RU2153750C1

RU2153750C1 - Device for overcurrent protection of a c electric installation

Info

Publication number: RU2153750C1
Application number: RU99100502A
Authority: RU
Inventors: В.В. Кочетков; Д.И. Тимофеев
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Контактор"
Priority date: 1999-01-05
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2000-07-27

Abstract

FIELD: electrical engineering, protection of A C electric installations against short-circuits, overcurrent tripping mechanisms for automatic switches. SUBSTANCE: proposed device has current transformers, rectifier, measurement element and actuator. Technical objective of invention consists in suppression of dependence of time lag during short-circuit on type of abnormal condition ( single-, double-, three-phase ) and value of current, in improvement of conditions for matching of selectivity stages in protected installation, in increased noise immunity and reliability of device without current and time reset ratios. EFFECT: expanded application field of device. 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для защиты электроустановок переменного тока от коротких замыканий и может быть применено в расцепителях максимального тока автоматических выключателей. The invention relates to electrical engineering, is intended to protect AC electrical installations from short circuits and can be used in overcurrent releases of circuit breakers.

Известны устройства для максимальной токовой защиты электроустановок переменного тока от сверхтоков, в том числе от перегрузок и коротких замыканий, основными элементами которых являются трансформаторы тока, выпрямитель, измерительный элемент, выполненный в виде порогового органа, времязадающего органа и выходного органа, и исполнительный элемент, например устройство [1] . Для устранения зависимости выдержки времени от вида ненормального режима (однофазный, двухфазный или трехфазный) в этом устройстве на входе порогового органа установлен конденсатор фильтра, напряжение на котором пропорционально наибольшему току в проводах защищаемой сети. Емкость этого конденсатора выбирается из условий сохранения сработанного состояния порогового органа до прихода нового сигнала от этого провода защищаемой сети через период или полпериода частоты питающей сети. В результате заряд времязадающего конденсатора во времязадающем органе продолжается еще некоторое время после того, как режим в сети нормализовался. Это затрудняет условия селективного отключения, что является недостатком устройства. Known devices for the maximum current protection of electrical installations of alternating current against overcurrents, including overloads and short circuits, the main elements of which are current transformers, a rectifier, a measuring element made in the form of a threshold organ, a timing element and an output organ, and an actuator, for example device [1]. To eliminate the dependence of the time delay on the type of abnormal mode (single-phase, two-phase or three-phase), a filter capacitor is installed at the input of the threshold organ in this device, the voltage at which is proportional to the highest current in the wires of the protected network. The capacity of this capacitor is selected from the conditions for maintaining the triggered state of the threshold organ until a new signal arrives from this wire of the protected network after a period or half period of the frequency of the supply network. As a result, the charge of the time-setting capacitor in the time-setting organ continues for some time after the mode in the network has normalized. This complicates the conditions for selective shutdown, which is a disadvantage of the device.

В устройстве [2] для повышения быстродействия по возврату напряжение на конденсаторах фильтра ограничивается диодами, для чего дополнительно введены два разнополярных источника тока, что усложняет устройство и лишь частично устраняет недостаток устройства [1]. In the device [2], to increase the speed of returning, the voltage on the filter capacitors is limited by diodes, for which two two-pole current sources are additionally introduced, which complicates the device and only partially eliminates the disadvantage of the device [1].

Наиболее близким к предлагаемому является устройство [3], схема которого приведена на фиг.1. Closest to the proposed is a device [3], a diagram of which is shown in figure 1.

