SU1534613A1

SU1534613A1 - Устройство дл защиты потребителей переменного тока от перегрузок и коротких замыканий

Info

Publication number: SU1534613A1
Application number: SU884400147A
Authority: SU
Inventors: Валерий Григорьевич Копылов; Юрий Иванович Меркулов; Лев Кириллович Лесин
Original assignee: Предприятие П/Я М-5164
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1990-01-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в релейной защите. Цель изобретени - повышение надежности путем расширени диапазона установки времени задержки срабатывани , не зависимой от уровн срабатывани защиты, и расширение области применени - достигаетс дополнительным введением в состав устройства защиты второго порогового устройства, седьмого резистора. Это позвол ет унифицировать устройство защиты дл большого типономинала потребителей независимо от их параметров. 2 ил.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и предназначено дл защиты однофазных и трехфазных потребителей электроэнергии, в частности электродвигателей , от перегрузок и коротких замыканий.

Цель изобретени - повышение надежности путем расширени диапазона установки времени задержки срабатывани , независимой от уровн срабатывани защиты, и расширение области при-- менени .

На фиг. 1 приведена электрическа принципиальна схема устройства; на фиг. 2 - зависимость времени задержки срабатывани защиты от увеличени тока в цепи питани потребител переменного тока.

Устройство включает первый 1, второй 2 трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены в контролируемые цепи питани , первый 3, второй 4 нагрузочные резисторы, подсоединенные параллельно вторичным обмоткам первого 1 ,второго 2 транвформато- ров тока, выпр митель 5, начала вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 тока соединены с входами выпр мител 5, плюсовой выход выпр мител 5 через параллельно включенные сглаживающий конденсатор 6, первый 7, второй 8 переменные резисторы соединен с концами вторичных обмоток трансформаторов 1 и 2 тока и минусовой клеммой питани , операционный усилитель 9, первый пороговый орган 10, в качестве которого использован компаратор с открытым коллектором, тиристор 11, стабилитрон 12, выходное реле 13, первый 14, второй 15, третий 16, четпертый 17, п тый 18, шестой 19 резисторы, катод тиристора 11, анод стабилитрона 12, минусовые выводы питани операционного усилител 9 и первого порогового органа 10 соединены с минусовой клеммой питани , плюсовые выводы питани

(Л

ел

00 Ј О

СО

31

операционного усилител 9 и первого порогового органа 10, первые выводы п того 18, шестого 19 резисторов и первый вывод обмотки выходного реле 13 соединены с плюсовой клеммой питани , второй вывод обмотки выходного реле 13 соединен с анодом тиристора 11, катод стабилитрона 12 соединен с вторым выводом шестого резисто ра 19 и первым выводом первого резистора 14, инвертирующий вход операционного усилител 9 соединен с первым выводом третьего резистора 16 и через конденсатор 20 с выходом опера ционного усилител 9 и первым выводом четвертого резистора 17, неинвертирующий вход операционного усилител 9 соединен с первым выводом второго резистора 15, выход первого порогового органа 10 соединен с вторым выводом п того резистора 18 и управл ющим электродом тиристора 11, третий переменный резистор 21, второй пороговый срган 22, выполненный на компараторе с открытым коллектором, седьмой резистор 23, первый вывод которого соединен с минусовой клеммой питани , а второй вывод соединен с неинвертирующим входом второго порогового органа 22 и первым выводом третьего переменного резистора 21, инвертирующий вход второго пороговог органа 22 соединен с подвижным контактом первого переменного резистора 7, выход второго порогового органа соединен с вторым выводом второго резистора 15, первый вывод второго резистора 15 соединен с вторым выводом первого резистора 14, вторые выводы четвертого резистора 17 и третьего переменного резистора 21 соединены с катодом стабилитрона 12, подвижный контакт третьего переменного резистора 21 соединен с вторым выводом третьего резистора 16, неинвертирующий вход первого порогового органа 10 соединен с подвижным контактом второго переменного резистора 8, а инвертирующий вход - с выходом операционного усилител 9, плюсовый и минусовый выводы питани второго порогового органа 22 соединены соответственно с плюсовой и минусовой клеммами питани .

