отключен, исполнительный орган 34 включен и нагрузка 35 подключена к трехфазному напряжению. На выходе элемента 17 компаратора 14 сигнал лог. 0, ключ 36 закрыт и светодиод 39 отключен, т.е. не светится.In normal operation, current passing through current transformers 1 and 2 does not exceed the normal value I nom , the protection device is in standby mode, while consuming a minimum amount of energy. The voltage at the load resistors 3, 4 of the current transformers 1, 2 is such that the voltage on the lower arm of the divider 11 is not enough to turn on the comparator 14 and its output log signal. 1 opens the key on the transistor 20. The capacitor 25 through the discharge circuit 23, 24 is completely discharged. The trigger device 27 is in a position where the key on the transistor 32 is closed, the actuator 33 is turned off, the actuator 34 is turned on, and the load 35 is connected to a three-phase voltage. The output of the element 17 of the comparator 14 signal log. 0, the key 36 is closed and the LED 39 is off, i.e. not glowing.
В аварийном режиме работы, когда через трансформаторы тока 1, 2 или одного их них проходит ток, больший Iном, увеличивается напряжение на резисторах 3, 4, зависящее от величины тока нагрузки. Увеличивается напряжение на нижнем плече делителя 11, и при достижении определенного порога закрывается ключ на транзисторе 20. Аналогичное напряжение подается на времязадающую цепь 21, 22, 25. Время заряда конденсатора 25 будет определяться величиной входного напряжения, т.е. реализуется обратная зависимость времени заряда от кратности перегрузки: чем больше ток перегрузки, тем меньше время заряда элемента 25. Если же за время заряда конденсатора напряжение на нижнем плече делителя 11 стало ниже порога срабатывания (Uпор), например уменьшилась нагрузка, закончился запуск электродвигателя, то компаратор 14 переходит в исходное состояние и конденсатор 25 быстро разряжается через элементы 23, 24 и открытый ключ 20. Если напряжение продолжает превышать Uпор, то конденсатор 25 заряжается до уровня, задаваемого верхним плечом делителя 26, при котором срабатывает спусковое устройство 27, включая ключ на транзисторе 32 и исполнительный элемент 33, который, воздействуя на исполнительный орган 34 отключает нагрузку 35 от трехфазной сети. Одновременно включается ключ на транзисторе 36 и сигнал с элемента 39 свидетельствует об аварийном состоянии нагрузки.In emergency operation, when a current greater than I nom passes through current transformers 1, 2 or one of them, the voltage across resistors 3, 4 increases, depending on the magnitude of the load current. The voltage on the lower arm of the divider 11 increases, and when a certain threshold is reached, the key on the transistor 20 is closed. A similar voltage is applied to the timing circuit 21, 22, 25. The charge time of the capacitor 25 will be determined by the input voltage, i.e. the inverse dependence of the charge time on the overload ratio is realized: the larger the overload current, the shorter the charge time of cell 25. If, however, during the charge of the capacitor, the voltage on the lower arm of the divider 11 drops below the response threshold (U then ), for example, the load decreases, the motor starts to run, then the comparator 14 returns to its initial state and the capacitor 25 is quickly discharged through the elements 23, 24 and the public key 20. If the voltage continues to exceed U then , the capacitor 25 is charged to the level specified by the upper By the end of the divider 26, in which the trigger device 27 is activated, including the key on the transistor 32 and the actuator 33, which, acting on the actuator 34 disconnects the load 35 from the three-phase network. At the same time, the key on the transistor 36 is turned on and the signal from the element 39 indicates an emergency state of the load.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94001235A RU2084064C1 (en) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Combined three-phase load protective device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94001235A RU2084064C1 (en) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Combined three-phase load protective device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94001235A RU94001235A (en) | 1996-04-10 |
| RU2084064C1 true RU2084064C1 (en) | 1997-07-10 |
Family
ID=20151483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94001235A RU2084064C1 (en) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | Combined three-phase load protective device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2084064C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463693C2 (en) * | 2008-02-15 | 2012-10-10 | Абб Текнолоджи Лтд | Standalone self-powered numerically controlled relay |
-
1994
- 1994-01-14 RU RU94001235A patent/RU2084064C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Фазочувствительное устройство защиты трехфазных электродвигателей. ФУЗ-М. ТО и ИЭ - техничческое описание и инструкция по эксплуатации. - 1989, с. 8, 1989, рис.1, с. 3. 2. Автоматы защиты электородвигателей АЗДМ. Руководство по эксплуатации. 1982, с. 16, рис.7, с. 15. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463693C2 (en) * | 2008-02-15 | 2012-10-10 | Абб Текнолоджи Лтд | Standalone self-powered numerically controlled relay |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94001235A (en) | 1996-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5793596A (en) | Floating positive circuit breaker | |
| US7408755B1 (en) | Advanced inrush/transient current limit and overload/short circuit protection method and apparatus for DC voltage power supply | |
| US5030844A (en) | DC power switch with inrush prevention | |
| JPH06303728A (en) | Overcurrent protective circuit for battery | |
| US4736264A (en) | Primary switched-mode power supply unit | |
| JPS62285615A (en) | Ac circuit breaker | |
| RU2084064C1 (en) | Combined three-phase load protective device | |
| US4001648A (en) | Ground fault detector | |
| Solangi et al. | Selective Coordination of GaN-Based Solid State Circuit Breakers | |
| KR19990083573A (en) | Delay circuit | |
| RU2091950C1 (en) | Gear for combined protection of three-phase loads | |
| CN112787368A (en) | Current limiting circuit | |
| KR890002923A (en) | Circuit breaker | |
| KR860002721Y1 (en) | Leakage breaker | |
| RU2118029C1 (en) | Three-phase load protective gear | |
| US11381193B2 (en) | Embedded electronic motor disconnect | |
| JPS6331418A (en) | Circuit breaker | |
| EP4336701A1 (en) | Battery inrush and outrush current limiting | |
| RU1786479C (en) | Electric circuit protection device | |
| JP3319906B2 (en) | Circuit breaker with open phase protection | |
| RU2300836C1 (en) | Three-phase motor unbalance protection device | |
| JPS58364Y2 (en) | Tripping circuit for circuit breakers | |
| SU1418677A1 (en) | Protected power supply system | |
| RU2137276C1 (en) | Overcurrent protective gear for ac installations | |
| RU2153750C1 (en) | Device for overcurrent protection of a c electric installation |