Оно содержит трансформаторы тока 1, трехфазный двухполупериодный выпрямитель 2, входы которого соединены с трансформаторами тока 1, а выходы - со входами измерительного элемента 3, и исполнительный элемент 4, состоящий из электромагнита 5 и по крайней мере одного тиристора 6, цепь управления которого связана с выходом измерительного элемента 3, выполненного в виде стабилизатора напряжения 7, первого 8, второго 9, третьего 10, четвертого 11 и пятого 12 делителей напряжения на резисторах, первого 13 и второго 14 компараторов, времязадающего органа 15 и выходного органа 16, причем первый вход измерительного элемента 3 образован первым входом-выходом стабилизатора 7, к которому подключена общая шина 17 устройства, второй вход измерительного элемента 3 образован вторым входом стабилизатора 7, к которому подключен также первый вывод первого делителя напряжения 8, второй выход стабилизатора 7 образует шину стабилизированного напряжения 18, к которой подключены первые выводы второго 9, четвертого 11 делителей напряжения и первые выводы питания первого 13 и второго 14 компараторов, к общей шине 17 - вторые выводы первого 8, второго 9, четвертого 11 делителей напряжения и вторые выводы питания первого 13 и второго 14 компараторов, средние точки первого 8 и второго 9 делителей напряжения соединены со входами первого компаратора 13, средняя точка третьего делителя напряжения 10 соединена с базой транзистора 19 времязадающего органа 15, в котором первые выводы времязадающего резистора 20 и времязадающего конденсатора 21 связаны с первым входом второго компаратора 14, к выходу которого подключен первый вывод пятого делителя напряжения 12, средняя точка которого подключена к базе транзистора 22 выходного органа 16, второй вывод времязадающего конденсатора 21 соединен с общей шиной 17, первый вывод третьего делителя напряжения 10 связан с эмиттером транзистора 19 времязадающего органа 15, а второй выход пятого делителя напряжения 12 - с эмиттером транзистора 22 выходного органа 16. Первый вывод третьего делителя напряжения 10 подключен к шине стабилизированного питания 18, второй его вывод - к выходу первого компаратора 13, коллектор транзистора 19 времязадающего органа 15 - ко второму и третьему выводам времязадающего резистора 20, средняя точка четвертого делителя напряжения 11 - ко второму входу второго компаратора 14, эмиттер транзистора 22 выходного органа 16 - к шине стабилизированного питания 18, его коллектор - к первому выводу обмотки реле 23, второй вывод которой - к общей шине 17, а контакт 24 реле 23 образует выход измерительного элемента 3. It contains current transformers 1, a three-phase half-wave rectifier 2, the inputs of which are connected to current transformers 1, and the outputs are connected to the inputs of the measuring element 3, and an actuating element 4, consisting of an electromagnet 5 and at least one thyristor 6, whose control circuit is connected to the output of the measuring element 3, made in the form of a voltage stabilizer 7, first 8, second 9, third 10, fourth 11 and fifth 12 voltage dividers across the resistors, the first 13 and second 14 comparators, timing element 15 and an output organ 16, wherein the first input of the measuring element 3 is formed by the first input-output of the stabilizer 7, to which the common bus 17 of the device is connected, the second input of the measuring element 3 is formed by the second input of the stabilizer 7, to which the first output of the first voltage divider 8 is connected, the second output stabilizer 7 forms a stabilized voltage bus 18, to which the first leads of the second 9, fourth 11 voltage dividers and the first power leads of the first 13 and second 14 comparators are connected, to the common bus 17 - W the first conclusions of the first 8, second 9, fourth 11 voltage dividers and second power leads of the first 13 and second 14 comparators, the midpoints of the first 8 and second 9 voltage dividers are connected to the inputs of the first comparator 13, the midpoint of the third voltage divider 10 is connected to the base of the transistor 19 the timing unit 15, in which the first terminals of the timing resistor 20 and the timing capacitor 21 are connected to the first input of the second comparator 14, the first terminal of the fifth voltage divider 12 is connected to the output thereof, the midpoint connected to the base of the transistor 22 of the output organ 16, the second output of the timing capacitor 21 is connected to a common bus 17, the first output of the third voltage divider 10 is connected to the emitter of the transistor 19 of the timing organ 15, and the second output of the fifth voltage divider 12 is connected to the emitter of the output organ transistor 22 16. The first output of the third voltage divider 10 is connected to the stabilized power supply bus 18, its second output to the output of the first comparator 13, the collector of the transistor 19 of the timing device 15 to the second and third conclusions timing resistor 20, the middle point of the fourth voltage divider 11 to the second input of the second comparator 14, the emitter of the transistor 22 of the output organ 16 to the stabilized power supply bus 18, its collector to the first output of the relay winding 23, the second output of which is to the common bus 17, and the contact 24 of the relay 23 forms the output of the measuring element 3.

