Устройство для защиты от утечки тока в контактной сети с цикличным прерыванием цепи нагрузки Советский патент 1983 года по МПК H02H3/17 

выход упомянутого триггера подключен подключен к первому входу коммутирук четвертому входу дополнительного ющего ключа и к третьему входу транделителя частоты, выход которого зисторного ключа коммутирующего блока

10485 3

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫОТ УТЕЧКИ ТОКА В КОНТАКТНОЙ СЕТИ С ЦИК-г ЛИЧНЫМ ПРЕРЫВАНИЕМ ЦЕПИ НАГРУЗКИ, содержащее коммутирующий блок, вклю:чающий в себя последовательно сое«диненныё многовходовой транзисторный ключ и делитель частоты и своим выходом соединенный с управляемыми входами тиристорного трехфазного выЛрямителя, подключаемого к трехфазной сети переменного тока, источник , оперативного напряжения защиты,источник оперативных напряжений, чувствительный элемент, подключенный к контактной сети постоянного тока и своим выходом соединенный с первым входом транзисторного .ключа коммутирующего блока, отличающееся тем, что, iC целью повышения надежност, в него введены триггер, дополнительный делитель частоты коммутирующий ключ, оптронный усилитель-инвертор, последовательно соединенные элемент контроля наличия оперативных напряжений, усилитель-. 1инвертор, потенциально-импульсный элемент, первый и второй логические элементы И-НЕ, причем выходы упомянутых логических элементов соединены с первым и вторым входами делителя частоты коммутирующего блока, а кроме того выход первого логического элемента И-НЕ подключен к первым входам триггера и дополнительного делителя частоты и к второму входу коммутирующего ключа, а выход второго логического элемента И-НЕ подсоединен к вторым входам дополнительного делителя частоты и делителя час S стоты коммутирующего блока, выход которого подключен к второму входу (Л триггера и к третьим входам дополнительного делителя частоты и коммутирующего ключа, четвертый вход которого подсоединен к одному из полюсов источника оперативного напряжения защиты, к второму полюсу которого подключен оптронный усилитель-инвертор, первый выход ко . торого подсоединен к третьему входу триггера, а второй выход - к ка00 ел тоду первого вновь введенного разделительного диода, анод которого ij подключен к выходу коммутирующего GO ключа и к аноду второго вновь введенного разделительного диода, катод которого подсоединен к одному из полюсов контактной сети, а пятый вход коммутирующего ключа подключен к выходу чувствительного элемента, к пя- тому входу дополнительного делителя частоты и к четвертому входу триггера, первый выход которого, подсоединен к второму входу транзисторного ключа коммутирующего блока, а второй

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от утечек тока в шахтной контактной сети постоянного тока ру ничной электровозной откатки с . периодическим (цикличным) прерывани ем цепи нагрузки. Известны устройства для защиты от утечки тока в контактной сети с цикличным прерыванием цепи нагрузки l. Недостатками их являются сложность силовой схема преобразователь ной части, использование двойного принципа преобразования, многоэлементность, ограниченные функциональ ные возможности. Известно также устройство для заи1итного отключения шахтной тяговой сети постоянного тока с цикличным прерыванием цепи нагрузки 2 . Недостатками данного устройства являются пониженная надежность в пе реходных режимах включения и ограниченные защитные показатели. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от утечки тока в контактной сети с цикличным прерыванием цепи нагрузки, содержащее управляемый тиристор ный трехфазный выпрямитель с источНИКОМ питания и коммутирующим блоком в цепи управляющих электродов тиристоров, источник оперативного питания, защиты, включенный параллель но выпрямителю через ограничительное сопротивление и чувствительный элемент, зашунтированный си ловым диодом, включенным в цепи питания нагрузки, коммутирующий блок, выполненный в виде последовательно соединенных транзисторного ключа и делителя частоты и подключенный к дополнительному источнику питания а втррой вход коммутирующего блока связан с выходом чувствительного элемента З. Однако у данного устройства недостаточная надежность работы, проявляющаяся в моменты его включения, так как триггерные элементы делителя частоты в рассматриваемый момент устанавливаются водно из двух своих устойчивых состояний и могут ошибочно показать наличие утечки в контактной сети и блокировать работу устройства в целом;.ограниченные защитные показатели; так как включение напряжения основного выпрямителя на контактную сеть осуществляется без предварительной.яроверки изоляции сети, источник Оперативного напряжения защиты постоянно включен на контактную сеть и сам является источником опасности. Кроме того, отсутствует самоконтроль режимов подачи устройством в контактную сеть оперативного напряжения защиты, т.е. возможна работа устройства при неработающем источнике оперативного напряжения защиты, отсутствует селективность работы при воздействии на устройство ЭДС самоиндукции контактной сети. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что 8 устройство для защиты от утечки тока в контактной сети с цикличным прерыванием цепи нагрузКК; содержащее коммутирующий блок, включающий I последовательно соединенные многовходовой транзисторный ключ и делитель частоты, и своим выходом соединенный с управляемыми входами тиристорного трехфазного выпрямителя,подключаемого к трехфаз- , ной сети переменного тока, источник оперативного напряжения защиты, источник оперативных напряжений, чувствительный элемент, подключенный к контактной сети постоянного тока, и своим выходом соединенный с первым входом транзисторного ключа коммутирующего блока, введены триггер, дополнительный делитель частоты, коммутирующий ключ, оптронный усилитель-инвертор, последовательно

