SU736248A1 - Устройство дл защиты электроустановки переменного тока от тока короткого замыкани - Google Patents

Description

Изобретение относится к области устройств защиты низковольтных электроустановок переменного тока.

Известны бесконтактные устройства защиты, в которых управление осуществляется от насыщающихся трансформаго— ⁵ ров тока [1] . В случае превышения током в сети пороговой величины запускается схема выдержки времени. Когда выходное напряжение узла выдержки времени достигнет заданной величины, сравни- ¹⁰ ваемой с эталонным напряжением, срабатывает полупроводниковый выключатель. Эталонное напряжение .изменяется в соответствии с изменением частоты чувст— вительных устройство.

Недостатками данного устройства являются сложность схемы и низкая помехоустойчивость.

Известно также устройство защиты трехфазных потребителей энергии, в котором входные сигналы каждой фазы от трансформаторов тока (ТТ) поступают на мостиковый выпрямитель, а затем — на схему логического сравнения и функциональные схемы защиты (21. Данная схема является очень сложной и громозд» кой, что ограничивает область ее применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является бесконтактное устройство защиты, в котором использованы насыщающиеся трансформаторы тока, включенные в каждую фазу, которые выполняют функции датчиков тока и обеспечивают через выпрямитель питание схем управления защиты, а также заряжают своим током Накопительный конденсатор, питающий отключающий электромагнит, вторичные обмотки ТТ включены на две однополупериодные трехфазные схемы выпрямителя (3]. В один полупериод (измерительный) обмотки нагружены резистором переменного сопротивления, с помощью которого регулируется номинальный ток. Параллельно измерительному резистору включается схема управления защиты (с блоком питания), презназначенная для подачи сигналов управления на исполнительные органы защиты в случае возникновения в защищаемой сети аварийной ситуации. Блок питания схемы управления защиты (СУЗ) представляет собой параллельно включенные фильтрующий конденсатор и стабилитрон, осуществляющий стабилизацию напряжения на фильтрующем конденсаторе. Последовательно со стабилитроном включен токоограни— чиваюший резистор. В другой полупериод (накопительный) происходит подзаряд накопительного конденсатора.

Основными недостатками данного устройства являются значительные тепловые потери в измерительном резисторе за счет протекания ток в течение всего измерительного полупериода и малая выходная мощность блока питания СУЗ. Это обусловлено тем, что для правильной работы устройства (для обеспечения необходимой крутизны измерительной характеристики) необходимо выбирать сопротивление измерительного резистора гораздо меньшим (приблизительно в 5 раз) по сравнению с эквивалентным сопротивлением блока питания СУЗ.

Цель изобретения — повысить надежность устройства путем уменьшения потерь в измерительном резисторе и повысить выходную мощность блока питания.

Это достигается тем, что в устройство для защиты электроустановки перемен— . ного тока от тока короткого замыкания, содержащее трансформаторы тока, включенные в каждую фазу питающей сети, вторичные обмотки которых соединены в звезду и подключены к двум однополупериодным трехфазным выпрямителям, к нулевому выводу звезды подключены измерительный резистор и блок управления защитой с блоком питания в виде стабилитрона и конденсатора, а между нулевым выводом звезды и выходом одного выпря— ¹ мителя включен накопительный конденсатор и стабилитрон, дополнительно введены транзистор и ключ с управляющим генератором, включенным между объединенными анодами второго выпрямителя и ну- ί левым проводом вторичных обмоток трансформаторов тока, выход которого присоединен к ключу,, один вывод последнего под подключен к эмиттеру транзистора, присоединенного к анодам диодов второго 5 выпрямителя, другой вывод ключа подключен через резистор к базе транзистора и блоку питания управления защитой, кол736248 4 лектор указанного транзистора подключен к измерительному резистору и блоку управления защитой.

Эффект снижения тепловых потерь в измерительном резисторе и одновременно повышения выходной мощности блока питания СУЗ достигается за счет рационального перераспределения энергии ТТ в измерительный полупериод между измерительным резистором и блоком питания СУЗ вследствие импульсной работы ТТ на измерительный резистор.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — осциллограмма напряжения на измерительном резисторе при работе схемы в однофазном режиме.

