РЕЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК H02H5/04 

Изобретение относится к автоматике и предназначено для контроля и аварийного отключения трехфазного электродвигателя.

Известно релейное устройство, содержащее диодный и измерительный мосты, компаратор, образованный операционным усилителем и резистором обратной связи, тиристорный коммутатор и нагрузку. Известное устройство не обеспечивает отключение нагрузки при аварийном ее перегреве.

Наиболее близким предложенному (прототипом) является релейное устройство, содержащее конденсатор, делитель напряжения, образованный первым резистором и терморезистором, однопереходный транзистор с RС-контуром на входе, тиристор, диод, второй резистор и выводы для подключения источника переменного тока. Первый вывод для подключения нагрузки соединен с одним из выводов для подключения источника переменного тока, делитель напряжения и генератор на однопереходном транзисторе подключены параллельно конденсатору. Выход генератора однопереходного транзистора соединен с управляющим электродом тиристора, катод которого подключен к конденсатору. Имеются диодный мост, операционный усилитель, второй делитель напряжения, образованный третьим и четвертым резисторами, и второй RC-контур. Второй делитель напряжения подключен параллельно конденсатору. Входы операционного усилителя соединены с первым и вторым делителями напряжения. Выход операционного усилителя подключен к входу однопереходного транзистора. Конденсатор через последовательно включенные диод и второй резистор соединен с первым выводом для подключения нагрузки, второй вывод для подключения которой соединен с одним из выводов диагонали диодного моста, другой вывод диодного моста соединен с другим выводом для подключения источника переменного тока. Известное устройство не предотвращает несанкционированные повторные включения при восстановлении контролируемых параметров и не отключает электродвигатель при замыкании соединительных проводов линии связи датчика температуры, например позистора.

Цель изобретения - увеличение числа контролируемых параметров и повышение надежности путем выявления замыканий соединительных проводов линии связи позистора и предотвращения несанкционированных повторных включений при восстановлении контролируемых параметров.

Для достижения цели в релейное устройство, содержащее первый и второй входные выводы для подключения к сети переменного тока, коммутационный исполнительный аппарат, выходы которого являются выходами устройства, диодный мост, тиристор, однопереходный транзистор, первый и второй RC-контуры, первый конденсатор, резистивный первый делитель напряжения, второй делитель напряжения, состоящий из соединенных последовательно позистора и по меньшей мере одного резистора, компаратор, первый, второй и третий резисторы и первый и второй диоды. Между первым и вторым входными выводами устройства включены последовательно соединенные обмотка исполнительного аппарата и диагональ переменного тока диодного моста, в диагональ постоянного тока которого включены параллельно соединенные силовая цепь тиристора и первый RC-контур, первый входной вывод устройства через последовательно соединенные первый диод, включенный в прямом направлении, и первый резистор соединен с первыми выводами первого конденсатора и первого делителя напряжения, с положительным выводом питания компаратора и с первой базой однопереходного транзистора генератора, второй вывод первого конденсатора соединен с катодом тиристора, вторым выводом первого делителя напряжения и отрицательным выводом питания компаратора, неинвертирующий вход которого соединен со средней точкой первого делителя напряжения, инвертирующий вход - со средней точкой второго делителя напряжения, а выход компаратора соединен с первым выводом второго резистора и через второй RC-контур подключен к входу генератора на однопереходном транзисторе, введены четвертый, пятый, шестой и седьмой резисторы, третий, четвертый и пятый диоды, оптопара, стабилитрон, второй и третий конденсатор, транзистор и третий и четвертый выводы для подключения к сети переменного тока. Второй вывод второго резистора через второй конденсатор соединен с первым выводом первого конденсатора, а через второй диод, включенный в обратном направлении, - с неинвертирующим входом компаратора, второй делитель напряжения выводом резистора соединен с первым, а выводом позистора - с вторым выводами первого конденсатора, выход генератора на однопереходном транзисторе соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого через третий и четвертый диоды, включенные в прямом направлении, соединен соответственно с управляющим электродом тиристора и с выводом позистора второго делителя напряжения. Четвертый, пятый и шестой резисторы соединены по схеме звезда, которая своими входными выводами соединена с вторым, третьим и четвертым входными выводами устройства, а выводом нейтрали через последовательно соединенные пятый диод, стабилитрон, включенный встречно пятому диоду, и светоизлучатель оптопары - с первым входным выводом устройства, при этом выходная цель оптопары соединяет первый вывод первого конденсатора через третий конденсатор с вторым выводом первого конденсатора, параллельно третьему конденсатору подключен вход транзистора, выход которого подключен между неинвертирующим входом компаратора и вторым выводом первого конденсатора.

