SU1339727A1 - Устройство дл зищиты трехфазной электроустановки от неполнофазного режима - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к релейной защите. Цель изобретени  - повьшение надежности путем исключени  ложных срабатываний при изменени х напр жени  трехфазной сети, св занных с изменени ми частоты сети при глубоком частотном регулировании. Это достигаетс  тем, что при снижении фазного напр жени  или асимметрии фаз на выходе трехфазного выпр мител  1 происходит периодическое снижение напр жени  . Однако напр жение на выходе преобразовател  12 частота - напр жение , приложенное к управл ющему входу преобразовател  8 напр жение - сопротивление, не измен етс . Это приводит к периодическому снижению напр жени  на светодиоде оптрона 5 ниже пороговой величины. Светодиод периодически гаснет и запирает фототранзистор оптрона 5. На коллекторе по вл етс  напр жение высокого уровн , что  вл етс  сигналом аварийного р ежима. 1 ил. (Л fД7Л. /-г. 00 х v| ю

Description

11339727

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к защите трехфазных частотно-регулируемых потребителей от неполнофаэных режимов питани  о ,

Цель изобретени  - повышение надежности защиты от Е1еполнофазных режимов питани  путем исключени  ложных срабатываний при изменени х напр  жени  питани  трехфазных потребите- ю лей, св занных с изменени ми частоты сети при глубоком частотном регулировании ,

На чертеже представлена схема устройства .15

Устройство содержит трехфазный од- нополупериодный выпр митель 1, выполненный на первом 2, втором 3 и третьем 4 диодах и подключенный входами к фазам А, В и С трехфазной сети, ре- 20 агирующий орган 5, выполненный в виде транзисторного оптрона, светодиод которого шунтирован первым резистором 6 и анодом подключен к выходу трехфазного выпр мител  1, а фототранзистор 25 первым выводом-коллектором,  вл ющимс  выходом устройства, через второй резистор 7 соединен с первым выводом дополнительного источника питани , а вторым выводом-эмиттером соединен 30 с вторым выводом этого источника, преобразователь 8 напр жение - сопротивление , выполненный на полевом тран зисторе 9, третьем 10 и четвертом 11 резисторах, преобразователь 12 частота - напр жение, содержащий три (по числу фаз трехфазной сети) интегрирующих элемента, первьй из которых состоит из четвертого диода 13, анодом подключенного к фазе А трехфазной сети, п того резистора 14, одним выводом соединенного с катодом диода 13, а вторым выводом,  вл ющимс  выходом первого интегрирующего элемента , через первый конденсатор 15, соединенный с нулевой точкой сети.

Второй и третий интегрирующие элементы , входами подключенные к фазам В и С трехфазной сети, состо т из п того диода 16, шестого резистора 17, второго конденсатора 18 и шестого диода 19, седьмого резистора 20 третьего конденсатора 21 соответст40

50

35

g н п л т л

венно, включенных аналогично диоду 13, резистору 14 и конденсатору 15, причем выходы первого, второго и третьего интегрирующих элементов соединены с анодами седьмого 22, восьмого 23 и дев того 24 диодов соответственно , катоды которых соединены в общую точку,  вл ющуюс  выходом преобразовател  12 частота - напр жение и соединенную с первым выводом третьего резистора 10,  вл ющимс  управл ющим входом преобразовател  8 напр жение - сопротивление, причем второй вывод резистора 10 соединен с первым выводом - затвором - полевого транзистора 9, второй вывод которого - исток - соединен с катодом све- тодиода оптрона 5, а третий вывод - сток - соединен через четвертый резистор 11 с первым выводом (затвором ) полевого транзистора 9 и с нулевой точкой сети,образованной восьмым 25, дев тым 26 и дес тым 27 резисторами , соединенными в звезду, к общей точке которых подключен переменный резистор 28.

Устройство работает следующим образом .

При номинальном напр жении в фазах А, В и С трехфазной сети напр жение между выходом вьшр мител  1 и нулевой точкой сети

и

БЫПР

и. + и

р

где Од - пр мое падение напр жени 

на светодиоде оптрона 5j и - падение напр жени  на преобразователе 8 напр жение - сопротивление.

