SU743102A1

SU743102A1 - Device for protective cut-out of electric equipment in ac mains

Info

Publication number: SU743102A1
Application number: SU782566952A
Authority: SU
Inventors: Эрнст Кириллович Федоров; Эдуард Менделевич Шнеерсон; Адольф Ходосович Слободкин
Original assignee: Предприятие П/Я А-7374
Priority date: 1978-01-09
Filing date: 1978-01-09
Publication date: 1980-06-25

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ Изобретение относитс к электротехнике , в частности, к устройствам дл защиты от поражени электрическим током. Известны устройства дл защитног отключени , в которых дл повьлшени помехоустойчивости используютс интегрирующие ВС-контуры I. Они содержат трансформаторы тока, на выходе которых включены последователь но выпр мители, интегрирукнцйе ВС-ко туры, высокочувствительные усилители посто нного тока (нуль-органы), выходные реле и цепи положительной обратной св зи между выходом и входе усилителей. Недостатками таких устройств вл ютс ограниченна чувствительность из-за наличи выпр мительных диодов и сложность выполнени усилителей посто нного тока, выполненных в виде многокаскадных транзисторных уси лителей . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению вл етс устройство д эаадитного отключени , которое содержит источник стабилизированного Питани , трансформатор тока нулевой последовательности, на выходе котоЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА рого включены последовательно транзисторньгй усилитель с положительной обратной св зью, с цепью отстройки от высших гармоник и с цепью смещени на его входе и выходное реле. Указанное устройство более высокую чувствительность 2 .Однако отсутствие интегрирукедих цепей и наличие жесткой положительной обратной св зи обусловливает невысокую помехоустойчивость устройства, которое имеет сравнительно сложную схему. Перспективным вл етс выполнение устройств дл защитного отключени с выносными трансформаторами тока утечки и выполненным отдельно чувствительным релейньэл блоком. Указанные устройства могут использоватьс с любыми серийно выпускаег олми автоматическими выключател ми, в том числе и на большие номинальные токи (100А и более) при неизменной конструкции релейного блока. При таком выполнении , необходим самоконтроль исправности входных цепей релейного блока, соедин к цих его с трансформаторами тока yтeчки так как обрыв указанных цепей, вл квдихс внвиними/ приводит к отказу устройства.(54) SAFETY SHUTDOWN DEVICE The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for protection against electric shock. Protective tripping devices are known in which integrating VS-circuits I are used for noise immunity. They contain current transformers, the output of which includes sequentially rectifiers, integrate VS-Comm, highly sensitive DC amplifiers (zero-organs), output positive feedback relays and circuits between the output and the input of amplifiers. The drawbacks of such devices are the limited sensitivity due to the presence of rectifying diodes and the complexity of the implementation of DC amplifiers made in the form of multi-stage transistor amplifiers. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device for disconnecting, which contains a source of stabilized power, a zero-sequence current transformer, at the output of which ELECTRIC INSTALLATION IN THE AC NETWORK CURRENT is connected in series with a positive-loop transistor amplifier, with a detuning circuit from higher harmonics and with a bias circuit at its input and output relay. The indicated device has a higher sensitivity 2. However, the lack of integrated circuits and the presence of a hard positive feedback result in a low noise immunity of the device, which has a relatively complex circuit. It is promising to provide protective cut-off devices with external leakage current transformers and a separately sensing relay unit. These devices can be used with any commercially available automatic circuit breakers, including high rated currents (100A and more) with the same design of the relay unit. With such an implementation, self-monitoring of the health of the input circuits of the relay unit, connecting it with current transformers is necessary, since the interruption of these circuits is a matter of causing / failing the device.

Цель изобретени - повышение помехоустойчивости и упрощение устройства при обеспечении самоконтрол входных цепей.The purpose of the invention is to improve noise immunity and simplify the device while ensuring self-control of the input circuits.