В этом устройстве [3] устранен недостаток по большому времени возврата, присущий устройствам [1, 2], т.к. на входе порогового органа, которым является компаратор 13, емкости отсутствуют. Коэффициент возврата по току также близок к единице, т.к. в компараторе 13 отсутствуют обратные связи. Но в этом устройстве выдержка времени при коротком замыкании зависит от величины тока, что затрудняет условия согласования ступеней селективности в защищаемой установке. Зависимость выдержки времени от тока поясняют диаграммы на фиг. 2. Как видно из диаграмм а), б) и в), при токе I₂ > I₁ растет время, в течение которого компаратор находится в сработанном состоянии и на его выходе присутствует напряжение U_k. В эти моменты времени открыт транзистор 19, и происходит заряд конденсатора 21, а в паузах он медленно разряжается. В результате напряжение U_c на конденсаторе (диаграмма г) при большом токе раньше достигает величины опорного напряжения, и компаратор 14 срабатывает за время T₂ < T₁, что не всегда приемлемо по условиям селективности отключения токов короткого замыкания.This device [3] eliminated the disadvantage of a large return time inherent in devices [1, 2], because at the entrance of the threshold organ, which is the comparator 13, there are no capacities. The current return coefficient is also close to unity, because in the comparator 13 there are no feedbacks. But in this device, the time delay during a short circuit depends on the current value, which complicates the conditions for matching the selectivity levels in the protected installation. The time delay versus current is illustrated in the diagrams in FIG. 2. As can be seen from diagrams a), b) and c), at a current I ₂ > I ₁ , the time increases during which the comparator is in the tripped state and voltage U _{k is} present at its output. At these times, the transistor 19 is open, and the capacitor 21 is charged, and in pauses it is slowly discharged. As a result, the voltage U _c on the capacitor (diagram d) at high current reaches the reference voltage before, and the comparator 14 is activated during the time T ₂ <T ₁ , which is not always acceptable under the conditions of selectivity for disconnecting short-circuit currents.

В устройстве [3] трансформаторы тока установлены только в двух фазах защищаемой электроустановки, что не всегда допустимо и ограничивает область применения данного устройства. При установке же третьего трансформатора тока появляется зависимость выдержки времени при коротком замыкании от вида ненормального режима (однофазный, двухфазный, трехфазный). Как видно из диаграмм д), е) и ж), в случае трехфазного короткого замыкания выдержка времени T₃ < T₂ < T₁, что также является недостатком. Наличие в выходном органе 16 устройства [3] реле 23 с контактом 24 в цепи управления тиристора 6 снижает надежность и помехозащищенность.In the device [3] current transformers are installed only in two phases of the protected electrical installation, which is not always permissible and limits the scope of this device. When installing the third current transformer, the dependence of the time delay during a short circuit on the type of abnormal mode appears (single-phase, two-phase, three-phase). As can be seen from the diagrams e), e) and g), in the case of a three-phase short circuit, the delay time T ₃ <T ₂ <T ₁ , which is also a disadvantage. The presence in the output organ 16 of the device [3] relay 23 with a contact 24 in the control circuit of the thyristor 6 reduces the reliability and noise immunity.