На чертеже приведено релейное устройство.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 входные выводы для подключения к сети переменного тока, коммутационный исполнительный аппарат 3, выходы которого являются выходами устройства, диодный мост 4, тиристор 5, генератор на однопереходном транзисторе 6, первый 7, 8 и второй 9, 10 RC-контуры, первый конденсатор 11, резистивный первый делитель напряжения 12, 13, второй делитель напряжения 14, 15, состоящий из соединенных последовательно позистора 14 и по меньшей мере одного резистора 15, компаратор 16, первый 17, второй 18 и третий 19 резисторы и первый 20 и второй 21 диоды. Между первым 1 и вторым 2 входными выводами устройства включены последовательно соединенные обмотка исполнительного аппарата 3 и диагональ переменного тока диодного моста 4, в диагональ постоянного тока которого включены параллельно соединенные силовая цепь тиристора 5 и первый RC-контур 7, 8, первый входной вывод устройства через последовательно соединенные первый диод 20, включенный в прямом направлении, и первый резистор 17 соединен с первыми выводами первого конденсатора 11 и первого делителя напряжения 12, 13, с положительным выводом питания компаратора 16 и с первой базой однопереходного транзистора 6 генератора. Второй вывод первого конденсатора 11 соединен с катодом тиристора 5, вторым выводом первого делителя напряжения 12, 13 и отрицательным выводом питания компаратора 16, неинвертирующий вход которого соединен со средней точкой первого делителя напряжения 12, 13, инвертирующий вход - со средней точкой второго делителя напряжения 14, 15. Выход компаратора соединен с первым выводом второго резистора 18 и через второй RC-контур 9, 10 подключен к входу генератора на однопереходном транзисторе 6. Имеются четвертый 22, пятый 23, шестой 24 и седьмой 25 резисторы, третий 26, четвертый 27 и пятый 28 диоды, оптопара 29, стабилитрон 30, транзистор 31, второй (не показан) и третий 33 конденсаторы и третий 34 и четвертый 35 выводы для подключения к сети переменного тока. Второй вывод второго резистора 18 через второй конденсатор 32 соединен с первым выводом первого конденсатора 11, а через второй диод 21, включенный в обратном направлении - с неинвертирующим входом компаратора 16. Второй делитель напряжения выводом резистора 15 соединен с первым, а выводом позистора 14 - с вторым выводами первого конденсатора 11. Выход генератора на однопереходном транзисторе 6 соединен с первым выводом третьего резистора 19, второй вывод которого через третий 26 и четвертый 27 диоды, включенные в прямом направлении, соединен соответственно с управляющим электродом тиристора 5 и с выводом позистора 14 второго делителя напряжения. Четвертый 22, пятый 23 и шестой 24 резисторы соединены по схеме звезда, которая своими входными выводами соединена с вторым 2, третьим 34 и четвертым 35 входными выводами устройства, а выводом нейтрали через последовательно соединенные пятый диод 28, стабилитрон 30, включенный встречно пятому диоду, и светоизлучатель оптопары 29 - с первым входным выводом 1 устройства, выходная цель оптопары 29, соединяет первый вывод первого конденсатора 11, через третий конденсатор 33 - со вторым выводом первого конденсатора 11. Параллельно третьему конденсатору 33 подключен вход транзистора 31, выход которого подключен между неинвертирующим входом компаратора 16 и вторым выводом первого конденсатора 11. Входной электрод транзистора 31 подключен к конденсатору 33 через резистор 36. Последовательно с позистором 14 включен резистор 37. Выход компаратора 16 соединен с неинвертирующим входом резистора 38.