Это достигаетс тем, что в устройстве дл защитного отключени , содержащем трансформатор тока нулевой последовательности , к выходу которого подключен многокаскадный усилитель с положительной обратной св зью, выполненной в виде диода, с цепью отстройки от высших гармоник и с цепью смещени на его входе, включенной между выводом втори чной обмоткой трансформатора тока нулевой последовательности и полюсом источника стабилизированного питани , выходное реле, подсоединенное к выхоному каскаду упом нутого усилител , выполненному на транзисторе, блок предварительного усилени многокаскадного усилител выполнен на операционном усилителе, выход которого через выпр митель подключен к интегрирующей RC-цепи,. конденсатор которой одной обкладкой соединен с отрицательным полюсом источника стабилизированного питани , а другой - с анодом диода положительной обратной св зи и через резистор со входом выходного каскада упом нутого усилител , а катод диода положительной обратной св аи подключен к средней точке цеписмещени , выполненной на двух резисторах, и к первому входу операционного усилител , при этом к выводам вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности подключены два резистора, соединеншле с полюсам источника стабилизированного питани , причем резистор, подключенный к положительному полюсу указанного источника, другим выводом присоединен к цепи смещени , а резистор, подключенный к отрицательному полюсу указанного источника выводом присоединен непосредственно ко второму входу операционного усилители ,This is achieved by the fact that in a protective switch-off device containing a zero-sequence current transformer, to the output of which is connected a multi-stage amplifier with positive feedback, made in the form of a diode, with a detuning circuit from higher harmonics and with an offset circuit at its input connected between the output of the secondary winding of the zero-sequence current transformer and the pole of the source of stabilized power, the output relay connected to the output stage of the amplifier, performed on t anzistore unit prior gain multistage amplifier configured operational amplifier whose output is connected via a rectifier to an integrating RC-circuit ,. a capacitor in which one plate is connected to the negative pole of the stabilized power supply, and the other to the anode of a positive feedback diode and through a resistor to the output of the amplifier, and the cathode of the positive feedback is connected to the midpoint of the displacement of two resistors , and to the first input of the operational amplifier, at the same time two resistors are connected to the terminals of the secondary winding of the zero-sequence current transformer, connected to the source poles lysed power, the resistor connected to the positive pole of said source, the other terminal is connected to the bias circuit, and a resistor connected to the negative pole of said source terminal is connected directly to the second input of the operational amplifier,

На фиг. 1 приведена принципиальна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграмма режима работы устройства.FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed device; in fig. 2 is a diagram of the operation mode of the device.

Устройство содержит датчик I тока утечки и релейный блок 2. Датчик 1 содержит трансформатор 3 тока нулвой последоазательности и резистсф 4 служащий дл подстройки уставки ера батыАани и обеспечени работы транформатора 3 в режиме трансформаторн тока.The device contains a leakage current sensor I and a relay unit 2. Sensor 1 contains a transformer 3 of zero current and resistor 4 that serves to adjust the setpoint of the battery and to ensure that transformer 3 operates in current transformer mode.

Релейный блок 2 содержит конденсатор 5 фильтра, блокпредварительно усилени , выполненный на операционн усилителе 6, вьшр митель 7, интегрирующий контур 8 и 9; диод 10 дл обеспечени положительной обратной св зи и исключени вибрации выходного реле, выходной усилитель/ выполненный на транзисторе 11, выходное реле 12, блок питани , выполненный использованием трансформатора 13, выпр мител 14, сглаживающей емкости 15 и стабилитрона 16,The relay unit 2 contains a filter capacitor 5, a preamplifier block, made on the operational amplifier 6, expander 7, integrating circuit 8 and 9; diode 10 for providing positive feedback and eliminating vibration of the output relay, output amplifier / made on transistor 11, output relay 12, power supply unit made using a transformer 13, rectifier 14, smoothing capacitor 15 and zener diode 16,

Конденсатор 5, включенный параллельно со вторичной обмоткой трансформатора 3 датчика 1, образует с ней резонансный контур, частота резонанса которого выбираетс близкой к 50 Гц. Благодар этому снижаетс возможность ложных отключений при наличии дополнительных небалансов , обусловленных наличием высших гармоник.The capacitor 5, connected in parallel with the secondary winding of the transformer 3 of the sensor 1, forms with it a resonant circuit, the resonance frequency of which is chosen close to 50 Hz. Due to this, the possibility of false disconnections in the presence of additional unbalances caused by the presence of higher harmonics is reduced.