Задача предлагаемого устройства - устранить зависимость выдержки времени при коротком замыкании от вида ненормального режима и величин тока, улучшить условия согласования ступеней селективности в защищаемой установке, повысить помехозащищенность и надежность устройства без снижения коэффициентов возврата по току и времени и расширить область его применения. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройство для максимальной токовой защиты электроустановки переменного тока, содержащее трансформаторы тока, трехфазный двухполупериодный выпрямитель, входы которого соединены с трансформаторами тока, а выходы - со входами измерительного элемента, и исполнительный элемент, состоящий из электромагнита и по крайней мере одного тиристора, цепь управления которого связана с выходом измерительного элемента, выполненного в виде стабилизатора напряжения, первого, второго, третьего, четвертого и пятого делителей напряжения на резисторах, первого и второго компараторов, времязадающего органа и выходного органа, в котором первый вход измерительного элемента образован первым входом-выходом стабилизатора, к которому подключена общая шина устройства, второй вход измерительного элемента образован вторым входом стабилизатора напряжения, к которому подключен также первый вывод первого делителя напряжения, второй выход стабилизатора образует шину стабилизированного напряжения, к которой подключены первые выводы второго, четвертого делителей напряжения и первые выводы питания первого и второго компараторов, к общей шине - вторые выводы первого, второго, четвертого делителей напряжения и вторые выводы питания первого и второго компараторов, средние точки первого и второго делителей напряжения соединены со входами первого компаратора, средняя точка третьего делителя напряжения соединена с базой транзистора времязадающего органа, в котором первые выводы времязадающего резистора и времязадающего конденсатора связаны с первым входом второго компаратора, к выходу которого подключен первый вывод пятого делителя напряжения, средняя точка которого подключена к базе транзистора выходного органа, второй вывод времязадающего конденсатора соединен с общей шиной, первый вывод третьего делителя напряжения связан с эмиттером транзистора времязадающего органа, а второй вывод пятого делителя напряжения - с эмиттером транзистора выходного органа, в измерительный элемент дополнительно введены триггер Шмидта с входной логикой 2И-НЕ, инвертор, шесть диодов, конденсатор, шестой делитель напряжения на резисторах и четыре резистора, выход первого компаратора подключен к первым выводам первого и второго диодов, второй вывод первого диода - к первым выводам конденсатора, первого резистора и объединенным входам триггера, второй выход второго диода - ко входу инвертора и первому выводу второго резистора, первые выводы питания триггера и инвертора, первые выводы третьего резистора и шестого делителя напряжения, второй и третий выводы времязадающего резистора времязадающего органа - к шине стабилизированного питания, вторые выводы первого и второго резисторов, конденсаторов, питания триггера и инвертора и эмиттер транзистора времязадающего органа - к общей шине, общая точка времязадающего резистора и времязадающего конденсатора времязадающего органа - к первым выводам третьего и четвертого диодов, вторые выводы третьего диода и третьего резистора - к коллектору транзистора времязадающего органа, второй вывод третьего делителя напряжения - к выходу триггера, второй вывод четвертого диода - к средней точке четвертого делителя напряжения, второй вывод шестого делителя напряжения - к выходу инвертора, средняя точка шестого делителя напряжения - ко второму входу второго компаратора и к первому выводу четвертого резистора, второй вывод которого через пятый диод подключен к выходу второго компаратора, первый вход второго компаратора через шестой диод подключен к эмиттеру транзистора выходного органа, а коллектор этого транзистора образует выход измерительного элемента. The objective of the proposed device is to eliminate the dependence of the time delay during a short circuit on the type of abnormal mode and current values, improve the conditions for matching selectivity levels in the protected installation, increase the noise immunity and reliability of the device without reducing the current and time return coefficients and expand its scope. The solution to this problem is ensured by the fact that the device for maximum current protection of an electrical installation of alternating current, containing current transformers, a three-phase two-half-wave rectifier, the inputs of which are connected to current transformers, and the outputs - to the inputs of the measuring element, and an actuating element consisting of an electromagnet and at least at least one thyristor, the control circuit of which is connected with the output of the measuring element, made in the form of a voltage stabilizer, the first, second, third, even the fourth and fifth voltage dividers across the resistors, the first and second comparators, the timing element and the output organ, in which the first input of the measuring element is formed by the first input-output of the stabilizer, to which the common bus of the device is connected, the second input of the measuring element is formed by the second input of the voltage stabilizer, to to which the first output of the first voltage divider is also connected, the second output of the stabilizer forms a stabilized voltage bus, to which the first conclusions of the second are connected, fourth voltage dividers and the first power leads of the first and second comparators, to the common bus - the second leads of the first, second, fourth voltage dividers and second power leads of the first and second comparators, the midpoints of the first and second voltage dividers are connected to the inputs of the first comparator, the midpoint of the third the voltage divider is connected to the base of the transistor of the timing device, in which the first terminals of the timing resistor and the timing capacitor are connected to the first input of the second comparator, the output of which is connected to the first output of the fifth voltage divider, the middle point of which is connected to the base of the output organ transistor, the second output of the timing capacitor is connected to a common bus, the first output of the third voltage divider is connected to the emitter of the transistor of the timing organ, and the second output of the fifth voltage divider to the emitter of the transistor output organ, a Schmidt trigger with input logic 2I-NOT, an inverter, six diodes, a capacitor, a sixth voltage divider resistors and four resistors, the output of the first comparator is connected to the first terminals of the first and second diodes, the second terminal of the first diode is connected to the first terminals of the capacitor, the first resistor and the combined trigger inputs, the second output of the second diode is connected to the inverter input and the first terminal of the second resistor, the first conclusions trigger and inverter power supply, the first conclusions of the third resistor and the sixth voltage divider, the second and third conclusions of the timing resistor of the timing authority to the stabilized power bus, the second conclusions of the first and the second resistors, capacitors, trigger and inverter power and the emitter of the transistor of the timing device to the common bus, the common point of the timing resistor and the timing capacitor of the timing body to the first terminals of the third and fourth diodes, the second terminals of the third diode and third resistor to the collector of the transistor of the timing device , the second terminal of the third voltage divider is to the trigger output, the second terminal of the fourth diode is to the midpoint of the fourth voltage divider, the second terminal of the sixth voltage divider - to the inverter output, the middle point of the sixth voltage divider - to the second input of the second comparator and to the first output of the fourth resistor, the second output of which through the fifth diode is connected to the output of the second comparator, the first input of the second comparator through the sixth diode is connected to the emitter of the output organ transistor, and the collector of this transistor forms the output of the measuring element.

