SU1720120A1 - Устройство дл токовой защиты от повреждений в сети переменного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к релейной защите электроустановок . Цель изобретени  - повышение надежности работы при больших токах короткого замыкани . Поставленна  цель достигаетс  тем, что за каждый полупериод вторичного тока ТТ1 происходит подзар д соответствующего накопительного конденсатора когда мгновенное значение тока превысит уровень стабилизации стабилитИзобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам релейной защиты . Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы при больших токах короткого замыкани . На чертеже представлена схема устройства . Устройство содержит трансформаторы тока 1. включенные в каждую фазу защищаемой сети. рона 32, начнет генерировать управл емый генератор 13, при этом его выходной сигнал, поступающий на вход симистора 9, будет своим действием закорачивать вУоричную обмотку ТИ на измерительные резисторы 2, тем самым поддержива  напр жение на накопительном конденсаторе на заданном уровне. Напр жение на измерительных резисторах прикладываетс  ко входу блока 8 контрол  тока, который в аварийной ситуации подает команду на включение тиристора 6, и оба конденсатора 5 разр жаютс  на катушку 7 исполнительного элемента. В однофазном и трехфазном аварийных режимах контроль напр жений в накопительном конденсаторе в каждом полупериоде первичного тока ТИ выполн етс  раздельно, а в Двухфазном режиме подзар д обоих конденсаторов 5 происходит одновременно, поэтому дл  контрол  напр жени  на них в этом режиме используетс  работа полупроводникового переключател  23, настроенного на контроль напр жени  на конденсаторе, зар жаемом положительной полуволной тока. При этом контроль обеспечиваетс  за счет запирани  в этом режиме транзисторов 24 и 25. 1 ил. Вторичные обмотки трансформаторов тока 1 соединены между собой через измерительные резисторы 2 в звезду, при этом начала обмоток подключены к измерительным резисторам 2, а концы через выпр митель 3 и блокирующие диоды 4 подключены к накопительным конденсаторам 5. Параллельно двум последовательно соединенным конденсаторам 5 подключена цепь, состо ща  из тиристора 6 и катушки 7 электромеханического исполнительного элемента. сл с 4 Ю О Ю о

Description

Обща  точка соединений конденсаторов 5 подключена к общей точке измерительных резисторов 2. С каждого накопительного конденсатора 5 снимаетс  напр жение питани  положительной и отрицательной пол рности относительно общей точки измерительных резисторов 2 дл  блока 8 контрол  тока, Концы вторичных обмоток трансформаторов 1 тока каждой фазы закорочены симмсторами 9 на общую точку измерительных резисторов 2, управл ющие электроды симисторов 9 подключены к входам выпр мител  10 управлени .

Выходы выпр мителей 3 и 10 зашунти- рованы относительно средней точки измерительных резисторов 2 в обратном направлении соответственно шунтирующм- ми диодами 11 и 12.

Управл емый генератор 13 выполнен на двух транзисторах разноименной проводимости . Коллектор транзистора 14 непосредственно подключен к базе транзистора 15, а коллектор транзистора 15 подключен через параллельную цепь, состо щую из диода 16 и конденсатора 17, к базе транзистора 14. Ме.жду эмиттером транзистора 14 м эмиттером второго транзистора 15 подключен конденсатор 18 последовательно с резистором 19 и диодом 20. Переходы эмиттер-база транзистора 14 и транзистора 15 зашунтированы соответственно резистором 21м резистором 22, Коллектор транзистора 1.5 подключен к первому выходу управл емого генератора 13, а эмиттер его подключен ко второму выходу управл емого генератора 13.

Эмиттер транзистора 14 подключен к первому входу управл емого генератора 13. Обща  точка соединений конденсатора 18 и резистора 19 подключена ко второму входу управл емого генератора 13. База транзистора 14 подключена к третьему входу управл емого генератора 13.

Полупроводниковый переключатель 23 включает транзистор 24, транзистор 25, два диода 26 и 27 и четыре резистора 28-31.

Базы транзисторов 24 и 25 подключены соответственно через резисторы 28 и 29 к эмиттеру транзистора 25.

Коллектор транзистора 24 подключен через резистор 30 к базе транзистора 25. Эмиттер транзистора. 24 подключен к катодам диодов 26 и 27, анод диода 26 подключен к коллектору транзистора 25, а анод диода 27 - к базе транзистора 24, база которого подключена через резистор 31 к первому входу полупроводникового переключател  23. Эмиттер транзистора 24 подключен ко второму входу полупроводникового переключател  23;

коллектор транзистора 25 подключен к выходу полупроводникового переключател  23, а эмиттер транзистора 25 подключен к его общему зажиму.

Выход полупроводникового переключател  23 через стабилитрон 32 подключен к третьему входу управл емого генератора 13.

Первые входы полупроводникового пе0 реключател  23 и управл емого генератора 13 подключены к плюсовому выходу выпр мител  3, а минусовой выход выпр мител  3 подключен к общему зажиму полупроводникового переключател  23 и ко второму входу

5 управл емого генератора 13. Второй вход полупроводникового переключател  23 подключен к общей точке измерительных резисторов 2.