В исходном режиме через резисторыIn initial mode through resistors

5 17, 18 и 19 протекает ток, и на резисторе 18 формируетс напр жение смещени , которое через вторичную обмотку трансформатора 3 датчика 1 подводитс дифференциально ко вхо0-дам операционного усилител 6. При этом напр жение на выходе усилител б относительно отрицательного полюса источника стабилизированного питани примерно равно нулю, конденсатор 9 разр жен, транзистор 11 закрыт, а выходное реле 12 обесточено.5 17, 18 and 19 a current flows, and a bias voltage is generated on the resistor 18, which through the secondary winding of the transformer 3 of the sensor 1 is supplied differentially to the inputs of the operational amplifier 6. In this case, the output voltage of the amplifier relative to the negative pole of the source of stabilized power is approximately zero, the capacitor 9 is discharged, the transistor 11 is closed, and the output relay 12 is de-energized.

При по влении тока утечки, превышаквдего уставку реле, на выходе трансформатора 3 по вл етс напр жение , превышающее напр жение смещени .When a leakage current, exceeding the setpoint of the relay, at the output of the transformer 3, appears a voltage higher than the bias voltage.

0 На выходе усилител б по вл етс напр жение ,и начинаетс зар д конденсатора 9. При превышении напр жени на конденсаторе 9 величины напр жени на резисторе 19 открываетс диод 100 At the output of the amplifier b, a voltage appears, and the charge of the capacitor 9 starts. When the voltage across the capacitor 9 exceeds the voltage on the resistor 19, a diode 10 opens.

5 и начинаетс действие положительной обратной св зи. Напр жение на выходе усилител возрастает, транзистор 11 открываетс , и вьвсодное реле 12 срабатывает, обеспечива с5, the positive feedback action begins. The voltage at the output of the amplifier increases, the transistor 11 opens, and the high-voltage relay 12 operates, providing

Q помощью дополнительного когдлутационнрго аппарата отключение электроустановки . Благодар положительной обратной св зи улучшаетс релейность и исключаетс вибраци выходного реле при токах утечки, близких к токуQ using an additional device when disconnecting electrical installations. Due to the positive feedback, the relay improves and the output relay vibrates at leakage currents close to the current.

5 срабатывани реле.5 triggered relays.

Возврат устройств происходит путем сн ти напр жени питани , осуществл емого коммутационным аппаратом .The return of the devices occurs by relieving the voltage of the power supplied by the switching device.

При Обрыве хот бы одного изAt the end of at least one of

проводов, соедин ющих релейный блок 2с датчиком 1, происходит срабатывание устройства, так как черезwires connecting the relay unit 2c sensor 1, the device trips, because

резистор 20 подаетс отрицательный сигнал на вход 21 усилител б и осуществл етс таким образом самоконтроль схемы.the resistor 20 is supplied with a negative signal to the input 21 of the amplifier b and thus the circuit is self-controlled.

Транзистор 13 релейного блока изолирует устройство от сети и повышаетThe transistor 13 of the relay unit isolates the device from the network and increases

0 электробезопасность его обслуживани . Диоды 22 и 23 обеспечивают защиту усилител от возможных перенапр жений .0 electrical safety of its service. Diodes 22 and 23 provide amp protection against possible overvoltages.