соединенные элемент контроля наличия оперативных напряжений, усилительинвертор, потенциально-импульсный элемент, первый и второй логические элементы И-НЕ, причем выходы упомянутых логических элементов соединены с Первым и вторым входами делителя частоты коммутирующего блока, а кроме того, выход первого логического элемента И-НЕ подключен к первым входам триггера и дополнительного делителя частоты и к второму входу коммутирующего ключа, а выход второго логического элемента И-НС подсоединен к вторым входам допояиитепьного делителя частоты и депиТеля частоты коммутирующего блока, выход которого подключен к второму входу триггера и к третьим входам дополнительного делителя частоты и коммутирующего ключа, четвертый вход которого подсоединен к одному из полюсов источника оперативного напряжения защиты,к второму полюсу которого подключен оптронный усилитель-инвертор, первый выход которого подсоединен к третьему входу триггера, а второй выход - к като первого вновь введенного разделительного диода, анод которого подключен к выходу коммутирующего ключа и к аноду второго вновь введенного разделительного диода, катод которого подсоединен к одному из полюсов ,тактной сети, а пятый вход коммутирующего ключа подключен к выходу чувствительного элемента, к пятому входу дополнительного делителя частоты и к четвертому входу триггера, первый выход которого подсоединен к второму входу транзисторного ключа коммутирующего блока, а второй выход упомянутого триггера подклкУчен к четвертому входу дополнительного делителя частоты, выход которого подключен к первому входу коммутирующего ключа и к третьему входу транзисторного ключа коммутирующего блока.

На чертеже представлена принципиальная электрическая, блок-схема данного устройства.

Устройство содержит управляейый (циклично) тиристорный трехфазный выпрямитель 1, управление элементами которого осуществляется коммутирующим блоком 2, выполненным в виде многовходового ключа 3 управляемого делителем частоты, в свою очередь ведомого питающей сетью, чувствительный элемент 5, включенный н сопротивление 6 утечки, а также источник 7 оперативного напряжения защиты , подключаемый к тяговой сети через коммутирующий ключ 8, причем на выходной цепи коммутирующего ключа $ и источника 7 оперативного напряжения защиты включен оптронный усилитель-инвертор 9. Для контроля оперативного напряжения устройство содержит элемент 10 контроля наличия питающего напряжения источника 11 оперативных напряжений при этом выход элемента 10 включен на вход усилителя-инвертора 12, сигнал с которого поступает через потенциально-импульсный элемент 13 элементы И-НЕ соответственно ft и 15, включенные последовательно 12-1 Для контроля цикличности работы устройства в схему введен триггер 16 с дополнительным делителем 17 частоты, при этом выходы элементов И-НЕ k и 15 связаны с основным и дополнительным делителями частоты . соответственно « и 17, выход элемента 15 - с коммутирующим ключем 8 и триггером 16. В свою очередь, на второй и третий входы триггера 16 включены выходы оптронного усилителя-инвертора 9 и делителя k частоты, выход триггера 1б связан прямо и через дополнительный делитель

17частоты .с коммутирующим блоком 2

Для исключения влияния тяговой сети на коммутирующий ключ 8 и оптронный усилитель-инвертор 9 в схему введены разделительные диоды

18и 19; для исключения влияния на нагрузку 20 цикличного характера изменения питающего тяговую сеть напряжения нагрузка 20 содержит вентильный заградитель 21 и обратный диод 22. Наряду с этим чувствительнь1й элемент 5 кроме блока 2 связан с триггером 16 и дополнительным делителем 17 частоты, а последний связан с коммутирующим бхюком 2.

