SU1365233A1 - Устройство дл защиты электрооборудовани от перегрузки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к схемам защиты электрооборудовани  от перегрузки по току или напр жению. Целью изобретени   вл етс  повьшение быстродействи  и надежности. Цель достигаетс  введением в устройство двухтактного транзисторного преобразовател  посто нного напр жени  в переменное пр моугольной формы. Задержка в срабатьгоании исполнительного органа по сравнению с прототипом уменьшаетс  более чем в три раза, что снижает перегрев и увеличивает срок службы оборудовани  при перегрузках. 2 ил.

Description

ЙГзобретение относитс  к схемам защиты электрооборудовани  от перегрузки по току или напр жению.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и надежности.

В предлагаемом устройстве отличительный признак про вл ет новые свойства , а именно, значительно повьшает быстродействие срабатывани  исполнительного органа за счет отсутстви  длительного спада вершины импульса.

На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напр жений в различных точках схемы устройства.

Устройство содержит датчик 1 контролируемой величины, например датчик тока или напр жени , выход которого подключен к входу преобразовател  2 посто нного напр жени  в импульсное, скважность которого измен етс  в зависимости от величины контролируемог сигнала, например однотактный магнитный усилитель с внутренней обратной св зью.

Выход преобразовател  2 подключен на вход элемента 3 сравнени , например , логический элемент ИЛИ с двум  входами. К другому входу элемента 3 сравнени  подключен выход преобразовател  4 опорной скважности, котора  устанавливаетс  задатчиком 5, например , потенциометром, подключенным к источнику посто нного напр жени . Преобразователи 2 и 4 питаютс  от источника 6 переменного напр жени , например транзисторный преобразователь , построенный по схеме трансформаторного мультивибратора. I .

Выход элемента 3 сравнени  подключен к счетному входу триггера 7. Выходы триггера 7 подключены к входам управл емого двухтактного транзисторного преобразовател  8 посто нного напр жени  в переменное пр моугольно формы. Выход преобразовател  8 подключен через выпр митель 9, например диодный пост, к входу исполнительного органа 10, представл ющего собой полупроводниковый релейный усилитель. Пр мой Q и инверсный Q- выходы триггера 7 подключены соответственно к базам транзисторов 11 и 12 преобразовател  8, в коллекторные цепи которых включены перЬичные полуобмотки трансформатора 13. Эмиттеры транзисторов 11 и 12 соединены между собой и подключены к одному

выводу источника питани  преобразовател . Второй вывод питани  подключаетс  к преобразователю 8 через токо- ограничивающий резистор 15. Выходна 

обмотка 14 трансформатора 13 подключена на вход выпр мител  9.

Параметры трансформатора транзисторного преобразовател  должны быть св заны с периодом напр жени  источника переменного напр жени  и допустимой длительностью кратковременного всплеска контролируемой величины соотношени 

2WSBs

иГ

T..e

пит

где - половина периода напр жени  источника переменного напр жени ; Atg g - допустима  длительность

кратковременного всплеска величины контролируемого параметра;

W, S

к В - соответственно число витков половины первичной обмотки, сечение сердечника и индукци  выходного трансформатора транзисторного преобразовател .

Устройство работает следзгющим образом.

Переменное напр жение U источника 6 поступает на входы преобразователей 2 и 4. Задатчиком 5 устанавливают скважность импульсов напр жени  и преобразовател  4, соответствующего требуемой уставке защиты. Напр жение ние и, с датчика 1 создает на выходе преобразовател  2 .скважность импульсов , соответствующую величине контролируемого сигнала. Импульсы напр жений с выходов преобразователей 2 и 4 сравнивают в элементе 3 сравнени . Сигнал и с выхода элемента сравнени  подают на счетный вход триггера 7. Если величина сигнала U,

с выхода датчика 1 не достигла уровн  уставки, сумма длительностей импульсов Uj и и с выхода преобразователей 2 и 4 будет меньше длительности половины периода напр жени  Ug источника

6 переменного напр жени . Вследст- вии этого, напр жение U с выхода элемента 3 сравнени  будет представл ть собой последовательность пр моугольных импульсов, Которыми триггер

7 периодически опрокидываетс  из одного устойчивого состо ни  в другое. Импульсные напр жени  с выходов q () и Q (и) триггера 7 поступают на входы (базы транзисторов 11 и 12) управл емого двухтактного транзисторного преобразовател  8 посто нного напр жени  (например, от источника питани  устройства) в переменное пр моугольной формы.

При этом поочередно через половину периода переключаютс  транзисторы 11 и 12. Напр жение источника питани  прикладываетс  попеременно то к одной , то к другой половине первичной обмотки трансформатора 13. В сердечнике трансформатора 13 создаетс  переменный магнитный поток, который наводит во вторичной обмотке 14 переменное напр жение Ug пр моугольной формы, половина периода которого будет равна длительности импульсов и переключений триггера 7, если выполн етс  соотношение

Ттг

В 5

Напр жение Ug поступает на вход выпр мител  9, а величина выпр мленного запирающего напр жени  U) с выхода вьшр мител  9 используетс  дл  удержани  исполнительного органа 10 в отключенном состо нии. Благодар  пр моуголь.ности импульсов и, напр жение на выходе выпр мител  9 не нуждаетс  в дополнительном сглаживании фильтром.

