Устройство для контроля чередования фаз @ -фазной сети Советский патент 1983 года по МПК H02H3/27 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты потребителей от неправил ного чередования и обрыва фаз Btnфазной сети, а также для определени чередования фаз в случае параллельного включения w-фазяых источников питания, например, трехфазных силовых трансформаторов;; на общую нагру ку, кроме того,.«эжет быть использй вано в связи в многоканальных сиеТемах с разделением кантов. Известно устройство для контроля чередования и обрыва фазгп-фазной сети, содержащее последовательно соединенные с органом логическбго контроля,блоком задержки и исполнительным органом формирователи полум андров ,присоединяемые к контролируемы фазам, приэтом орган логического контроля выполнен в видет-1 узлов контроля, у каясдого из которых вход сброса и один комбинационный вход соединены с формирователей полумеандра опорной фазы, второй комбинационный вход сбединен с выходом предьедущего узла контроля, остальные комбинационные входы связаны с формирователями прлумеандров, а выход пода на комбинационный вход следующего узла контроля tl J. Указанное, устройство обладает ни кой информативностью контроля. Так как на входах устройства имеет место бесконечная последовательность сигналов фаз tn -фаз ной, например шестиф ной, сети, то в случае определения прямого порядка чередования, наименование фаз не имеет значения. Если же имеет место обратный порядок чередования, то для подклю1чения фаз, соответствующего прялюму порядку, не обходимо знать их наиг юнования, так как путем переключений добиться появ ления последовательности импульсов :На входе узла задержки сложно я при этом требуются значительны е временны затраты. К тому же различить обратны порядок чередования фаз от обрыва в этом устройстве невозможно. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для контроля чередования фаз т-фазиой сети, которое содержит гп формирователей полумеаидров, входы которых подключены к контролируемым фазам, дешифратор тактовый блок, состоящий из генератора и кольцевого счетчика, блок управления, состоящий из формирователей фронтов, элементов И, элементов ИЛИ, элемента и элемента задержки, и логический блок, состоящий иэ п субблоков С2).. Известное устройство может быть применено только в стационарных условиях,, так как оно используется овместно с приемником инфор ации, работающим по программе (ЭВМ/. Кроме того, оно не икюет возможности для осуществления визуальногоконт- роля порядка чередования фаз. Также известное устройство невозможно использовать для определения одноименных фаз источников переменного т-фазного тока. Такая задача возникает при параллельном подключении источников переменного m-фазного тока, наприМер, трехфазных трансформаторов или генераторов, на общую нагрузку. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем осуществления визуального контроля чередования фаз. Поставленная цель достигается тем, что. в устройстве для контроля чередования фаз m-Фазной сети, содержащем подключенные к каждой фазе формирователь полумеандров и формирователь фронта, соединенные последовательно, элемент , входы которого подключены к выходам фбрмироватёлей Фронта, кольцевой счетчик и .дешифратор, входы элемента ИЛИ дополнительно соединены с первыми входами де&шфратора, вторые входы которого подключены к выходам кольцевого счетчика, при этом дешифратор состоит йз m групп, каждая из которых содержит гг эле 4ентов И, первые входы которых в каждой группе объединены, и объеДОненные входы m групп подключены соответственно к первым входам деишфратора, вторьте входы од«ои(«енных элементов И m групп объединены и соединены соответственно с входами дешифратора, а выходщ элементов И групп подключены к выходам устройства. С целью определения ойнои1 нных фаз источников племенного m -фаз ноГо тока путем применения комплектов устройств для контроля, по одному на каждый источник переменного m-фазного тока, входы сброса кольцевых счетчиков каясдого комплекта объединены. На фиг.1 для трехфазной сети (т 3 ) представлена структурная схема устро йства; на фиг.2 - временные диаграммы устройства на фиг.