Схема предлагаемого устройства приведена на фиг.3. Оно содержит трансформаторы тока 1, трехфазный двухполупериодный выпрямитель 2, входы которого соединены с трансформаторами тока 1, а выходы - со входами измерительного элемента 3, и исполнительный элемент 4, состоящий из электромагнита 5 и тиристора 6, цепь управления которого связана с выходом измерительного элемента 3. Измерительный элемент 3 выполнен в виде стабилизатора напряжения 7, первого 8, второго 9, третьего 10, четвертого 11 и пятого 12 делителей напряжения на резисторах, первого 13 и второго 14 компараторов, времязадающего органа 15 и выходного органа 16. Первый вход измерительного элемента 3 образован первым входом-выходом стабилизатора 7, к которому подключена общая шина устройства 17; второй вход измерительного элемента 3 образован вторым входом стабилизатора 7, к которому подключен также первый вывод первого делителя напряжения 8; второй вход стабилизатора 7 образует шину стабилизированного напряжения 18, к которой подключены первые выводы второго 9, четвертого 11 делителей напряжений и первые выводы питания первого 13 и второго 14 компараторов; к общей шине 17 подключены вторые выводы первого 8, второго 9, четвертого 11 делителей напряжения и вторые выводы питания первого 13 и второго 14 компараторов; средние точки первого 8 и второго 9 делителей напряжения соединены со входами первого компаратора 13; средняя точка третьего делителя напряжения 10 соединена с базой транзистора 19 времязадающего органа 15, в котором первые выводы времязадающего резистора 20 и времязадающего конденсатора 21 связаны с первым входом второго компаратора 14, к выходу которого подключен первый вывод пятого делителя напряжения 12, средняя точка которого подключена к базе транзистора 22, а второй вывод пятого делителя напряжения 12 соединен с эмиттером транзистора 22 выходного органа 16. Кроме того, устройство содержит триггер Шмидта 25 с входной логикой 2И-НЕ, инвертор 26, первый 27, второй 28, третий 29, четвертый 30, пятый 31 и шестой 32 диоды, конденсатор 33, шестой делитель напряжения 34 на резисторах и резисторы - первый 35, второй 36, третий 37 и четвертый 38; выход первого компаратора 13 подключен к первым выводам первого 27 и второго 28 диодов, второй вывод первого диода 27 - к первым выводам конденсатора 33, первого резистора 35 и объединенным входам триггера 25, второй вывод второго диода 28 - ко входу инвертора 26 и первому выводу второго резистора 36; первые выводы питания триггера 25 и инвертора 26, первые выводы третьего резистора 37 и шестого делителя напряжения 34, второй и третий выводы времязадающего резистора 20 времязадающего органа 15 подключены к шине 18 стабилизированного напряжения; вторые выводы первого 35 и второго 36 резисторов, конденсатора 33, питания триггера 25 и инвертора 26, эмиттер транзистора 19 времязадающего органа 15 подключены к общей шине 17, общая точка времязадающего резистора 20 и времязадающего конденсатора 21 времязадающего органа 15 - к первым выводам третьего 29 и четвертого 30 диодов, вторые выводы третьего диода 29 и третьего резистора 37 - к коллектору транзистора 19 времязадающего органа 15, второй вывод третьего делителя напряжения 10 - к выходу триггера 25, второй вывод четвертого диода 30 - к средней точке четвертого делителя напряжения 11, второй вывод шестого делителя напряжения 34 - к выходу инвертора 26, средняя точка десятого делителя напряжения 34 - ко второму входу второго компаратора 14 и к первому выводу четвертого резистора 38, второй вывод которого через пятый диод 31 подключен к выходу второго компаратора 14, первый вход второго компаратора 14 через шестой диод 32 подключен к эмиттеру транзистора 22 выходного органа 16, а коллектор транзистора 22 образует выход измерительного элемента 3. The scheme of the proposed device is shown in figure 3. It contains current transformers 1, a three-phase half-wave rectifier 2, the inputs of which are connected to current transformers 1, and the outputs are connected to the inputs of the measuring element 