SU1453509A1 - Устройство дл защиты от токов утечки в электрической сети с изолированной нейтралью - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к средствам защиты от токов утечки электрргческик сетей с изолированной нейтралью дл  горнорудных машин, в том числе и с регулируемым полупроводниковым электроприводом посто нного и переменного тока. Цель изобретени  - по- вьшение надежности в работе устройства . Напр жение непромьшшенной частоты , формируемое генератором 1 на конденсаторе 21, соответствует по фазе напр жению на элементах утечки сети , С и С. Это напр жение через усилитель 6 с автоматической регулировкой усилени  (АРУ) и двухполуа $ 7 (Л

Description

m

4

СП

о

со

U Jflv

пернодньй выпр митель 7 тсодаетс  на формирователь 8 импульсов перехода напр жени  через нуль. Импульсы с выхода формировател  8 подаютс  на тактовый вход регистра 16 и через. элемент вьщержки времени 10 на первый вход интегратора 14, на второй вход которого поступает сигнал с выхода первого усилител  5, прошедший через управл емый ключ 11 или управл емьй ключ 12 с фазовращателем 13. Сигнал с выхода интегратора

14 подаетс  ил вход аналого-цифрового преобразовател  15, на входе которого сигнал, пропорциональный 1 и косинусу угла ср , представлен в цифровом виде. Этот сигнал подаетс  на п ороговый орган 17 и элемент ин- диказщи 19. Введение усилител  с АРУ и предложенна  схема устройства позвол ют повысить надежность устройства в работе при измен ющихс  ха рактеристиках контролируемой электрической сети. 1 ил.

1

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к средствам защиты от токов утечки электрических сетей с изолированной нейтралью дл  горно- рудных машин, в том числе и с регулируемым полупроводниковым электроприводом посто нного и переменного тока.

Цель изобретени  - поньшение надежности работы устройства.

На чертеже приведена структурна  схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 оперативного напр жени  с трансформаг торным выходом, блок 2 присоединени  к сети, полосовые фильтры 3 и 4, пер- вьй усилитель 5, второй усилитель 6 с автоматической регулировкой усилени  (АРУ), двухполупериодный выпр митель 7, формирователь 8 импульсов перехода напр жени  через нуль, триггер 9, элемент 10 вьщержкй времени, первый 11 и второй 12 ключи, фазовращатель 13, интегратор 14, аналого- цифровой преобразователь (А1Щ) 15, регистр 16, пороговый орган 17, ис- полнительньй элемент 18 и элемент 19 индикации, резистор 20 нагрузки и емкость 21 нагрузки, тиристорный преобразователь 22 и двигатель 23.

Блок 2 присоединени  служит дл  подключени  генератора 1 оперативного напр жени -между фазами контролируемой сети и землей. Кроме этого, устройство присоединени  служит дл  образовани  заданной величины сопротивлени  между сетевым источником напр жени  и земпей. Полосовые фильтры 3 и 4 выдел ют полезгшй сигнал с частотой оперативного генератора.

Резистор 20, фильтр 3 и первьй усилитель 5 образуют канал измерени  модул  тока утечки. Емкость 21, фильтр 4, второй усилитель 6, двухпалупе- риодный выпр митель 7, формирователь 8 нулевых уровней напр жени  и триггер 9 образуют канал опорного сигнала . Ключи 11 и 12, фазовращатель 13, интегратор 14 и АЦП 15 образуют пре0 образователь функции U.,.cos Cf а в электрический сигнал в цифровом виде. Регистр 16 служит дл  синхронизации временных интервалов считывани  информации с А1Щ и хранени  ее

5 в промежутках между считьгоани ми. Элемент 10 ньщержки времени служит дл  формировани  импульса установки исходного состо ни  (нул ) интегратора после очередного периода изме0 рени . Пороговым органом 17 устанавливаетс  порог срабатьшани  исполнительного элемента 18. Элемент 19 индикации служит дл  визуального контрол  величины сопротивлени  изол - ции контролируемой .сети.