Первый выход управл емого генерато0 ра 13 подключен к плюсовому выходу выпр мител  1C управлени , а второй выход - к минусовому выходу выпр мител  10 управлени .

Устройство работает следующим обра5 зом.

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

За каждый полупериод вторичного

0 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 5, а отрицательной полуволной - правый конденсатор 5.

По мере нарастани  мгновенного значени  тока положительной полуволны от выпр мител  3 зар жаетс  конденсатор 18.

0 Одновременно с этим будет повышатьс  напр жение на базе транзистора 14 и на стабилитроне 32; когда напр жение превысит уровень стабилизации стабилитрона 32, через переход эмиттер-база транзистора 14

5 потечет ток по цепи: плюсовый выход выпр мител  3, эмиттер-база транзистора 14, стабилитрон 32, диод 26 и обща  точка измерительных резисторов 2. Это приведет к лавинообразному открыванию транзисто0 ров 14 и 15, в результате конденсатор 18 окажетс  закороченый на цепь, состо щую из транзисторов 14 и 15, диода 20 и резистора 19, при этом конденсатор 18 будет разр жатьс ; по мере разр да ток через

5 транзисторные переходы будет снижатьс  до нул  и транзисторы 14 и 15 закроютс .

Далее начнет повторно зар жатьс  конденсатор 18, и процесс генерации импульсов будет повтор тьс  до тех пор, пока мгновенное значение тока положительной

полуволны станет меньше тока разр да левого накопительного конденсатора 5, после этого процесс генерации прекращаетс , а транзисторы 14 и 15 закроютс .

Аналогичным образом будет протекать процесс генерации импульсов в следующий полупериод. При этом генераци  импульсов происходит до тех пор, пока мгновенное значение тока отрицательной полуволны не станет меньше тока разр да правого нако- пительного конденсатора 5.

Таким образом, в положительный полупериод задающий стабилитрон 32 контролирует уровень напр жени  на левом накопительном конденсаторе 5, при этом вход управл ющего генератора 13 подключен через стабилитрон 32 и диод 26 к среднему выводу накопительных конденсаторов 5, транзисторы 24 и 25 полупроводникового переключател  23 при этом будут закрыты, так как к базе транзистора 24 прикладываетс  запирающий потенциал через резистор 31. В отрицательный полупериод первичного тока задающий стабилитрон 32 контролирует уровень напр жени  на пра- вом накопительном конденсаторе 5. при этом вход управл емого генератора 13 подключаетс  через стабилитрон 32 и открытый переход эмиттер-коллектор транзистора 25 к минусовому выходу выпр мител  3. Тран- зисторы 24 и 25 при этом будут открытыми, так как и переходу база-эмиттер транзистора 24 прикладываетс  открывающий потенциал .

При большем токе трансформатора 1 конденсатор 18 зар жаетс  до заданного уровн  напр жени  быстрей и поэтому частота следовани  импульсов управл емого генератора станет выше прежней. При меньшем токе трансформатора 1 конденеа- тор 18 зар жаетс  до заданного уровн  напр жени  большее врем , поэтому частота следовани  импульсов будет меньше прежней .

В процессе генерации управл емого re- нерэтора 13 на врем  открытого состо ни  транзистора 15 шунтируетс  выход выпр мител  10 управлени , в результате по управл ющей цепи симистора будет протекать ток.

В положительный полупериод управл ющий ток симистора 9 будет протекать по следующей замкнутой цепи: конец вторичной обмотки трансформатора 1 тока, переход катод - управл ющий электрод симистора 9, диод выпр мител  10 управлени , переход коллектор-эмиттер транзистора 15, правый шунтирующий диод 12; измерительный резистор 2 и начало вторичной обмотки трансформатора 1 тока. В отрицательный полупериод управл ющий ток симистора 9 будет протекать по цепи: начало вторичной обмотки трансформатора 1 тока , измерительный резистор 2, левый шунтирующий диод 12, переход коллектор- эмиттер транзистора 15, диод выпр мител  11 управлени , переход управл ющий электрод-катод симистора 9 и конец вторичной обмотки трансформатора 1 тока.

При стабилизации напр жени  на зажимах накопительных конденсаторов 5 имеют место два режима работы схемы: работа в зоне малых вторичных токов трансформатора 1; работа при больших вторичных токах трансформатора 1.

Работа в зоне малых токов характерна тем, что симисторы 9 в этом режиме вообще не включаютс  или включаютс  только на врем  действи  управл ющего импульса, так как ток в его силовой цепи меньше удерживающего тока симистора. Таким образом, выходной сигнал генератора 10, поступающий на управл ющий вход симистора 9, будет своим действием закорачивать вторичную обмотку трансформатора 1 тока на измерительный резистор 2, тем самым поддерживать напр жение на накопительных конденсаторах 5 на заданном уровне.