З 5лок-схема подключения двух устройств йля определения одноименных фаз двух источников переменного тт)-фазного тока.. ., - . ;.;;..,, . Устройство содержит формирователи 1-3 полумеаидррв, формирователи 4-6 (ЙроНтов, элемент ИЛИ 7, кольцевой счетчик 8 и дешифратор 9. Выходы формирователей 1-3 пЬлу|1«б8ндров подключены соотв етствевио к входам формирова елей 4-6 фонтов, выходы которых через элемент НИИ 7 соединены с..входом кольцевого счетчика 8. Первыевходы д&1Шфрат ф1а 9 соединены соответственно с выходами формирователей 4-6 фронтов и входами элемента ИЛИ 7, а вторые входы дешифратора 9 с выходами кольцевого счетчика 8. Входы формирователей 1-3 полумеандро присоединены соответственно к входам А,В.и .С. Выходы дешифратора 9, сгруп пированные по три (в обйаем случае по mj, подключены ; к вывсодам устрой ства. Количество rpyim выходов - 3 (в общем случае m)« Кольцевой счетчик 8 предназначен для приема последовательности импульсов, соответствуйвдей прямому по- рядку чередования фаз. Он содержит ДВОИЧНЫЙ счётчик 10 и преобразователь 11 двоичного ксща в позиционный ( в общем случае 1 из т). Вход двоичного счетчика 10 подклю чен ; к входу кольцевого счетчика 8, а выходы соединены с входами преобразо вателя 11, Выхода кагорого соединены , с д 1Шфратор Н4 9 кольцевого счетчика 8. Двоичный счетчик 10 является двух разрядвым (для гя 6 - трехраэрядным .« Деишфратор 9 предназначей для выявления фактического поступления сйг налов фаз На входн устройств а,I--Он со держит три (в общем случае m)группы 12-14 элементов И. Каждая группа сое тоит из трех (в общем случае т)элементов И. Группа 12 содержит элемент И 15-17; группа 13 - элементы И 1820; группа 14 - элементы И 21-23.В каждой группе первые входы элемент-о И объединены и подключены соответственно к первым входам дешифратора 9. Объединенный вход группы 12 подключе к входу 24, обье инеяннй вход группы :13 - к входу 25, объединенный вход урунИд 14 - к входу 26. Вторые входы одноимённых элементов И групп Объединены и пйД1(Л10чены соответствен но к вход распределителя 9 ; ,к входу 27 - входы элементов }Й 15, 18 И 21, к 28 - вторые входы элемеяхов И 16, 19 и 22,к входу 29 - втор1:1ев1Ходы элементов И 17, 20 и 23, &лходы элекюнтов И групп ;еоедииё{ш сдотвётс;1гвенно с выходами Яевшффха ора 9; выхЬдад элементов и 15 17 группы 12 - с выходами 30-32, вызсоды элелюнтов и 18-20 группы 13 с йыхбдаш 33-35, выходы 21-23 групп ;14 - с бьрсодаШ 36-38. Устройство имеет внод 3 сброса, подключенный на вход установки в на«альное состояние двоичного счетчика Ю -(нагфимер на входы йЭ К-триггеров разрядов счетчика). Йа фнг,2 показаны временные дйагранмл работы устройства; о(-, Б и в изменения сигналов полумеандров фаз на входах- А, В и С соответственно; l, д и э - сигналы передних фронтовых полумеандров соответствуквдих ж, 3 и и - состояния выходов 28 29- и 27 соответственно кольцевого счетчика 8; k, ли iv - состояния выходов 32, 33 и 37 устройства собт- . ветсТвённо,- н,о и п - состояния выходов 30, 35 и 37 устройства соответственно. Устройство работает следующим образом (фиг.1 и 2 ;. Исходное состояние кольцевого счетчика 8 произвольное. Допустим, что счетчик 10 установлен в состояние 01, т.е. в 1-м разряде 1, а, во втором разряде О. Тогда на выходах преобразователя 11 кольцевого счётчика 8 будет: 27 - О (фиг.2 и;, 28- 1 (фиг.2, 29 - О (фиг.2з). Также допустим, что входы А, В и С устройства соответственно Подключены к фазам в, си а , т.е. имеет место прямой порядок чередования фаз на входах устройства. Тогда с выхода 28 кольцевого счетчика 8 на вторые входы элементов-И 16, 19 и 22 групп дешифратора 9 .подается разрешающий сигнал 1. Формирователь 3 полумеандров, принимая сигнал фазы а (на фиг.2 не показан / с входа С, формирует полумеандр (фиг.2cf, поступающий на формирователь 6 фронта. Последний вырабатывает импульс переднего фронта (фиг.2г), который проходит с выхода 26 на первые входы элементов И 21-23.группы 14 дешифратора 9 и через элемент ИЛИ 7на вход двоичного счетчика 10. Так как на втором входе элемента И 22 .уже имеется разрешение (1 на выходе 28 преобразователя 11 кольцевого счетчика 8 (фиг.2ж, то по совпадению сигналов элемент И 22 открывается и импульспереднего фронта полуме.андра фазы о, проходит {фиг.2|л)на выход 37 устройства. По окончании импульса (перепад из 1 в О ) в счетчик 10 добавляется 1 (состояние 10), ; его состояние декодируется преоб- разователем 11, и 1 с выхода 28 переходит на выход 29 (фиг.2з; коль.