SU1686567A1 - Устройство дл токовой защиты от повреждени в сети переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам релейной защиты электроустановок. Цель изобретени  - повышение надежности работы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что за каждый полупериод вторичного тока ТТ1 происходит подзар д соответствующего накопительного конденсатора 5. Когда мгновенное значение тока превышает уровень стабилизации стабилитрона 11, начинает генерировать управл емый генератор 10, при этом транзистор 14 своими выходными электродами закорачивает выход выпр мител  3 с соответствующей частотой включени  и тем самым поддерживает напр жение на накопительном конденсаторе 5 на заданном уровне. Напр жение на измерительных резисторах 2 прикладываетс  к входу блока контрол  тока 8, который в аварийной ситуации подает команду на включение тиристора 6 и оба накопительных конденсатора 5 разр жаютс  на катушку электромеханиче+ Ј

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к релейной защите электроустановок .

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние надежности работы.

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема устройства.

Устройство содержит трансформаторы 1 тока, включенные в каждую фазу защища- емой сети. Начала вторичных обмоток трансформатора 1 тока через измерительные резисторы 2 включены в звезду, а концы через вход выпр мител  3 и блокирующие диоды А подсоединены к последовательно включенным накопительным конденсаторам 5. Параллельно выходу выпр мител  3 подключена цепь, содержаща  тиристор 6 и катушку 7 электромеханического исполнительного элемента. С каждого накопитель- ного конденсатора 5 снимаетс  питание положительной и отрицательной пол рности относительно среднего вывода дл  блока 8 контрол  тока. Выходы выпр мител  3 зашунтированы относительно средней точ- ки измерительных резисторов 2 в обратном направлении шунтирующими диодами 9,

Плюсовый выход выпр мител  3 подключен к выходу управл емого генератора 10, к входу которого через стабилитрон 11 подключен выход полупроводникового переключател  12.

Управл емый генератор 10 включает два транзистора 13 и 14 различной проводимости , коллектор транзистора 13 непосред- ственно соединен с базой транзистора 14, а база транзистора 13 через диод 15, эашун- тированный конденсатором 16, подключена к коллектору транзистора 14. Переходы база - эмиттер транзисторов 13 и 14 зашун- тированы соответственно резисторами 17 и 18. а к эмиттерам упом нутых транзисторов 13 и 14 подключена цепь, состо ща  из конденсатора 19 и последовательно с ним включенного диода 20, зашунтированного

резистором 21. Эмиттер транзистора 13 подключен через диод 22 к выходу управл емого генератора 10.

Полупроводниковый переключатель 12 включает два транзистора 23 и 24 различной проводимости, эмиттер транзистора 24 соединен с общим зажимом полупроводникового переключател  12, а эмиттер транзистора 23 - с вторым входом полупроводникового переключател  12, при этом первый его вход подключен через рези стор 25 к базе транзистора 23, эмиттер транзистора 23 через диод 26 подключен к коллектору транзистора 24, который, в свою очередь, подключен к выходу полупроводникового переключател  12. Переход эмиттер - база транзистора 23 зашунтирован в обратном направлении диодом 27, а переход эмиттер - база транзистора 24 - резистором 28. База транзистора 23 через резистор 29 подключена к общему зажиму полупроводникового переключател  12, а коллектор транзистора 23 через резистор 30 подключен к базе транзистора 24.

Устройство работает следующим образом .

Так как схема относительно всех фаз симметрична, то рассмотрим ее работу дл  одной из фаз.

За каждый полупериод вторичного тока происходит подзар д через выпр митель 3 и блокирующие диоды 4 соответствующего накопительного конденсатора 5. При этом положительной полуволной зар жаетс  левый накопительный конденсатор 5, а отрицательной полуволной - правый конденсатор 5.