3, and the actuating element 4, consisting of an electromagnet 5 and thyristor 6, whose control circuit is connected to the output of the measuring element 3 The measuring element 3 is made in the form of a voltage stabilizer 7, first 8, second 9, third 10, fourth 11 and fifth 12 voltage dividers across the resistors, the first 13 and second 14 comparators, timing device 15 and output the bottom of the body 16. The first input of the measuring element 3 is formed by the first input-output of the stabilizer 7, which is connected to a common bus device 17; the second input of the measuring element 3 is formed by the second input of the stabilizer 7, to which is also connected the first output of the first voltage divider 8; the second input of the stabilizer 7 forms a stabilized voltage bus 18, to which are connected the first terminals of the second 9, fourth 11 voltage dividers and the first power leads of the first 13 and second 14 comparators; to the common bus 17 are connected the second terminals of the first 8, second 9, fourth 11 voltage dividers and second power leads of the first 13 and second 14 comparators; the midpoints of the first 8 and second 9 voltage dividers are connected to the inputs of the first comparator 13; the midpoint of the third voltage divider 10 is connected to the base of the transistor 19 of the timing device 15, in which the first terminals of the timing resistor 20 and the timing capacitor 21 are connected to the first input of the second comparator 14, to the output of which is connected the first terminal of the fifth voltage divider 12, the middle point of which is connected to the base of the transistor 22, and the second output of the fifth voltage divider 12 is connected to the emitter of the transistor 22 of the output organ 16. In addition, the device contains a Schmidt trigger 25 with input logic 2I-NOT, inverter 26, first 27, second 28, third 29, fourth 30, fifth 31 and sixth 32 diodes, capacitor 33, sixth voltage divider 34 through resistors and resistors - first 35, second 36, third 37 and fourth 38; the output of the first comparator 13 is connected to the first terminals of the first 27 and second 28 diodes, the second terminal of the first diode 27 to the first terminals of the capacitor 33, the first resistor 35 and the combined inputs of the trigger 25, the second terminal of the second diode 28 to the input of the inverter 26 and the first terminal of the second resistor 36; the first leads of the trigger 25 and the inverter 26, the first leads of the third resistor 37 and the sixth voltage divider 34, the second and third leads of the timing resistor 20 of the timing member 15 are connected to the stabilized voltage bus 18; the second terminals of the first 35 and second 36 resistors, the capacitor 33, the power of the trigger 25 and the inverter 26, the emitter of the transistor 19 of the timing element 15 are connected to a common bus 17, the common point of the timing resistor 20 and the timing capacitor 21 of the timing element 15 are connected to the first terminals of the third 29 and the fourth 30 diodes, the second terminals of the third diode 29 and the third resistor 37 to the collector of the transistor 19 of the timing device 15, the second terminal of the third voltage divider 10 to the output of the trigger 25, the second terminal of the fourth diode 30 to the middle point of the four the second voltage divider 11, the second output of the sixth voltage divider 34 - to the output of the inverter 26, the middle point of the tenth voltage divider 34 - to the second input of the second comparator 14 and to the first output of the fourth resistor 38, the second output of which through the fifth diode 31 is connected to the output of the second comparator 14, the first input of the second comparator 14 through the sixth diode 32 is connected to the emitter of the transistor 22 of the output organ 16, and the collector of the transistor 22 forms the output of the measuring element 3.