Устройство работает следующим образом. При включении устройства в сеть под действием напряжения на клеммах 1 и 2 через диод 20, резистор 17, измерительный мост, составленный первым 12, 13 и вторым 14, 15, 37 делителями напряжения, компаратор 16, однопереходный транзистор (ОПТ) 6 и один из диодов моста 4 протекает однополупериодный выпрямленный ток, вызывающий падение напряжения, до которого заряжается конденсатор фильтра 11. Когда температура защищаемого электродвигателя ниже аварийной, падение напряжения на позисторе 14 и резисторе 37 ниже падения напряжения на резисторе 15, следовательно, на выходе компаратора 16 появится положительный потенциал. Под действием этого потенциала через резистор 9 конденсатор 10 периодически заряжается до порога отпирания ОПТ 6, а затем разряжается через ОПТ 6, резистор 19 и диод 26 на цепь управления тиристора 5. Под действием импульсов тока отпирается тиристор 5. Тиристор 5 шунтирует диагональ диодного моста 4 и включается исполнительный аппарат 3, управляющий электродвигателем. Частота генерируемых импульсов тока в 10-20 раз превышает частоту сети. За счет этого тиристор 5 отпирается в начале каждого полупериода напряжения сети, и практически все напряжение сети выделяется в нагрузке. Для надежного включения индуктивной нагрузки с помощью тиристора 5, отпирается по цепи управляющего электрода с помощью довольно коротких импульсов тока, формируемых генератором импульсов, выполненным на ОПТ 6, служит RC-контур 7, 8. За счет этого контура тиристор 5 поддерживается открытым по анодной цепи при разряде конденсатора 8 через резистор 7 на тиристор 5, когда он кратковременно отпирается по цепи управления. Под действием потенциала на резисторе 13 компаратор 38 включен. При этом за счет разделительных диодов 21 и 27 на входную часть схемы - измерительный мост значения напряжений на выходе компаратора 16 и генератора 6 не влияют. При подогреве позистора 14 до аварийной температуры падение напряжения на резисторе 37 и позисторе 11 превысит падение напряжения на резисторе 13, происходит переключение компаратора 16, прекращается генерирование импульсов ОПТ 6, закрывается тиристор 5 и отключается исполнительный аппарат 3. Диод 21 открывается, и через него и резистор 18 шунтируется на выход компаратора резистор 13. За счет этого шунтирования через диод 21 резистора 13 и после охлаждения позистора 14 на неинвертирующем входе компаратора напряжение будет всегда меньше, чем на резисторе 37. Поэтому компаратор и, следовательно, исполнительный аппарат 3 будут оставаться отключенными. Второй конденсатор исключает шунтирование неинвертирующего входа компаратора через диод 21 при подаче напряжения питания на схему, когда на его выходе может быть логический нуль.

Для повторного включения реле в работу после остывания позистора ниже аварийной температуры электродвигателя необходимо предварительно обесточить схему устройства, а затем снова включить ее после разряда конденсатора фильтра 11.

Когда на клеммы 2, 34, 35 поступает симметричное напряжение трехфазной сети, напряжение между клеммой 1 нулевого провода и искусственным нулем - точкой соединения резисторов 22-24 близко к нулю, и ток через светодиод оптопары 29, диод 28 и стабилитрон 30 не протекает. Поэтому оптотранзистор 29 заперт, через него не заряжается конденсатор 33 и, следовательно, при холодном позисторе 14 закрыт транзистор 31 и включен исполнительный аппарат 3. При обрыве любой из трех фаз сети через светодиод оптопары 29 протекает выпрямленный диодом 28 ток, сопротивление оптотранзистора 29 резко снижается, заряжается конденсатор 33 до падения напряжения на резисторе 25. Отпирается транзистор 31, шунтируя резистор 13. Компаратор 16 опрокидывается, ОПТ 6 и тиристор 5 запираются, отключая исполнительный аппарат 3 и электродвигатель. При таком практически мгновенном срабатывании устройства обмотки электродвигателя не успевают перегреваться, а следовательно, изоляция обмоток ускоренно не стареет. Стабилитрон 30 исключает срабатывание устройства при незначительном несимметрии в трехфазной сети.