Устройство защиты от токов утечки работает следующим образом.

Генератор 1 формирует оператив- гное напр жение синусоидальной формы

0 непромьшшенной частоты. Это напр жение через резистор 20 и блок 2 присоединени  прикладываетс  между фазами контролируемой сети и землей. Через сопр1отивление изол ции R.J ем5 кость сети С1, С2, conpoTi-шление и конденсатор нагрузки создаетс  цепь дл  измерени  тока утечки, создаваемого генератором оперативного напр жени  .

Паление напр жени  на резисторе через полосовой фильтр 3 полаетс  на первый усилитель 5. Выходное напр жение усилител  5 пропорционально можулю тока утечки „ и равно

и, RM Напр жение на конденсаторе 21 по фазе соответствует напр жению на элементах утечки сети Кц, С1 и С2 Это напр жение подаетс  через полосовой фильтр 4 на второй усилитель 6 с АРУ. За счет введени  АРУ величина выходного напр жени  усипител  6 измен етс  незначительно при колебани х в широких -пределах параметров сети RJ, и С1, С2. Это напр жение подаетс  на двухполупериодный выпр митель , а с его выхода - на формирователь 8 импульсов перехода напр жени 

через нульо

На выходе формировател  8 формируютс  остроконечные импульсы, со1453509 20

10

15

20

Z - полное сопротивление утечки в сети.

По окончании процесса интегрировани  на промежутке t 0,5 Т на выходе интегратора 14 напр жение пропорционально произведению модул  тока утечки lu и косинуса угласр , т.е.

UHHT K.I.cosCp К-la, где К - коэффициент пропорциональности;

1д,- активна  составл юща  тока утечки.

Сигнал с выхода интегратора 14 подаетс  на АЩ 15, на выходе которого он имеет цифровой вид. Этот сигнал через регистр 16 подаетс  на пороговьй орган 17 и элемент 19 индикахщи. Запись информации S регистр 16 производитс  в моменты подачи импульсов с выхода формировател  8. Установка исходного состо ни 

руютс  остроконечные имиуллио, -

ответствующие моментам перехода вход- „g (сброс на нуль) интегратора произво- .„„, питг  импульсами, формируемыми на

ного напр жени  через нуль.

Сигнал на выходе элемента 10 выдержки времени формируетс  с задержкой по отношению к сигналам на его входе. В результате создаетс  необходимый временной .интервал между моментами записи информации из АЦП в регистр, производимыми по сигналам формировател  8, и установкой нул  интегратора, осуществл емой по сигналам элемента 10 выдержки времени.

Сигналы с выхода формировател  8 подаютс  на триггер 9. Пр мым и инверсным выходам триггера 9 управл ютс  соответственно первьй 11 и второй 12 ключи. С помощью этих ключей выходное напр жение первого усилител  5 подключаетс  непосредственно к интегратору 14 (ключ 11), либо через фазовращатель 13 (ключ 12). В результате на входе интегратора 14 напр жение имеет вид разнопол рных полусинусоид о А1 литуда этого сигнала пропорциональна величине тока утечки, а длительность отрицательной и положительных ооставл ющих полусинусоид определ етс  сдвигом фаз между напр жением и током оперативного генератора, т.е. соотноше- WeM активной составл ющей и полного. тока утечки. Угол сдвига

RU arccos - ,

/1

J,дg { сопротивление изол ции кабел ;

30

35

40

дитс  импульсами, формируемыми на выходе элемента 10 вьщержки времени.

При отсутствии активной составл ющей утечки напр жени  опорного и измерительного каналов имеют сдвиг по фазе на ir/2.

В результате разнопол рные импуль сы напр жени  на выходе интегратора равны и симметричны и его выходное напр жение равно нулю.