При нормальном режиме электроустановки напряжения на выходе выпрямителя 2, делителе 8 и входе компаратора 13 недостаточно для срабатывания последнего, на его выходе напряжение низкого уровня; конденсатор 33 разряжен; на выходе триггера 25 напряжение высокого уровня; транзистор 19 открыт и шунтирует конденсатор 21; на входе инвертора 26 напряжение низкого уровня, а на его выходе напряжение высокого уровня; напряжение на первом входе компаратора 14 низкого уровня, на втором входе высокого уровня, на выходе высокого уровня; транзистор 22 и тиристор 6 закрыты. In the normal mode of electrical installation, the voltage at the output of the rectifier 2, the divider 8 and the input of the comparator 13 is not enough for the latter to operate, the output voltage is low; the capacitor 33 is discharged; the output of the trigger 25 is a high level voltage; transistor 19 is open and shunts capacitor 21; at the input of the inverter 26 low voltage, and at its output a high level voltage; the voltage at the first input of the low level comparator 14, at the second high level input, at the high level output; transistor 22 and thyristor 6 are closed.

При возникновении в электроустановке короткого замыкания возрастают вторичный ток трансформаторов тока 1 и напряжение на выходе выпрямителя 2. Напряжение в средней точке делителя 8 в течение той или иной доли полупериода превышает напряжение в средней точке делителя 9. В эти моменты времени на выходе компаратора 13 напряжение высокого уровня; конденсатор 33 быстро заряжается до напряжения на шине 18; перебрасывается триггер 25, закрывается транзистор 19, конденсатор 21 заряжается через резистор 20; в эти же моменты времени на выходе инвертора 26 напряжение низкого уровня, в результате чего напряжение на втором входе компаратора 14 снижается до напряжения в средней точке делителя 34, выводы которого оказываются включенными между шинами 17 и 18. Если в один из этих моментов напряжение на конденсаторе 21 превысит напряжение в средней точке делителя 34, напряжение высокого уровня на выходе компаратора 14 сменится на напряжение низкого уровня, в результате чего откроется транзистор 22. Конденсатор 21 будет разряжаться через диод 32, открытый транзистор 22 и управляющий вход тиристора 6; тиристор 6 откроется, подав питание на электромагнит 5; произойдет отключение поврежденной электроустановки. When a short circuit occurs in the electrical installation, the secondary current of current transformers 1 and the voltage at the output of the rectifier 2 increase. The voltage at the midpoint of the divider 8 during one or another fraction of the half-cycle exceeds the voltage at the midpoint of the divider 9. At these times, the voltage of the comparator 13 level; the capacitor 33 is quickly charged to a voltage on the bus 18; trigger 25 is transferred, transistor 19 is closed, capacitor 21 is charged through resistor 20; at the same time, the output of the inverter 26 low voltage, resulting in a voltage at the second input of the comparator 14 is reduced to a voltage at the midpoint of the divider 34, the conclusions of which are turned on between the buses 17 and 18. If at one of these moments the voltage on the capacitor 21 will exceed the voltage at the midpoint of the divider 34, the high level voltage at the output of the comparator 14 will change to a low level voltage, as a result of which the transistor 22 will open. The capacitor 21 will be discharged through the diode 32, open transi side 22 and the control input of the thyristor 6; thyristor 6 will open by applying power to the electromagnet 5; a shutdown of the damaged electrical installation will occur.

Конденсатор 33, быстро заряжающийся до напряжения высокого уровня на выходе компаратора 13, медленно разряжается через резистор 35, удерживая триггер 25 в состоянии низкого выходного напряжения в течение времени, превышающего половину периода сетевого напряжения, даже при отсутствии напряжения высокого уровня на выходе компаратора 13. В результате этого заряд конденсатора 21 происходит не импульсно, а постоянно, т.е. не зависит ни от длительности, ни от частоты следования импульсов на выходе компаратора 13, а следовательно, выдержка времени при коротком замыкании не зависит ни от величины тока короткого замыкания, ни от вида ненормального режима, что улучшает условия согласования ступеней селективности в защищаемой установке и расширяет область применения устройства. The capacitor 33, quickly charging to a high level voltage at the output of the comparator 13, is slowly discharged through the resistor 35, holding the trigger 25 in a state of low output voltage for a time exceeding half the period of the mains voltage, even in the absence of a high level voltage at the output of the comparator 13. V As a result of this, the charge of the capacitor 21 does not occur continuously, but continuously, i.e. does not depend on the duration or frequency of the pulses at the output of the comparator 13, and therefore, the time delay during a short circuit does not depend either on the magnitude of the short circuit current or on the type of abnormal mode, which improves the conditions for matching selectivity steps in a protected installation and expands scope of the device.

Если короткое замыкание в защищаемой электроустановке будет ликвидировано до окончания установленной выдержки времени, конденсатор 33 может еще в течение полупериода удерживать триггер 25 в состоянии низкого уровня выходного напряжения, транзистор 19 будет закрыт, заряд времязадающего конденсатора 21 - продолжаться. Но на выходе компаратора 13 и входе инвертора 26 импульсов уже не будет, напряжение в средней точке делителя 34 и связанном с ней входе компаратора 14 будет равно напряжению на шине стабилизированного напряжения 18. Конденсатор 21 не может зарядиться до этого напряжения, т.к. его заряд ограничен открывающимся диодом 30 до напряжения в средней точке делителя 11. If the short circuit in the protected electrical installation is eliminated before the end of the set time delay, the capacitor 33 can still hold the trigger 25 in a state of low output voltage for a half period, the transistor 19 will be closed, the charge of the timing capacitor 21 will continue. But there will be no pulses at the output of the comparator 13 and the input of the inverter 26, the voltage at the midpoint of the divider 34 and the input of the comparator 14 connected to it will be equal to the voltage on the stabilized voltage bus 18. The capacitor 21 cannot be charged to this voltage, because its charge is limited by the opening diode 30 to a voltage at the midpoint of the divider 11.