Помехоустойчивость устройстваDevice noise immunity

5 повышаетс за счет выполнени входных цепей усилител 6. При выборе сопротивлений резисторов 17 20 и 19«20 в исходном режиме напр жение ()(см, фиг, 2) на резисторе 19 мало и определ етс в основном соотношением сопротивлений резнеторов 17 и 19 (вли нием сопротивлений вторичной обмотки трансформатора 3 и резистора 18 иэ-за их малой величины можно пренебречь). В момент времени i, когда Utj ), происходит открытие диода 10 и начинаетс действие положительной обратной св зи. Однако пйдхвата схемы не происходит, так как зар д конденсатора 9 протекает медленно, и начинаетс постепенное увеличение напр жени Uo - При этом напр жение смещени , снимаемое с резистора 18, медленно уменьшаетс и в момент времени tn становитс равным нулю. При этом наступает равенство напр жений Lig - иJQ 1)2 При дальнейшем зар де конденсатора 9 напр жение смещени , снимаемое с резистора 18, мен ет свой знак, и обеспечиваетс жесткий подхват схемы. Параметры резисторов 8 и 24 выбираютс таким образом, чтобы открытие транзистора 11 происходило в момент времени -fc, когда напр жение Uq-U несколько превышает напр жение Uo5 is increased by making the input circuits of the amplifier 6. When selecting the resistances of the resistors 17 20 and 19–20 in the initial mode, the voltage () (see, Fig 2) on the resistor 19 is small and is determined mainly by the ratio of the resistances of the reactors 17 and 19 ( the influence of the resistances of the secondary winding of the transformer 3 and the resistor 18 (due to their small size can be neglected). At time i, when Utj), the diode 10 is opened and a positive feedback action begins. However, the drawdown of the circuit does not occur, since the charge of the capacitor 9 proceeds slowly, and a gradual increase in the voltage Uo begins. At this, the bias voltage removed from the resistor 18 decreases slowly and becomes zero at time tn. In this case, the voltage Lig - and JQ 1) 2 becomes equal. Upon further charging of the capacitor 9, the bias voltage, removed from the resistor 18, changes its sign, and a rigid pickup of the circuit is ensured. The parameters of resistors 8 and 24 are chosen in such a way that the opening of transistor 11 takes place at time point -fc, when the voltage Uq-U slightly exceeds the voltage Uo

; . Таким образом, помимо основиой задержки на срабатывание -fc Т устройство имеет дополнительную задержку на подхват положительной обратной св зи 2 о, обусловленную прн тым выполнением входных цепей усилител 6 и определ емую соотношени ми между резисторами 17, 20 и 19. Пр этом повышаетс помехоустойчивость схемы при наличии внешних помех и обеспечиваетс правильна работа в режимах коммутации источника пидаии реле при имеющейс утечке в сети, а врем срабатывани устройства при больших токах утечки практически не увеличиваетс , что обеспечивает необходимое быстродействие. Упрощение устройства обусловливаетс выполнением основной и дополнительной задержек на основе одного и того же интегрирующего КС-контура, а также тем, что резистор 19, используемый в схеме дополнительной задержки подхвата обратной св зи, одновременно обеспечивает и самоконтроль исправности входных цепей устройства, необходимый дл контрол отказа устройства.; . Thus, in addition to the fundamental response delay -fc T, the device has an additional delay for picking up positive feedback of 2 o, due to the execution of the input circuits of amplifier 6 and determined by the ratios between the resistors 17, 20 and 19. This increases the immunity of the circuit in the presence of external interference, the correct operation is provided in the switching modes of the pidia source of the relay when there is a leak in the network, and the response time of the device at high leakage currents practically does not increase, resulting in echivaet necessary speed. Simplification of the device is due to the implementation of the main and additional delays based on the same integrating QC circuit, as well as the fact that the resistor 19 used in the additional feedback pickup delay circuit simultaneously provides self-monitoring of the device input circuits necessary to control the failure devices.

Claims

1. Greyvulis Ya.P. et al. Semiconductor current and voltage relays. M., nergy, 1970, p. 58-66.

2. Authors certificate of the USSR 450279, cl. H 02 H 3/16, 1970.

Hatptfiifo

rrni

and te t,