Устройство содержит трансформаторы 1 тока включенные в каждую фазу защищаемой сети, выход которых соединен с выпрямителем 2. К анодной группе выпрямителя через транзистор 3 подключен измерительный резистор 4. Накопительный конденсатор 5, напряжение на котором стабилизируется стабилитронами 6, включен между общей точкой трансформаторов 1 тока (к которой поключен также измерительный резистор 4) и катодной группой выпрямителя 2. К базе транзистора 3 через резистор 7 подключен блок 8 питания, состоящий из фильтрующего конденсатора. 9 и стабилитрона 10. Вых'од блока 8 питания соединен со схемой 11 управления защитой и ключом 12, управление которым осуществляется от генератора 13. Кроме того, ключ 12 и генератор 13 соединены с эмиттером транзистора 3 и анодной группой выпрямителя 2.

Схема работает следующим образом. Трансформаторы 1 в накопительный полупериод через выпрямитель 2 подзаряжают накопительный конденсатор 5. В измерительный полупериод в течение паузы между импульсами управляющего генератора 13, когда ключ 12 замкнут и транзистор 3 закрыт, трансформаторы 1 через выпрямитель 2 и ключ 12 нагружены на блок 8 питания и включенную параллельно ему схему 11 управления защитой. В течение импульса управляющего генератора, подающего команду на размыкание ключа 12, включается транзистор 3 и ток ТТ протекает через базовую и коллекторную цепи транзистора 3, Поскольку последний работает в усилительном режиме, его коллекторный ток, протекающий через изме— ригельный резистор 4, практически равен эмиттерному току, т, е. вторичному току ТТ. Напряжение на измерительном резисторе служит информационным сигналом для схемы 11 управления защитой. Для правильной работы схемы необходи мо, чтобы частота генератора на 2—3 порядка превышала частоту сети, а скважность импульсов генератора была более 10. Тогда предлагаемое техническое решение позволяет значительно снизить тепловые потери в измерительном резисторе и одновремено повысить выходную мощность блока питания на порядок по сравнению с устройством, принятым за прототип, что особенно важно для малогабаритных устройств защиты.

Увеличение выходной мощности блока питания позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет введения новых видов защит и уменьшить мощность трансформаторов тока.

Claims (3)