цевого счетчика 8. На вторых входах SjrieMeHTOB И 17, 20 и 23 групп 12-14 дешифратора 9 появляется разрешение. Далее на вход А устройства поступает сигнал, фазы в (на не по.- , казан |. Аналогично вышеописанному на выходе формирователя 1 полумёандров / фop в pyeтcя полумеандр фазы в (фиг.25, поступающий на формироваг тель 4 фронта. Вырабатывается импульс переднего фронта (фиг.2д), который Происходит На выход 32 (фиг.2к)устройстйа по цепи: вход 24 дешифратора 9 - элемент И 17 Двоичный счетЧнк 10 изменяет свое состояние (становится 00), и на выходе 27 .1ФИГ.2И) преобразователя 11 появляется разрешающий сигнал 1 . Последний поступает на вторые входы элементов И 15, 18.и 21 групп 12-14 дешифратора 9. Затем на вход 8устройства приходит сигнал фазы С (на фиг.2 не показанJ, который прини мается формирователем 2 поЛумеандров Последний формирует полумеандр фазы С (фиг.2В/, поступающий на вход фор мирователя 5 фронта, котоЕ 1й вырабатывает импульс переднего фронта полу меандра (фиг.2еЛ Импульс проходит на выход 33 1фиг.2л) устройства по цепи вход 25 - элемент И 18. Затем переводит счетчик 10 в следующее состояние ( и т.д. В случае подключения фаз,в , с и 01 соответственно к входам А, В и С устройства на его соответствукнцих выходах 32, 33 и 37 появится последо вательность импульсов. Но так как первоначально принято, что сигналы на группе выходов 30.-32 сортветст вую сигналу на входе А; 33т35 - на входе В а 36-38 - на входе С, и также принят что сигнал на первом выходе группы соответствует фазе ja , на втором фазе е, а на третьем - фазе о, то можно считать, что на выходах устройства имеет место очередность t-a-ь, т.е. прямой порядок чередования фаз. Работа устройства в случае обратного порядка чередования фаз аналогична вышеописанному. . Допустим, что на входы устройства А, в и С поступают сигналы фаз «, сив соответственно. Состояние кольцевого счётчика произвольное, например, на его выходе 27- 1 (фиг.2и). Тогда вначале появится импульс на выходе 30 (фиг.2н) устройст ва, затем на выходе 37 ,фиг.2п и после того на выходе 35 (фиг.2о7. Но так как, согласно принятому условию, сигналы на выходах каждой группы соответствуют фазам си, ь и с, то на выходах устройства имеет место обрат ный порядок чередования фаз (сн, с и Для визуального контроля порядка чередования фаз можно, например, подключить выходы каждой группы через преобразователь последовательнос ти импульсов в одиночный прямоугольный импульс к электродам цифрового индикатора (или к световым индикаторам ). В случае обрыва фазы на вьаходах группы, соот;ветству1(вдей входу фазы обрыва, последовательность импульсов будет отсутствовать. Аналогично в случае обрыва двух фаз последовательность будет отсутствовать и на выходах сротвётствукяцих групп. При этом, благодаря троичному состоянию счбтчика, импулдьсы появляются циклично на всех выходах групп имеющихся фаз. Допустим, чТо входы А, В и С устройства подключены к фазам в ,. с и 0 и произошел обрыв фазы а Начальное состояние счетчика 10 - О. Тогда на выходах 36-38 группы 14, соответствующей входу С, последовательность импульсов будет отсутствовать, а на выходах групп 12 и 13 будет появляться периодично через два цикла: 1.Выхрды 30 и 34 2.Выходы 32 и 33 3.Выходы 31 и 35 4.Выходы 30 и 34 и т.д. Аналогично при обрыве двух фаз, например, с и J, Выход 30 2.Выход 31 3.Выход 32 4.Выход 30 и т.д. Если имеется необходимость параллельного включения трехфазных силовых трансформаторов на общую нагрузку, то используется вход 39 сброса устройства. Тогда несколько устройств (по числу трансформаторов ) подключают к контролируемым фазам, а входа 39 сброса объединяют. При поДаче сигнала на общий вход сброса исходное состояние (начало отсчета) счетчиков 8 устройств устанавливается одинаковое. Поэтому наименования фаз на выходах устройств будут идентичны контролируетиым фазам. На фиг.3 показаны два комплекта устройства 40 для контроля чередования фаз т-фазной сети. Устройство для контроля чередования фаз шестифазной сети существенных отличий не имеет и реализуется наращиванием элементов в схейе. Изобретение по сравнению с прототипом позволяет осуществлять визуальный контроль чередования фаз и определять одноименные фазы двух и более источников переменного п -фазного тока.

А 0С

1

fl

о

nl

1

П

59

ЗЭ

s «

1

l H

hQ

f i

ffi ««5