Когда величина сигнала U, с датчика 1 достигает уровн  уставки,, сумма длительностей импульсов напр жений Uj и и, преобразователей 2 и 4 становитс  больше или равна длительности половины периода напр жени  Uj источника 6 переменного напр жени . В результате зтого напр жение Uj на выходе элемента 3 сравнени  становитс  посто нным, а триггер 7 остаетс  в одном из устойчивых состо ний. Транзисторы 11 и 12 в преобразовател 8 остаютс  в одном из устойчивых состо ний , трансформатор 13 в преобразователе 8 насьщаетс  и напр жени  на выходе преобразовател  8 выпр мител  9 равны нулю. .Осутствие запирающего напр жени  U . на выходе выпр мител  9 приводит к срабатывани . исполнительного органа 10.

5

Момент исчезновени  запирающего напр жени  Uj определ етс  моментом насыщени  сердечника трансформатора g 13. Длительность задержки Д-1,ад в этом случае определ етс  промежутком времени между моментом превьшени  контролируемым напр жением величины уставки и моментом насьщени  транс0 форматора. Допустимую длительность задержки &t,gj в этом случае определ ют исход  из услови  необходимой помехоустойчивости устройства к по влению случайньк кратковременных

5 вспле ёков контролируемого тока или напр жени , которые не вызывают повреждени  электрооборудовани  или заметного снижени  его ресурса. При по влении в контролируемом

0 напр жении U( такого импульса сумма длительностей импульсов с преобразователей 2 и 4 становитс  больше полупериода напр жени  источника 6 питани . Это вызьгоает кратковременное

5 удлинение импульса с выхода элемента 3 сравнени , отсутствие одного или нескольких опрокидываний триггера 7. Но если трансформатор не насытитс , то это не вызывает исчезновени  нап0 р жени  на ВЕЛХОДНОЙ обмотке 14 трансформатора 13.

Таким образом, можно св зать Допустимую длительность задержки AtjQ с параметрами трансформатора 13. Исход  из закона электромагнитной

индукции можно определить

и

РИГ

B SW. dt

it

Интегрируют и получают выражение

jot

о Отсюда

U t. ЗЛА

-в.

dB ..

Jnит

и пит

где - интервал

нас

времени.

в те

чение которого насьш;ает- с  сердечник трансфор а- тора 13.

С другой стороны дп  обеспечени  нормальной работы устройства должно соблюдатьс  условие, при котором полупериод источника 6 переменного напр жени  должен быть меньше . Отсюда,получают соотношение, которым св заны параметры трансформатора 13 с периодом источника 6 переменного напр жени  и допустимой длительностью задержки ttg,дд срабатывани  устройства в случае по влени  кратковременных случайных помех в контролируемом сигнале

ЦП

,гаА. и J

Технико-экономическое преимзпцест- во предлагаемого изобретени  в сравнении с известным заключаетс  в повышении быстродействи  и надежности срабатывани  исполнительного органа устройства защиты.

Задержка в срабатьгаании исполнительного органа bt в предлагаемом устройстве равна половине периода следовани  импульсов Т с выхода триггера

Тогда tg .ЗТтгИли и t : 3At|, .

Дл  повышени  надежности устройства защиты на выходе выпр мител  устанавливают фильтр, от чего еще больше увеличиваетс  задержка на срабатывание исполнительного органа устройства залщты из-за времени, необходимого п, дл  разр да конденсатора фильтра.

В предлагаемом устройстве задержка в срабатывании исполнительного органа по сравнению с известным устройством уменьшаетс  более, чем в 3 раза, следовательно, использование предлагаемого устройства защиты значительно снижает перегрев и повьш1ает. надежность и срок службы оборудовани  при возникновении перегрузок по току или напр жению.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   пр .г.

   В известном техническом решении, в случае применени  дифференцирующей цепи, задержка в срабатывании исполнительного органа A t равна

   ut Л9ц

   где bt - задержка в срабат ывании исполнительного органа в известном техническом решении; utg - длительность спада вершины

   импульса на выходе дифференцирующей цепи при переключении триггера в устойчивое состо ние.

   Известно, что

   . Ч.ч 3

   где с - посто нна  времени дифференцирующей цепи.

   Дл  функционировани  известного устройства защиты необходима, чтобы соблюдалось неравенство

   ,,

   где tj, T-r,r - длительность импульса , поступающего с выхода триггера на вход дифференцирующе цепи.

   Устройство дл  защиты электрооборудовани  от перегрузки, содержащее источник переменного напр жени , выход которого подключен к первым входам преобразовател  посто нного напр жени  в импульсное, скважность

   которого измен етс  в зависимости от величины контролируемого сигнала, и преобразовател  опорной скважности, к их вторым входам подключены соответственно вькоды датчика контролируемрй величины и задатчика скважности, выходы преобразовател  посто нного напр жени  в импульсное, скважность которого измен етс  в зависимости от величины контролируемого сигнала, и

   преобразовател  опорной скважности подключены к соответствующим входам элемента сравнени , выход которого подключен к счетному входу триггера, выпр митель, выход которого подключен

   к входу исполнительного органа, о т- ли чающеес  гем, что, с целью повышени  надежности и быстродействи , в него Дополнительно вве- ден двухтактньй транзисторный преобРазователь посто нного наложени  в переменное пр моугольной формы, содержащий первый и второй транзисторы токоограничивающий резистор и трансформатор , при.этой базы первого и

   второго транзисторов  вл ютс  входами твухтактного транзисторного преобразовател  посто нного напр жени  в переменное пр моугольной формы и подключены соответственно к пр мому и

   X ucmowu/ i/ / u/T7aHi/fi npeaff/Xf3o6a/77ej}a

   га

   сригЛ