1. (с блоком питани ), презназначенна  дл  подачи сигналов управлени  на исполнительные органы защиты в случае возникновени  в защищаемой сети аварийной ситуации. Блок питани  схемы управлени  защиты (СУЗ) представ,  ет собой параллельно включенные фильтрую щий конденсатор и стабилитрон, осущест вл ющий стабилизацию напр жени  на фильтрующем конденсаторе. Последователь- ю но со стабилитроном включен токострани- чивающий резистор. В другой полупериод (накопительный) происходит подзар д накопительного ко}щенсатора. Основными недостатками данного устройства  вл ютс  значительные тепловые потери в измерительном резисторе за счет протекани  ток в течение всего измерительного полупериода и мала  выход на  мощность блока питани  СУЗ. Это обусловлено тем, что дл  правильной ра боты устройства (дл  обеспечени  необходимой крутизны измерительной характеристики ) необходимо выбирать сопротив ление измерительного резистора гораздо меньщим (приблизительно в 5 раз) по сравнению с эквивалентным сопротивлением блока питани  СУЗ. Цель изобретени  - повысить надежность устройства путем уменьщени  потерь в измерительном резисторе и повысить выходную мощность блока питани . Это достигаетс  тем, что в устройство дл  защиты электроустановки переменного тока от тока короткого замыкани , содержащее трансформаторы тока, включенные в каждую фазу питающей сети, вт ричные обмотки которых соединены в звезду и подключены к двум однополупе- риодным трехфазным выпр мител м, к нулевому выводу звезды подключены изме рительный резистор и блок управлени  защитой с блоком питани  в виде стабили трона и конденсатора, а между нулевым выводом звезды и выходом одного выпр - мител  включен накопительный конденсатор и стабилитрон, дополнительно введены транзистор и ключ с управл ющим генератором , включенным между объединен- ными анодами второго выпр мител  и нулевым проводом вторичных обмоток трансформаторов тока, выход которого присое динен к ключу,, один вывод последнего под подключен к эмиттеру транзистора, присоединенного к анодам диодов второго выпр мител , другой вывод ключа подклю чен через резистор к базе транзистора и блоку питани  уп;. авлени  защитой, кол- 84. лектор указанного транзистора подключен к измерительному резистору и блоку управлени  защитой. Эффект снижени  тепловык потерь в измерительном резисторе и одновременно повышени  выкодной мощности блока питани  СУЗ достигаетс  за счет рационального перераспределени  энергии ТТ в измерительный полупериод между из- мерительным резистором и блоком пита- ни  С„3 вследствие импульсной работы ТТ на измерительный резистор. На фиг. 1 приведена принципиальна  схема устройства; на фиг. 2 - осциллогамма напр жени  на измерительном резисторе при работе схемы в однофазном режиме. Устройство содержит трансформаторы 1 тока включенные в каждую фазу защищаемой сети, выход которых соединен с выпр мителем 2. К анодной группе выпр мител  через транзистор 3 подключен измерительный резистор 4. Накопительный конденсатор 5, напр жение на котором стабилизируетс  стабилитронами 6, включен между общей точкой трансформаторов 1 тока (к которой поключен также измерительный резистор 4) и катодной группой выпр мител  2. К базе ,транзистора 3 через резистор 7 подключен блок 8 питани , состо щий из фильтрующего конденсатора . 9 и стабилитрона 10. ВыхЬд блока 8 питани  соединен со схемой 11 управлени  защитой и ключом 12, управление которым осуществл етс  от генератора 13. Кроме того, ключ 12 и генератор 13 соединены с эмиттером транзистора 3 и анодной группой выпр мител  2. Схема работает следующим образом. Трансформаторы 1 в накопительный полупериод через выпр митель 2 подзар жают накопительный конденсатор 5. В измерительный полупериод в течение паузы между импульсами управл ющего генератора 13, когда ключ 12 замкнут и транзистор 3 закрыт, трансформаторы 1 через выпр митель 2 и ключ 12 нагружены на блок 8 питани  и вклк ченную параллельно ему схему 11 управлени  защитой. В течение импульса управл ющего генератора, подающего команду на размыкание ключа 12, включаетс  транзистор 3 и ток ТТ протекает через базовую и коллекторную цепи транзистора 3, Поскольку последний работает в усилительном режиме, его коллекторный ток, протекающий через измерительный резистор 4, практически равен эмиттерному току, т, е. вторичному току ГГ. Напр жение на измерительном резисторе служит информационным сигналом дл  схемы 11 управлени  защитой, Дл  правильной работы схемы необходи МО, чтобы частота генератора на 2-3 пор дка превышала частоту сети, а скважность импульров генератора была более 10. Тогда предлагаемое техническое ре- шение позвол ет значительно снизить тепловые потери в измерительном резисторе и одновремено повысить выходную мощность блока питани  на пор док по сравнению с устройством, прин тым за прото- тип, что особенно важно дл  малогабарит ных устройств защиты. Увеличение выходной мощности блока питани  позвол ет расширить функциональ ные возможности устройства за счет вве- дени  новых видов защит и уменьшить мощность трансформаторов тока. Формула изобретени  Устройство дл  защиты электроустановки переменного тока от тока короткого замыкани , содержащее трансформаторы тока, включенные в каждую фазу питающей сети, вторичные обмотки которых соединены в звезду и подключены к двум однополупер;:одным трехфазным Бып 5 ми- тел м, к нулевому выводу звезды подклю чены измерительный резистор и блок управлени  защитой с блоком питани  в виде стабилитрона и конденсатора, а между нулевым выводом звезды и выходом одного выпр мител  включен накопительный конденсатор и стабилитрон, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности путем уменьшени  потерь и повышени  выходной мощности блока питани , дополнительно введены транзистор и ключ с управл ющим генератором , включенным между объединенными анодами второго выпр мител  и нулевым проводом вторичных обмоток трансформаторов тока, выход которого присоединен к ключу, один вывод последнего подключен к эмиттеру транзистора, присоединенного к анодам диодов второго выпр мител , другой вывод ключа подключен через резистор к базе транаистс а и блоку питани  управлени  защитой, коллектор указанного транзистора подключен к измерительному резистору и блоку управлени  защитой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США N 3656О26, кл. 317-36, 1972.
2. 2.Акцептованна  за вка Японии NO 43-1О93О, кл. 58 Д 21, 1973.
3. 3.Могилевский Г. В. и др. Бесконтактные устройства защиты дл  низковольтных электрических аппаратов, М., Энерги ; 1971, с. 12.

   - V -iSSt-. ,J7tUrT ri - l4..