р еобходимым и достаточным условием работы преобразовател  8 напр ж:ение - сопротивление  вл етс  линейна  зависимость его сопротивлени  от напр жени  на его управл ющем входе. Это условие может быть реализовано изменением сопротивлени  канала полевого транзистора при изменении напр жени  на его затворе. Простейшим примером схемной реализации преобразовател  напр жение - сопротивление, удовлетвор ющего приведенному условию его работы,  вл етс  схема, приведенна  на чертеже и содержаща  резистор 10, первый вьгеод которого  вл етс  управл ющим входом преобразовател  8 напр жение - сопротивление, а второй вывод соединен с затвором полевого транзистора 9, между стоком и затвором которого включен резистор 11, При этом падение напр жени  на преобразователе 8 напр жение - сопротивение Up есть падение напр жени 

между истоком и -стоком полевого транзистора 9.

Напр жение, регулирующее сопротивление преобразовател  8 напр жение - сопротивление, поступает на его управл ющий вход с выхода преобразовател  12 частота - напр жение, преобразующего частоту трехфазной сети в напр жение. При этом преобразователь 12 должен реагировать на изменени  частоты трехфазной сети (одновременн во всех фазах) и не должен реагировать на неполнофазные режимы трехфазной сети (например, на пропадание напр жени  в одной из фаз).

Простым примером реализации такой функции  вл етс  представленна  на чертеже схема преобразовател  12, содержаща  три интегрирующих элемента (по числу фаз трехфазной сети) каждый из которых включает в себ  диод, анодом подключенный к соответствующей фазе трехфазной сети (диоды 13, 16 и 19), резистор, первым выводом соединенный с катодом диода (резисторы 14, 17 и 20), и конденсатор, первым выводом соединенный со вторым выводом резистора,  вл ющимс  вторым выходом интегрирующего элемента, а вторым выводом - с нулевой точкой сети (конденсаторы 15, 18 и 21).

Выходы всех трех интегрирующих элементов через диоды 22-24 соединены в одну общую точку,  вл ющуюс  вы- 2g величине Up t JUp.

ходом преобразовател  12 частота - Параметры элементов схемы и преобразовател  12 частота - напр жение выбираютс  так, чтобы во всем диапазоне изменени  частоты и напр жени  сети обеспечивалось равенство

напр жение. Если при этом напр жение, соответствующее определенной частоте сети, поддерживаетс  на выходе хот 

бы одного интегрирующего элемента, это напр жение поддерживаетс  и на выходе преобразовател  12. Одновременное изменение частоты во всех трех фазах трехфазной сети вызывает соответствующее изменение напр жени  на выходе каждого из трех интегрирующих элементов и на выходе преобразовател  12 частота - напр жение. При необходимости повышени  точности преобразовател  12 вход ш;ие в его состав интегрирующие элементы могут быть выполнены электронными (например, на базе операционных усилителей).

При фиксированной частоте трехфазной сети напр жение на выходе преобразовател  12 частота - напр жение и„ const, приложенное к управл ющему входу преобразовател  напр жение - сопротивление, поддерживает

40

dU

еипр

/1и„

Тогда,

45

- бЫПр

и + Up ,

50

55

что позвол ет поддерживать неизменным пр мое падение напр жени  U, на све- тодиоде оптрона 5 и обеспечивает независимость работы устройства от изменений напр жени  трехфазной сети, св занных с изменени ми частоты сети при частотном регулировании.

При пропадании фазы напр жение , на выходе трехфазного выпр мител  1 периодически снижаетс  до нул  у что приводит к периодическому гашению светодиода оптрона 5, вызыпост  нным сопротивление последнего, вследствие чего Up const.

Параметры элементов схемы выбираютс  таким образом, чтобы обеспечивалось соотношение

и. 1

пор

где и

пор

- пороговое напр жение зажигани  светодиода. В этом случае светодиод оптрона 5 находитс  в излучающем состо нии, фототранзистор оптрона 5 насьщен и на

его коллекторе находитс  нулевой потенциал (уровень логического О).

При осуществлении частотного регулировани  и повьшении (снижении) частоты сети повьшшетс  (снижаетс ) напр жение в фазах трехфазной сети и напр жение на выходе выпр мител  1 становитс  равным t/5 . Повышение (снижение) частоты сети вызывает изменение входных сигналов преобразовател  12 частота - напр жение и повышение (снижение) напр жени  на его выходе, приложенного к управ- л ющеьгу входу преобразовател  8 напр жение - сопротивление, что приводит к увеличению (снижению) сопротивлени  преобразовател  8 напр жение - сопротивление и увеличению (снижению) падени  напр жени  на нем, при этом последнее становитс  равным

40

dU

еипр

/1и„

Тогда,

45

- бЫПр

и + Up ,

что позвол ет поддерживать неизменным пр мое падение напр жени  U, на све- тодиоде оптрона 5 и обеспечивает независимость работы устройства от изменений напр жени  трехфазной сети, св занных с изменени ми частоты сети при частотном регулировании.