При возникновении активной утечки возрастает действзп(щее значение моду л  тока утечки и возникает асимметри  разнопол рных сигналов на входе интегратора за счет изменени  угла

сдвига

ТГ

В результате на выхо45

де интегратора формируетс  напр жение , пропорциональное активное составл ющей тока утечки, однозначно определ ющее величину сопротивлени 

утечки. При I ст УСТ ет уставка срабатывани  порогового органа , срабатывает пороговый орган и формируетс  команда на отключение контролируемой сети.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   55

   Устройство дл  защиты от токов утечки в электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее после довательно соединенные блок присоеди нени  к сети, генератор оперативного

   53509

   10

   15

   20

   Z - полное сопротивление утечки в сети.

   По окончании процесса интегрировани  на промежутке t 0,5 Т на выходе интегратора 14 напр жение пропорционально произведению модул  тока утечки lu и косинуса угласр , т.е.

   UHHT K.I.cosCp К-la, где К - коэффициент пропорциональности;

   1д,- активна  составл юща  тока утечки.

   Сигнал с выхода интегратора 14 подаетс  на АЩ 15, на выходе которого он имеет цифровой вид. Этот сигнал через регистр 16 подаетс  на пороговьй орган 17 и элемент 19 индикахщи. Запись информации S регистр 16 производитс  в моменты подачи импульсов с выхода формировател  8. Установка исходного состо ни 

   -

   g (сброс на нуль) интегратора произво- питг  импульсами, формируемыми на

   0

   5

   0

   дитс  импульсами, формируемыми на выходе элемента 10 вьщержки времени.

   При отсутствии активной составл ющей утечки напр жени  опорного и измерительного каналов имеют сдвиг по фазе на ir/2.

   В результате разнопол рные импульсы напр жени  на выходе интегратора равны и симметричны и его выходное напр жение равно нулю.

   При возникновении активной утечки возрастает действзп(щее значение модул  тока утечки и возникает асимметри  разнопол рных сигналов на входе интегратора за счет изменени  угла

   сдвига

   ТГ

   В результате на выхо45

   де интегратора формируетс  напр жение , пропорциональное активное составл ющей тока утечки, однозначно определ ющее величину сопротивлени 

   утечки. При I ст УСТ ет уставка срабатывани  порогового органа , срабатывает пороговый орган и формируетс  команда на отключение контролируемой сети.

   Формула изобретени

   55

   Устройство дл  защиты от токов утечки в электрической сети с изолированной нейтралью, содержащее последовательно соединенные блок присоединени  к сети, генератор оперативного

   напр жени  и резистор нагрузки, под- ключенньй к заземлителю, конденсатор нагрузки, подключенный между заземпи- телем и точкой соединени  упом нутых генератора и блока присоединени , первую цепь последовательно соединенных первого полосового фильтра и первого усилител , вторую цепь последовательно соединенных второго полосового фильтра и второго усилител , причем перва  цепь подключена к резистору нагрузки, а втора  - к конденсатору нагрузки, последовательно соединенные формирователь импульсов перехода напр жени  через нуль и триггер, последовательно соединенные пороговьй орган и исполнительный элемент , элемент индикации, подключенный к входу порогового органа и элемент выдержки времени, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства, в него дополнительно введены двухполупериоднын вьшр митель, два аналоговых ключа, фазовращатель, интегратор, аналого-цифровой преобразователь и регистр, причем выход второго усили- тел  через двухполупериодный выпр ми-- тель соединен с входом упом нутого формировател  импульсов, вькод которого подключен к тактовому входу регистра и через элемент вьщержки времени к первому входу интегратора, выход первого усилител  через параллельно включенные первый аналоговьй ключ и второй аналоговьй ключ с фазовращателем на выходе подключен к

   второму входу интегратора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к информационному входу регистра, выход которого подключей к входу порогового органа, управл ющие входы первого и второго ключей подключены к пр мому и инверсному выходам триггера соответственно .