Устройство работает следующим образом .

При подаче напр жени на клеммы питани устройства защиты (фиг. 1)

0

5

6

Q 5

0

5

0

5

0

5

134

на стабилитроне J2 по вл етс стабильное напр жение, часть которого с делител напр жени , образованного третьим переменным резистором 21 и седьмым резистором 23, подаетс в качестве опорного напр жени на неинвертирующий вход второго компаратора 22. Одновременно часть стабильного . напр жени , снимаема с подвижного контакта третьего переменного резистора 21, подаетс через третий резистор 16 на инвертирующий вход операционного усилител 9.

Напр жение на инвертирующем входе второго компаратора 22 в исходном состо нии, когда напр жение питани на потребитель переменного тока не подано, отсутствует, поэтому второй компаратор 22 находитс в состо нии, соотвутствующем максимальному напр жению на его выходе, равному напр жению на стабилитроне 12. Это же напр жение подаетс и на неинвертирующий вход операционного усилител 9. Разность напр жений на входах операционного усилител 9, когда напр жение на его неинвертирующем входе больше напр жени на его инвертирующем входе, обеспечивает на выходе операционного усилител 9 последовательно, на инвертирующем входе первого компаратора 10 напр жение, равное напр жению на стабилитроне 12. При этом, так как напр жение питани на потребитель переменного тока не подано и на неинвертирующем входе первого компаратора 10 напр жение отсутствует, первый компаратор находитс в состо нии, соответствующем минимальному напр жению на его выходе, что определ ет закрытое состо ние тиристора 11.

При подаче на потребитель переменного тока напр жени питающей сети на нагрузочных резисторах 3 и 4 создаютс падени напр жений, пропорциональные токам первичных обмоток трансформаторов 1 и 2 тока. Выпр мленное с помощью выпр мител 5 напр жение зар жает сглаживающий конденсатор 6 практически до амплитудного (за счет малого потреблени ) значени напр жений на нагрузочных резисторах 3 и 4. Часть этого напр жени поступает с подвижного контакта первого переменного резистора 7 на инвертирующий вход второго компаратора 22.

При возникновении однофазной, двух- фазной или трехфазной аварийной пере51

грузкч, при которой напр жение на инвертирующем входе второго компаратора 22 достигнет уровн опорного напр жени на его неинвертирующем входе, второй компаратор 22 переходит в состо ние, соответствующее минимальному напр жению на его выходе, что вызывает снижение напр жени на неинвертирующем входе операционного усилител 9 до уровн , определ емого коэффициентом делени делител напр жени , образованного первым 14 и вторым 15 резисторами, причем этот уровень напр жени становитс ниже уровн напр жени , снимаемого с подвижного контакта третьего переменного резистора 21. Б результате этого напр жение на выходе операционного усилител 9 начинает медленно за счет глубокой отрицательной обратной св зи, образованной врем задающим конденсатором 20 и третьим резистором 16, снижатьс по линейному закону . Скорость снижени напр жени на выходе операционного усилител 9 определ етс параметрами врем задаю- щего конденсатора 20, третьего резистора 16 и разностью напр жений, снимаемых с подвижного контакта тре- тьего переменного резистора 21, а также с делител напр жени , образованного первым 14 и вторым 15 резисторами . В тот момент времени, когда напр жение на выходе операционного усилител 9 и, следовательно, напр жение на инвертирующем входе первого компаратора 10 снизитс до уровн напр жени на неинвертирующем входе первого компаратора 10, первый ком- паратор 10 переходит в состо ние, соответствующее максимальному напр жению на его выходе, при этом через п тый резистор 18 потечет ток в цепь управл ющего электрода тиристора 11, который открываетс и включает выходное реле 13, что соответствует срабатыванию устройства дл защиты. Уровень напр жени срабатывани первого компаратора 10 определ етс напр жением на его неинвертирующем входе, которое снимаетс с подвижно- го контакта второго переменного ре- зистора 8 и пропорционально току перегрузки защищаемого потребител пе- ременного тока. Чем больше ток перегрузки , тем выше уровень напр жени на неинвертирующем.входе первого компаратора 10 и тем быстрее напр жение

136

на выходе операционного усилител 9 при своем сн жении достигнет этого уровн , т.е. ем меньше врем задержки срабатывани устройства защиты.