По мере нарастани  мгновенного значени  тока положительной полуволны от выпр мител  3 зар жаетс  конденсатор 19 через диоды 22 и 20. Одновременно с этим повышаетс  напр жение на базе транзистора 13 и на стабилитроне 11 и, когда напр - Лсение превысит уровень стабилизации

стабилитрона 11, через переход эмиттер - база транзистора 13 потечет ток по цепи: плюсовый выход выпр мител  3, диод 22, эмиттер - база транзистора 13, стабилитрон 11, диод 26 и обща  точка измерительных резисторов 2. Это приведет к лавинообразному открыванию транзисторов 13 и 14, в результате конденсатор 19 окажетс  закороченным на цепь, состо щую из транзисторных переходов и резистора 21, при этом конденсатор 19 разр жаетс , по мере разр да ток через транзисторные переходы транзисторов 13 и 14 снижаетс  до нул , и транзисторы 13 и 14 закроютс . Далее начнет повторно зар жатьс  конденсатор 19. По мере его зар да повышаетс  напр жение на базе транзистора 13 и ча стабилитроне 11, когда это напр жение превысит уровень стабилизации стабилитрона 11, снова лавинообразно откроютс  транзисторы 13 и 14. Далее процесс генерации импульсов повтор етс  до тех пор, пока мгновенное значение тока полуволны станет меньше тока разр да накопительного конденсатора 5, после этого процесс генерации прекращаетс , а транзисторы 13 и 14 закрываютс .

В следующий полупериод по мере нарастани  мгновенного значени  тока отрицательной полуволны от выпр мител  3 аналогичным образом зар жаетс  конденсатор 19, при этом повышаетс  напр жение на базе транзистора 13 и на стабилитроне 11, и, когда напр жение превысит уровень стабилизации стабилитрона 11, через переход эмиттер - база транзистора 13 потечет ток по цепи, плюсовый выход выпр мител  3, диод 22, эмиттер - база транзистора 13, стабилитрон 11, открытый переход эмиттер - коллектор транзистора 24 и минусовый выход выпр мител  3. Это приводит к лавинообразному открыванию транзисторов 13 и 14. Далее процесс генерации происходит аналогично описанному процессу дл  положительной полуволны тока.

Таким образом, в положительный полупериод задающий стабилитрон 11 контролирует уровень напр жени  на левом накопительном конденсаторе 5, при этом вход управл емого генератора 10 подключаетс  через стабилитрон 11 и диод 26 к среднему выводу накопительных конденсаторов 5.

Транзисторы 23 и 24 при этом закрыты, так как к базе транзистора 23 прикладываетс  запирающий потенциал через резистор 25. В отрицательный полупериод первичного тока задающий стабилитрон 11 контролирует уровень напр жени  на правом накопительном конденсаторе 5, при этом вход управл емого генератора 10 подключаетс  через стабилитрон 11 и открытый переход эмиттер - коллектор

транзистора 24 к минусовому выходу выпр мител  3. Транзисторы 23 и 24 при этом открыты, так как к переходу база - эмиттер транзистора 23 прикладываетс  открывающий потенциал.

0При большем токе трансформатора 1

конденсатор 19 зар жаетс  до заданного уровн  быстрей, и поэтому частота следовани  импульсов управл емого генератора 10 станет выше прежней, и наоборот, при

5 меньшем токе трансформатора 1 конденсатор 19 зар жаетс  до заданного уровн  большее врем , поэтому частота следовани  импульсов станет меньше прежней. В процессе генерации управл емого ге0 нератора 10 на врем  открытого состо ни  транзистора 14 шунтируетс  вторична  обмотка трансформатора 1 тока, при этом в положительный полупериод тока образуетс  следующа  короткозамкнута  цепь: ко5 нец вторичной обмотки трансформатора 1 тока, диод выпр мител  3, плюсовый выход выпр мител  3, эмиттер - коллектор транзистора 14, минусовый выход выпр мител  3, правый шунтирующий диод 9, измеритель0 ный резистор 2 и начало вторичной обмотки трансформатора 1 тока. В отрицательный полупериод образуетс  аналогична  короткозамкнута  цепь через левый шунтирующий диод 9.

5 Таким образом, в процессе генерации управл емого генератора 10 выходные электроды транзистора 14 шунтируют с соответствующей частотой выход выпр мител  3, тем самым обеспечива  поддержание

0 на заданном уровне напр жени  на выходе выпр мител  3 и на накопительных конденсаторах 5.

В однофазном и трехфазном режимах контроль напр жений на накопи5 тельных конденсаторах 5 в каждом полупериоде первичного тока выполн етс  раздельно.