При больших вторичных токах трансформатора 1, протекающий через открытый симистор 9 ток будет достаточный дл  удержани  его в открытом состо нии, при этом симистор 9 останетс  открытым до конца полупериода вторичного тока трансформатора 1 и выключитс  при изменении пол рности тока. Чем больше ток во вторичной обмотке трансформатора, тем большую часть полупериода будет открыт симистор 9 и тем большее врем  будет находитьс  в закороченном состо нии вторична  обмотка трансформатора тока 1 на измерительный резистор 2, поддержива  тем самым в заданных пределах напр жени  на накопительных конденсаторах 5.

В однофазном и трехфазном режимах контроль напр жений на накопительных конденсаторах 5 в каждом полупериоде первичного тока выполн етс  раздельно. В двухфазном режиме из-за сдвига фаз на 180° подзар д обоих конденсаторов 5 происходит одновременно. Дл  контрол  напр жени  на накопительных конденсаторах 5 в этом режиме используют работу полупроводникового переключател  23, настроенного на контроль напр жени  на конденсаторе, зар жаемом положительной полуволной тока.

Дл  обеспечени  правильного функционировани , схемы в двухфазном режиме работы необходимо, чтобы сопротивление

резистора 28 было в два раза меньше сопротивлени  резистора 31. При этом приоритет обеспечиваетс  за счет запирани  в этом режиме транзисторов 24 и 25.

Ток протекает по измерительному резистору 2 независимо от коммутационного состо ни  симистора 9.

Напр жение на измерительном резисторе 2, пропорциональное величине первичного тока фазы, поступает на вход блока 8 контрол  тока, который в аварийной ситуации (перегрузки, междуфазное или однофазное короткое замыкание, обрыв фазы) подает по заданной программе команду на включение тиристора б 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 выходы которых объединены и подключены к четвертому входу блока контрол  тока, к общей точке соединени  двух последовательно включенных накопительных конденсаторов и через первый и второй шунтирующие диоды соответственно- к плюсовому и минусовому выходам выпр мител , входы которого подключены к концам вторичных обмоток трансформаторов тока, два блокирующих диода, стабилитрон, полупроводниковый переключатель, выполненный в виде двух транзисторов разного типа проводимости, четырех резисторов, двух диодов, при этом база первого транзистора через первый резистор подключена к аноду первого блокирующего диода, к первому выводу второго резистора и к аноду первого диода, катод которого, эмиттер первого транзистора и катод второго диода объединены и подключены к общей точке соединени  двух накопительных конденсаторов, коллектор первого транзистора через третий резистор соединен с базой второго транзистора и с первым выводом четвертого резистора, второй вывод которого, второй вывод второго резистора и эмиттер второго транзистора объединены и подключены к минусовому выходу выпр мител , коллектор второго транзистора соединен с анодом второго диода и с анодом стабилитрона, управл емый

   генератор, выполненный в виде двух транзисторов разного типа проводимости, трех резисторов, двух конденсаторов и двух диодов , при этом первый вывод п того резистора , эмиттер третьего транзистора, перва  обкладка первого конденсатора объединены , база третьего транзистора подключена к катоду стабилитрона, к второму выводу п того резистора, к аноду третьего диода и

   первой обкладке второго конденсатора, втора  обкладка которого и катод третьего диода объединены и подключены к коллектору четвертого транзистора, база которого соединена с коллектором третьего транзистора

   и с первым выводом шестого резистора, втора  обкладка первого конденсатора соединена с первым выводом седьмого резистора второй вывод которого соединен с катодом четвертого диода, катод первого блокирующего диода подключен к второй обкладке первого накопительного конденсатора и к п тому входу блока контрол  тока, анод второго блокирующего диода подключен к второй обкладке второго накопительного

   конденсатора и к шестому входу блока контрол  тока, к выходу которого подключен управл ющий электрод тиристора, катод которого непосредственно подключен к п тому входу, а анод через катушку электромеханического исполнительного элемента подключен к шестому входу блока контрол  тока, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности в работе при больших токах короткого замыкани , дополнительно введены два шунтирующих диода, выпр митель управлени , симисторы по числу фаз сети, при этом катоды симисторов подключены к соответствующим входам выпр мител , аноды - к объединенным вторым выводам измерительных резисторов, управл ющие электроды - к соответствующим входам выпр мител  управлени , плюсовой и минусовой выходы которого соединены через третий и 4eteepTHft

   шунтирующие диоды, соответственно с объединенными вторыми выводами измерительных резисторов, плюсовой выход выпр мител  управлени  соединен с катодом третьего диода управл емого генерато0 ра, первый вывод п того резистора которого подключен к плюсовому выходу выпр мител , и с анодом первого блокирующего диода, к минусовому выходу выпр мител  управлени  подключены эмиттер

   5 четвертого транзистора, второй вывод шестого резистора и анод четвертого диода, первый вывод седьмого резистора соединен с катодом второго блокирующего диода.