При возникновении тока перегрузки , при котором уровень напр жени на неинвертирующем входе первого компаратора 10 становитс равным или превышает исходный (до своего снижени ) уровень напр жени на выходе . операционного усилител 9, устройство дл защиты срабатывает без выдержки времени, поэтому подвижный контакт второго переменного резистора 8 устанавливаетс в положение,, при котором срабатывание устройства дл защиты без выдержки времени происходит при токах перегрузки, превышающих ток включени защищаемой нагрузки.

Точка С (фиг. 2) на оси тока защищаемой нагрузки соответствует току перегрузки, вызывающему срабатывание устройства защиты без выдержки времени . Положение точки С на оси тока защищаемой нагрузки определ етс положением подвижного контакта второго переменного резистора 8 и может оперативно устанавливатьс в зависимости от максимально допустимого значени тока защищаемой нагрузки или питающей ее сети переменного тока.

Точка В характеризует уровень срабатывани устройства защиты и соответствует минимальному току перегрузки , при котором происходит срабатывание защиты. Положение точки В на оси тока защищаемой нагрузки определ етс положением подвижного контакта первого переменного резистора 7.

Точка А характеризует врем задержки срабатывани устройства защиты при минимальном токе перегрузки. Положение точки Л на оси времени задержки срабатывани зависит от крутизны участка характеристики, соответствующего срабатыванию защиты с выдержкой времени. Крутизна этого участка определ етс скоростью снижени напр жени на выходе операционного усилител 9, котора зависит от положени подвижного контакта третьего переменного резистора 21.

Использование изобретени позвол ет создать устройство дл защиты с широким диапазоном установки времени задержки срабатывани , котора не з.а- висит от установленного уровн срабатывани и не вли ет на него. Это поз-.

вол ет использовать одно и то же устройство дл защиты потребителей пере- MeifHoro тока, имеющих различные нагрузочные характеристики, т.е. расширить область применени .

Ффрмула изобретени

,Устройство дл защиты потребителей переменного тока от перегрузок и ко- робких замыканий, содержащее первый, втррой трансформаторы тока, первичные обмотки которых имеют клеммы дл включени в контролируемые цепи питани , первый, второй нагрузочные ре- зисторы, подсоединенные параллельно вторичным обмоткам указанных трансформаторов тока, выпр митель, начала вторичных обмоток трансформаторов соединены с входами выпр мител , плюсовой выход выпр мител через па- ра|шельно включенные сглаживающий конденсатор, первый и второй переменные резисторы соединены с концами вторичных обмоток трансформаторов то ка и минусовой клеммой питани , операционный усилитель, первый пороговый орган на компараторе с открытым коллектором , тиристор, стабилитрон, выходное реле, первый - шестой резисто- рЫ, минусовые выводы питани опера- ццонного усилител и первого порого- sqro органа соединены с минусовой клеммой питани , плюсовые выводы пи- тйни операционного усилител и пер- вого порогового органа, первые выводы п того и шестого резисторов и первый вывод обмотки выходного реле соединены с плюсовой клеммой питани , второй вь)щод обмотки выходного реле соеди- нфн с анодом тиристора, катод стабилитрона соединен с вторым выводом шестого резистора и первым выводом первого резистора, инвертирующий вход операционного усилител соединен с первым выводом третьего резистора и через конденсатор с выходом операци