Предложенное устройство обеспечивает отключение исполнительного аппарата при обрыве в цепи позистора 14, а также при коротком замыкании в проводах, соединяющих позистор со схемой. В последнем случае цепь управления тиристора шунтируется через диод 27, тиристор 5 запирается, а исполнительный аппарат 3 отключается. Для надежного шунтирования цепи управления тиристора служат диод 26 и резистор 19.

Устройство характеризуется простотой и бесконтактностью схемы. В нем отсутствуют какие-либо трансформаторы, что делает его высоконадежным в работе. Высокие точность и стабильность работы позволят найти применение для защиты различных электроустановок как в промышленности, так сельском хозяйстве.

Использование: для управления и защиты от аварийных режимов работы трехфазного электродвигателя. Сущность изобретения: устройство содержит исполнительный аппарат, тиристорный коммутатор, генератор на однопереходном транзисторе, компаратор и измерительную схему с позисторами. Для увеличения числа контролируемых параметров и повышения надежности работы введены резисторы, соединенные по схеме звезда, оптопара, три диода, стабилитрон и конденсатор. Устройство характеризуется простотой и бесконтактностью схемы, высокой чувствительностью и точностью работы. В нем отсутствуют какие-либо трансформаторы и катушки реле, что делает его надежным в работе. 1 ил.

РЕЛЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый и второй входные выводы для подключения к сети переменного тока, коммутационный исполнительный аппарат, выходы которого являются выходами устройства, диодный мост, тиристор, однопереходный транзистор, первый и второй RC-контуры, первый конденсатор, резистивный первый делитель напряжения, второй делитель напряжения, состоящий из соединенных последовательно позистора и по меньшей мере одного резистора, компаратор, первый, второй и третий резисторы и первый и второй диоды, причем между первым и вторым входными выводами устройства включены последовательно соединенные обмотка исполнительного аппарата и диагональ переменного тока диодного моста, в диагональ постоянного тока которого включены параллельно соединенные силовая цепь тиристора и первый RC-контур, первый входной вывод устройства через последовательно соединенные первый диод, включенный в прямом направлении, и первый резистор соединен с первыми выводами первого конденсатора и первого делителя напряжения, с положительным выводом питания компаратора и с первой базой однопереходного транзистора генератора, второй вывод первого конденсатора соединен с катодом тиристора, вторым выводом первого делителя напряжения и отрицательным выводом питания компаратора, инвертирующий вход которого соединен со средней точкой первого делителя напряжения, инвертирующий вход - со средней точкой второго делителя напряжения, а выход компаратора - с первым выводом второго резистора и через второй RC-контур подключен к входу генератора на однопереходном транзисторе, отличающееся тем, что введены четвертый, пятый, шестой и седьмой резисторы, третий, четвертый и пятый диоды, оптопара, стабилитрон, транзистор, второй и третий конденсаторы, и третий и четвертый выводы для подключения к сети переменного тока, при этом второй вывод второго резистора через второй конденсатор соединен с первым выводом первого конденсатора, через второй диод, включенный в обратном направлении, - с неинвертирующим входом компаратора, второй делитель напряжения выводом резистора соединен с первым, а выводом позистора - с вторым выводами первого конденсатора, выход генератора на однопереходном транзисторе соединен с первым выводом третьего резистора, второй вывод которого через третий и четвертый диоды, включенные в прямом направлении, соединен соответственно с управляющим электродом тиристора и с выводом позистора второго делителя напряжения, четвертый, пятый и шестой резисторы соединены по схеме "звезда", которая своими входными выводами соединена с вторым, третьим и четвертым входными выводами устройства, а выводам нейтрали через последовательно соединенные пятый диод, стабилитрон, включенный встречно пятому диоду, и светоизлучатель оптопары - с первым входным выводом устройства, при этом выходная цепь оптопары соединяют первый вывод первого конденсатора через третий конденсатор с вторым выводом первого конденсатора, параллельно третьему конденсатору подключен вход транзистора, выход которого подключен между неинвертирующим входом компаратора и вторым выводом первого конденсатора.