При пропадании фазы напр жение , на выходе трехфазного выпр мител  1 периодически снижаетс  до ну  у что приводит к периодическому гашению светодиода оптрона 5, вызы51339727

вающему периодическое запирание фото- лировании,

ленна  цел

транзистора оптрона 5 и периодическое по вление на коллекторе фототранзистора высокого уровн  напр жени  (уровн  логической 1),  вл ющегос  сигналом о неполнофазном режиме питани . Этот сигнал может быть исполь- 9ован дл  управлени  трехфазным потребителем (например, дл  его отклю- чени  или блокировки) или дл  индикации неполнофазного режима питани .

При снижении фазного напр жени  или асимметрии фаз происходит периодическое снижение напр жени  Ug на выходе трехфазного вьшр мител  1 на величину 4Ug,f,p . Однако частота трехфазной сети в этом случае остаетс  неизменной, напр жение на выходе преобразовател  12 частота - напр жение, приложенное к управл ющему входу преобразовател  8 напр жение - сопротивление не измен етс , сопротивление последнего остаетс  посто нным , и падение напр жени  Up не мен етс .

В этом случае

внир быпр

ил + и

Р

что приводит к периодическому снижению падени  напр жени  U, на свето- диоде оптрона 5 ниже пороговой величины |,к периодическому гашению светодиода, периодическому запиранию фототранзистора оптрона 5 и периодическому по влению на его коллекторе высокого уровн  напр жени  (уровн  логической 1),  вл ющегос  сигналом о неполнофазных режимах питани .

Введение переменного резистора 28 между общей точкой соединенных в звезду резисторов 25-27 и управл емы преобразователем 8 позвол ет смещать уровень искусственной нулевой точки и тем самым регулировать рабочий диапазон напр жений устройства.

Таким образом, устройство позвол ет получить и использовать дл  управлени  или индикации сигнал о пропадании фазы, снижении фазного напр жени  или асимметрии фаз при измен ющейс  частоте сети, но не вырабатывает такой сигнал при снижении напр жени  питани  трехфазного потребител , св занном со снижением частоты сети при глубоком частотном регу6

лировании,

чем достигаетс  поставленна  цель.

Применение предлагаемого изоб- J. ретени  обеспечивает эффективную защиту частотно-регулируемых трехфазных потребителей от пропадани  фазы, снижени  фазного напр жени  и асимметрии фаз при измен ющейс  частоте 0 трехфазной сети, независимую от изменений напр жени  питани , св занных с изменени ми частоты сети при частотном регулировании.

Claims (1)

1. 5 Формула изобретени 

   Устройство дл  защиты трехфазной электроустановки от неполнофазного режима, содержащее трехфазный одно0 полупериодный вьшр митель, предназначенный дл  подключени  входными контактами к фазам контролируемой сети, реагирующий орган в виде транзисторного оптрона, светодиод которого,

   5 шунтированный первым резистором,своим анодом соединен с выходом упом нутого выпр мител , а фототранзистор своим первым вьшодом-коллектором, в- выходом устройства, через

   0 второй резистор соединен с первым вы- в.одом дополнительного источника питани , а вторым выводом-эмиттером соединен с вторым выводом этого источника , переменный резистор, один вывод кг торого предназначйн дл  соединени  с нулевой точкой сети, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности пу исключени  ожных :..абатызаний при изменени х напр жени  трехфазной сети св занны:: с изменени ми частоты сети при глубоком частотном регулировании,оно дополнительно снабжено п{)р-образовате- лем частога-напр жение, предназначен- ным дл  под:; -:: 1ени  своими входны-З за кимами к у .знь М проводам v второму выводу переменного резистора, и преобразователем напр жение - сопротив- лс:чие, выполненным в лде полевого т;;анзистора, первый г ывод которого - затвор - через вновь введенный третий резистор соединен г выходом преобразовател  частота - напр жение, вто- ро:л вывод - исток - соединен с катодом светодиода тра;1зисторного оптрона , с, третий вьтод - сток, соединенный вновь введенный четвертьш резистор с затвором, - подключен к второму выводу переменного резистора.