,-

5 0 5 0 5

0

5

онного усилител и первым выводом четвертого резистора, неинвертирующий вход операционного усилител соединен с первым выводом второго резистора , выход первого порогового органа соединен с вторым выводом п того резистора и управл ющим электродом тиристора , катод тиристора и анод стабилитрона соединены с минусовой клеммой питани , третий переменный резистор , отличающеес тем, что, с целью повышени надежности путем расширени диапазона установки времени задержки срабатывани , независимой от уровн срабатывани защиты , и расширени области применени , в него дополнительно введены второй пороговый орган на компараторе с открытым коллектором и седьмой резистор , первый вывод которого соединен с минусовой клеммой питани , а второй вывод соединен с неинвертирующим входом второго порогового органа и с первым выводом третьего переменного резистора, инвертирующий вход второго порогового органа соединен с подвижным контактом первого переменного резистора , выход второго порогового органа соединен с вторым выводом второго резистора, первый вывод второго резистора соединен с вторым выводом первого резистора, вторые выводы четвертого резистора и третьего переменного резистора соединены с катодом стабилитрона, подвижный контакт третьего переменного резистора соединен с вторым выводом третьего резистора , неинвертирующий вход первого порогового органа соединен с подвижным контактом второго переменного резистора, а инвертирующий вход соединен с выходом операционного усилител , плюсовый и минусовый выводы питани второго порогового органа соединены соответственно с плюсовой и минусовой клеммами питани .

/(нагрузке.

t за дер

А -

И.Шулла

ном y/fon.g/f/

Фиг.г

Составитель К.Шилан Техред М.Дидык

Фиг.1

Корректор Л.Бескид

Claims

Формула изобретения

Устройство для защиты потребителей переменного тока от перегрузок и коротких замыканий, содержащее первый, втррой трансформаторы тока, первичные обмотки которых имеют клеммы для включения в контролируемые цепи питания, первый, второй нагрузочные ре- 15 зирторы, подсоединенные параллельно вторичным обмоткам указанных транс форматоров тока, выпрямитель, начала вторичных обмоток трансформаторов Tojca соединены с входами выпрямителя, 20 плюсовой выход выпрямителя через параллельно включенные сглаживающий конденсатор, первый и второй перемен ные резисторы соединены с концами вторичных обмоток трансформаторов то- 25 ка и минусовой клеммой питания, операционный усилитель, первый пороговый орган на компараторе с открытым коллектором, тиристор, стабилитрон, выходное реле, первый - шестой резисто- 30 рЫ, минусовые выводы питания операционного усилителя и первого порогового органа соединены с минусовой кЛеммой питания, плюсовые выводы питания операционного усилителя и пер- 35 вого порогового органа, первые выводы пятого и шестого резисторов и первый вывод обмотки выходного реле соединены с плюсовой клеммой питания, второй в^цод обмотки выходного реле соеди- 40 нен с анодом тиристора, катод стаби литрона соединен с вторым выводом шестого резистора и первым выводом первого резистора, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с 45 первым выводом третьего резистора и через конденсатор с выходом операци онного усилителя и первым выводом четвертого резистора, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с первым выводом второго резистора, выход первого порогового органа соединен с вторым выводом пятого резистора и управляющим электродом тиристора; катод тиристора и анод стабилитрона соединены с минусовой клеммой питания, третий переменный резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем расширения диапазона установки времени задержки срабатывания, независимой от уровня срабатывания защиты, и расширения области применения, в него дополнительно введены второй пороговый орган на компараторе с открытым коллектором и седьмой резистор, первый вывод которого соединен с минусовой клеммой'питания, а второй вывод соединен с неинвертирующим входом- второго порогового органа и с первым выводом третьего переменного резистора, инвертирующий вход второго порогового органа соединен с подвижным контактом первого переменного резистора, выход второго порогового органа соединен с вторым выводом второго резистора, первый вывод второго резистора соединен с вторым выводом первого резистора, вторые выводы четвертого резистора и третьего переменного резистора соединены с катодом стабилитрона, подвижный контакт третьего переменного резистора соединен с вторым выводом третьего резистора, неинвертирующий вход первого порогового органа соединен с подвижным контактом второго переменного резистора, а инвертирующий вход соединен с выходом операционного усилителя, плюсовый и минусовый выводы питания второго порогового органа соединены соответственно с плюсовой и минусовой клеммами питания.

К питающей