Введение в схему устройства элементов 1 и 15 объясняется тем, что инверторный выход с элемента И используется для стирания ошибочной информации счетчиков, а прямой с элемента 15 для ориентации триггеров в требуемое состояние; триггера и сметчики ;использ ются как составные элементы основно го k и дополнительного 17 делителей частоты. Устройство работает следующим об разом. При подаче на схему напряжения питахм ей сети переменного тока формируются оперативные напряжения источника 11 оперативных напряжений и источника 7 оперативного напряжения защиты; оперативные напряжения с элемента 11 поступают на цифровые элементы устройства. При этом триггер 16, а также делители и Т7 частоты ориентируются в любое из своих.возмсшных состояний. Указанное может привести к ошибочным включениям (отклонениям) в схеме. Одновременно, с появлением оперативн 1х напряжений включается элемент 10 КОНТРСМ1Я наличия питающего напряжения, сигнал с которого поступает на усилител1 -инвертор 12, где происходит формирование сигнала по уровню и фронту. Сигнал с элемента 12 формируется по длительности в потенциально-импульсном элементе 13 усиливается и формируется по знаку элементами И-НЕ 1 и 15. При этом сигнал с элемента И-НЕ кратковременно(на BO-iO мне) изменя ется (логически) с О в 1 - данный сигнал поступает На установочные входы делителей и 17 частоты, а с элемента И-НЕ 15 на это же время изменяется с 1 в О - данный сигнал поступает на входы триггера 16, а п истечении указанного времени - соответственно с1вОисОв1. Ука занное изменение состояний приводит к установке триггера 16 и делителей и 17 частоты, а также коммутирующего ключа 8 в требуемое состояние. При этом одновременно триггер 16 своим выходным сигналом блокирует коммутируюв(ий блок 2, а следователь но, и управляемый (циклично) тиристорный трехфазный выпрямитель 1, т.е. внешняя сеть и цепи нагрузки 2 находятся в электрически нейтрально состоянии (напряжение в этот момент отсутствует). Далее, через время, не превышаюцее заданное, с делителя i частоты поступает сигнал на коммутирующий ключ 8, на коммутирующий блок 2 и триггер 16. В результате напряжение источника 7 оперативного напряжения защиты поступает в тяговую сеть и устройство осуществляет контроль сопротивления изоляции. При наличии утечки сигнал с чувствительного элемента 5 на время до 1 с блокирует коммутирующий блок 2 (выпрямитель у и коммутирующий ключ 8, через время, кратное заданному, на выходе дополнительного делителя 17 частоты появляется сигнал, снимающий блокировку с коммутирующего ключа 8 и дающий тем самым разрешение на подачу в сеть напряжения источника 7 оперативного напряжения защиты. При наличии повторной утечки триггер 16 самоблокируется и накладывает блокировку на коммутирующий блок 2. Ввод в работу устройства возможен только после устранения утечки и ручной деблокировки. Последняя осуществляется путем кратковременного отключения устройства и последующим вводом в действие элементов 11, 10, 12, 13, 1, 15 или путем ввода нулевого (логического) сигнала на независимый вход элемента И. При отсутствии утечки по истечении времени контроля триггер 1б сигналом с оптронного усилителяинвертора 9 переводится в другое устойчивое состояние и снимает запрет с формирования выходного напряжения управляемого (циклично) тиристорного трехфазного выпрямителя 1, а к нагрузке 20 прилагается питающее напряжение. Переброс триггера 16 в состояние, снимающее запрет в фopмиpoвaHиV1 напряжения на нагрузке, является дополнительным свидетельством работоспособности устройства в целом. Величина заданного времени подключения нагрузки к напряжению выпрямителя 1 -;обоснована и применительно к сети напряжением 250(275) В равняется 0,2 с, т.е. по истечении времени около-0,2 с напряжение с нагрузки 20 циклично снимается, ток в ней не прерывается, а за счет энергии самоиндукции замыкается через обратный диод 22. Для создания цикличности через заданное время делитель k частоты коммутирующего блока 2 выдает сигнал, блокирующийпосредством ключа 3 работу выпрямителя 1 одновременно данный сигнал поступает на коммутирующий ключ 8, что приводит к его включению и подаче напряжения источника 7 оперативного напряжения защиты на тяговую сеть (полярHotTb данного напряжения обратна напря жению выпрямителя 1 ик нагрузке 20 : оно -не прикладывается, так как отделено от нее вентильным заградителем 21) , и на триггер 16, переводя последний в блокирующее выпрямитель 1 (через связь элементов 16, 2, З) состояние, С включением источника 7 на внеш нюю сеть и исправной работе элементов 7 и 8 усилитель 9 возвращает триггер 16 в исходное состояние и сн мает блокировку с элемента 2 (выпрямителя 1). По истечении времени паузы контро ля изоляции тяговой сети импульс с делителя частоты пропадает и своим задним фронтом выключает ключ 8 и снимает с тяговой сети напряжение источника 7 оперативного напряжения защиты и одновременно дает разрешение на формирование элементами 1-А напряжения на нагрузке 20. При наличии утечки, воздействия на процесс контроля изоляции энергии самоиндукции, тяговой сети .или отказа в работе источника 7 оперативного напряжения защиты, а также коммутирующего ключа В устройство работает аналогично. При отсутствии утечки и истечении.- заданного времени цикла процессы отключения выпрямителя 1 и подачи в сеть напряжения с источника 7 повторяются. Наличие в устройстве принудительной установки состояний опережающего контроля изоляции с автоматической повторной проверкой при ее нарушениях или при выраженном воздействии энергией самоиндукции тяговой сети на процесс контроля, а также контроля подачи оперативного напряжения защиты с одновременным контролем выполнения заданного алгоритма управления цикличностью.повышают надежность и показатели защиты.

питающая сеть тока