В двухфазном режиме из-за сдвига фаз на 180° подзар д обоих конденсаторов 5

0 происходит одновременно. Дл  контрол  напр жени  на накопительных конденсаторах 5 в этом режиме используетс  работа полупроводникового переключател  12, настроенного на контроль напр жени  на кон5 денсаторе, зар жаемом положительной полуволной тока.

Дл  обеспечени  правильного функционировани  схемы в двухфазном режиме работы необходимо, чтобы сопротивление резистора 25 было в два раза меньше сопротивлени  резистора 29. При этом приоритет обеспечиваетс  за счет запирани  в этом режиме транзисторов 23 и 24.

Ток протекает по измерительному резистору 2 независимо от коммутационного состо ни  транзистора 14. Напр жение на измерительном резисторе 2, пропорциональное величине первичного тока фазы, прикладываетс  к входу блока 8 контрол  тока, который в аварийной ситуации (перегрузка , междуфазное или однофазное короткое замыкание, обрыв фазы) подает по заданной программе команду на включение тиристора 6 и оба накопительных конденсатора 5, включенные последовательно, разр жаютс  на катушку 7 электромеханического исполнительного элемента.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  токовой защиты от повреждений в сети переменного тока, содержащее трансформаторы тока по числу фаз сети, к началам вторичных обмоток которых подключены первый, второй и третий входы блока контрол  тока и первые выводы измерительных резисторов, вторые выводы кото- рых объединены и подключены к четвертому входу блока контрол  тока, выход которого подключен к управл ющему электроду тиристора, включенного в цепь питани  обмотки электромеханического исполнительного элемента, второй вывод которого и катод тиристора включены между п тым и шестым входами блока контрол  тока и подключены к первым обкладкам двух накопительных конденсаторов, включенных последовательно, обща  точка соединени  которых подключена к четвертому входу блока контрол  тока, к концам вторичных обмоток трансформаторов тока подключен вход выпр мител , стабилитрон, полупроводниковый переключатель, выполненный в виде двух транзисторов разного типа проводимости, четырех резисторов и двух диодов, при этом база первого транзистора соединена с первыми выводами первого и второго резисторов, эмиттер - с общей точкой соединени  накопительных конденсаторов, коллектор через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы - с эмиттером второго транзистора, база которого подключена к общей точке

   соединени  третьего и четвертого транзисторов , анод первого диода соединен с анодом стабилитрона, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности работы , дополнительно введены два блокирующих диода, два шунтирующих диода и управл емый генератор, при этом выходы выпр мител  относительно общей точки вторых выводов измерительных резисторов

   закорочены в обратном направлении шунтирующими диодами, управл емый генератор выполнен в виде третьего и четвертого транзисторов разного типа проводимости, двух конденсаторов, п того, шестого и седьмого резисторов и третьего, четвертого и п того диодов, при этом плюсовой вывод выпр мител  соединен с вторым выводом первого резистора полупроводникового переключател , через первый блокирующий

   диод, включенный в пр мом направлении,- с шестым входом блока контрол  тока и через третий диод управл емого генератора, включенный в пр мом направлении, - с первым выводом п того резистора, с эмиттером

   третьего транзистора и с первой обкладкой первого конденсатора, втора  обкладка которого соединена с анодом четвертого диода и с первым выводом шестого резистора, катод и второй вывод которых объединены

   и подключены к эмиттеру второго транзистора полупроводникового переключател , к первому выводу седьмого резистора и к минусовому выходу выпр мител , база третьего транзистора соединена с катодом

   стабилитрона, с вторым выводом п того резистора , с анодом четвертого диода и первой обкладкой второго конденсатора, катод и втора  обкладка последних объединены и подключены к аноду третьего диода и к коллектору четвертого транзистора, база которого соединена с коллектором третьего транзистора и с вторым выводом седьмого резистора, а эмиттер через второй блокирующий диод, включенный в обратном направлении , - с п тым входом блока контрол  тока, при этом второй вывод второго резистора полупроводникового переключател  соединен с эмиттером второго транзистора, коллектор которого подключен к аноду пер

   вого диода, катод которого соединен с эмиттером первого транзистора и с катодом второго диода, анод которого подключен к базе первого транзистора.