Это исключает возможность срабатывания компаратора 14, выходного органа 16 и исполнительного элемента 4 и делает коэффициенты возврата устройства по току и по времени близкими к единице. This eliminates the possibility of triggering the comparator 14, the output organ 16 and the actuator 4 and makes the return coefficients of the device current and time close to unity.

Цепочка из диода 31 и резистора 38 расширяет длительность импульса, подаваемого на управляющий вход исполнительного элемента 4, что повышает надежность срабатывания устройства. A chain of diode 31 and resistor 38 extends the duration of the pulse supplied to the control input of the actuator 4, which increases the reliability of the operation of the device.

Отсутствие контактов в цепи управления исполнительного элемента и надежное запирание компаратора 14 в моменты, когда отсутствуют импульсы на выходах компаратора 13 и инвертора 26, обеспечивают хорошую помехозащищенность устройства. The absence of contacts in the control circuit of the actuator and the reliable locking of the comparator 14 at times when there are no pulses at the outputs of the comparator 13 and inverter 26 provide good noise immunity of the device.

Источники информации
1. А.С.СССР N 103252, кл. 21с, 68/01, 68/60, 1964 г.Sources of information
1. A.S.SSSR N 103252, class. 21c, 68/01, 68/60, 1964

2. А.С.СССР N 1394310, H 02 H 3/08, 1900 г. 2. A.S.SSSSR N 1394310, H 02 H 3/08, 1900

3. А.С.СССР N 1808163 A3, H 02 H 3/08, 1993 г. 3. A.S.SSSR N 1808163 A3, H 02 H 3/08, 1993

Claims

A device for maximum current protection of an electrical installation of alternating current, containing current transformers, a three-phase two-half-wave rectifier, the inputs of which are connected to current transformers, and the outputs - to the inputs of the measuring element, and an actuating element consisting of an electromagnet and at least one thyristor, the control circuit of which is connected with the output of the measuring element, made in the form of a voltage stabilizer, the first, second, third, fourth and fifth voltage dividers on the resistors, p the first and second comparators, the timing element and the output organ, wherein the first input of the measuring element is formed by the first input-output of the voltage regulator to which the common bus of the device is connected, the second input of the measuring element is formed by the second input of the voltage regulator, which is also connected to the first output of the first voltage divider , the second output of the voltage stabilizer forms a stabilized voltage bus, to which the first conclusions of the second, fourth voltage dividers are connected and the first power leads of the first and second comparators, to the common bus - the second leads of the first, second, fourth voltage dividers and the second power leads of the first and second comparators, the midpoints of the first and second voltage dividers are connected to the inputs of the first comparator, the midpoint of the third voltage divider is connected to the base of the transistor of the timing element, in which the first terminals of the timing resistor and the timing capacitor are connected to the first input of the second comparator, to the output of which the first the output of the fifth voltage divider, the middle point of which is connected to the base of the transistor of the output organ, the second output of the time-varying capacitor is connected to a common bus, the first output of the third voltage divider is connected to the emitter of the transistor of the time-varying organ, and the second output of the fifth voltage divider is connected to the emitter of the output organ transistor by the fact that a Schmidt trigger with input logic 2 AND - NOT, an inverter, six diodes, a capacitor, a sixth voltage divider across resistors is additionally introduced into the measuring element and four resistors, the output of the first comparator is connected to the first terminals of the first and second diodes, the second terminal of the first diode is connected to the first terminals of the capacitor, the first resistor and the combined inputs of the Schmidt trigger, the second terminal of the second diode is connected to the input of the inverter and the first terminal of the second resistor, the first conclusions trigger and inverter power supply, the first conclusions of the third resistor and the sixth voltage divider, the second and third conclusions of the timing resistor of the timing authority to the stabilized voltage bus, the second conclusions of the first and of resistors, a capacitor, a trigger and an inverter power supply and an emitter of a transistor of a timing device to a common bus, a common point of a timing resistor and a timing capacitor of a timing device to the first terminals of the third and fourth diodes, second terminals of a third diode and a third resistor to the collector of the transistor of the timing device , the second terminal of the third voltage divider is to the trigger output, the second terminal of the fourth diode is to the midpoint of the fourth voltage divider, the second terminal of the sixth voltage divider ia - to the inverter output, the middle point of the sixth voltage divider - to the second input of the second comparator and to the first output of the fourth resistor, the second output of which through the fifth diode is connected to the output of the second comparator, the first input of the second comparator through the sixth diode is connected to the emitter of the output organ transistor, and the collector of this transistor forms the output of the measuring element.