Способ защиты шахтной контактной сети постоянного тока от тока утечки и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК H02H3/16 

N5

СО

Сд 00

СО; 2,Устройство для защиты контакт ной сети постоянного тока от тока утечки, содержащее датчик переменнон составляющей выпрямленного тока выход которого подключен к датчику нуля фазы переменной составляющей выпрямленного тока, блок сравнения с уставкой эащиты,, выполненный на одновибраторе и элементе совпаденля, один из входов которого соединен с выходом указанного одновибратора, а выход - с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности защиты, оно снабжено двумя блоками выделения уменьшения фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока за период, вход одного из которых соединен с датчиком нуля фазы переменной сост ляющей выпрямленного тока непосред ственно, а выход второго - через и вертор, при этом выходы блоков выделения уменьшения фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока за период подключены к упомянутому блоку сравнения, 3.Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок выде ле-ния уменьшения фазового угла пер менно : составляющей выпрямленного 1 тока за период выполнен на триггере, двух одновибраторах и двух элементах совпадения, при этом вход первого одновибратора подключен к прямому, а второго - к инверсному выходу упомянутого триггера, один из входов первого элемента совпадения подключен к выходу первого одновибратора, а другой его вход - к инверсному выходу упомянутого триггера,один из входов второго элемента совпадения подключен к выходу второго одновибратора, а его другой вход - к прямому выходу указанного триггера, выходы элементов совпадения соединены между собой. 4. Устройство по п,2, о т л и чающееся тем, что исполнительный орган выполнен на двух триггерах со счетными входами- н блоке формирован;.я импульса сброса, .входкоторого подключен к выходу первого триггера, а выход - к входам сброса указанных триггеров, при этом счетный вход первого триггера являет ся входом исполнительного органа, выход первого триггера соединен со с--:лтным входом второго триггера, выход которого является выходом исполнительного органа.

1, Способ защиты шахтной контактной сети постоянного тока от тока утечки, согласно которому выделяют переменную составляющую выпрямленного тока, контролируют ее фазовый угол относительно переменной составляющей выпрямленного напряжения и формируют сигнал на отключение, если величина измеренного угла меньше опорного, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности защиты, каждые полпериода измеряют длительность периода переменной составляющей выпрямленного тока, сравнивают измеренную i величину с длительностью ее перио-. да в установившемся режиме и, если (Л разность сравниваемь х величин в двух полупериодах подряд больше заданной разности, судят об уменьшении фазового угла.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам и устройствам для защиты шахтной контактной сети постоянного тока от токов утечки,

Известны способы защиты контактных сетей постоянного тока, основанные на временном разделении каналов силового тока потребителей и контролируемого тока утечки ij и Г2 j

По первому способу измерение тока утечки производят в моменты одновремеп1-/огс; отключения цепей потребителей частотным синхронизирутоа им сигналом устройства защиты.

Недостатком этого способа является большая сложность построения технических средств для его реали-гщии, которая требует обеспечегш)

высокой надежности работы коммутационного оборудования по командам сигналов защиты, переданных по контактному проводу в виде высокочастотных электромагнитных колебаний, при работе его в урловиях повышенных помех (rianpHMep, при искрении токосъемника -электровоза, коммутации силовых цепей и др. .

По второму способу осуществляется импульсное питание контактной сети и производится контроль изоляции в паузах рабочего напряжения.

Недостатками этого способа являются необходимость коммутации суммарного силового тока контактной сети, сни.ксние КПД преобразовательного агрегата, значительные помехи и рабочем диапазоне частот высокочастотной сиязи. . Общим недостатком для указанных способов является дополнительный нагрев тяговых двигателей электровозов вследствие импульсного питания, что может приводить к их перегреву и выходу из стоя. Кроме того, необходимость применения силовых бесконтактных коммутационных аппаратов значительно удорожает преобразовательные агрегаты. Известен также способ защиты кон тактных сетей постоянного тока, основанный на частотном разделении кана лов силового тока потребителя и тока утечки, при котором осуществляется наложение оперативного тока высокой частоты на рабочий ток контактной сети и измерение вектора оператив.ного тока, изменяющего свою величину при появлении утечки 3З Основным недостатком данного спо соба является сложность практической реализации построения заградителей, препятствующих прохЪждению высокочастотного оперативного тока через цепь двигателя электровоза. Существующие типы заградителей (пас сивные, активные, компенсационные) ненадежны, в связи с чем устройства реализующие данный способ (типа РУК РКС), не получили широкого применения , Наиболее близким.по технической сущности к предлагаемому является способ защиты шахтной контактной сети постоянного тока, реализованный устройством для защиты шахтной тяговой сети постоянного тока, согласно которому выделяют переменные составляющие выпрямленного напряжения и тока, измеряют между ними угол, сравнивают его с опорным углом и формируют сигнал на отключение в случае, если величина измерен ного угла меньше опорного L. Устройство для шахтной тяговой сети постоянного тока (реализуещее известный способ ) содержит датчик переменной составляющей выпрямленного тока и напряжения, выход которых подключены к датчикам нуля фазы переменных составляющих выпрям ленного тока и напряжения, при этом выход датчика нуля фазы тока подклю чен к одному из входов блока совпадения, а выход датчика нуля фазы на пряжения подключен через одновибратор к второму входу блока совпадения, выход которого подключен к ис894полнительному органу.Преимуществом этого устройства является отсутствие ВЛИЯ1ШЯ изменения амплитуды переменной составляющей выпрямленпого тока на уставку -защиты так как фазовый угол между переменными составляющими выпрямленного тока и напряжения фиксируется в момент их перехода через нуль, Основным недостатком указанных способа и устройства является низкая чувствительность защиты. Опорный угол, определяющий чувствительность защиты, выбирается таким образом, чтобы в нормальных режимах работы, т.е. при отсутствии утечки ,и наличии электровоза в контактной сети, он был меньше измеренного фазового угла между переменными составляющими выпрямленного тока. и напряжения, а при возникновении утечки превышал фазовый угол . В нормальном режиме работы контактной сети фазовый угол между переменными составляющими выпрямленного тока и напряжения опредепяется соотношением индуктивности и полного активного сопротивления тяговых двигателей электровоза и контактной сети от тяговой подстанции до меета присоединения электровоза ) -arci + , Upиндуктивность обмоток двигателей электровоза, реактора тягового преобразователя j Гн; D D 4активное сопротивление обмоток двигателей электровоза, пускотррмозных сопротивлений, включенных в цепь двигателей,Ом; удельное активное сопроТ1 вление и- индуктивность контактной сети соответственно. Ом/км, Гн/км; расстояние от тягового преобразователя до места присоединения электровоза, км; круговая частота переменной составляющей выпрямленного напряжения. Как показали исследования, индукивность тягового двигателя электрооза является нелинейной функцией

|его, тока,и изменяется в широком диапазоне. Полное активное сопротивление также меняется в зависимости от- величины включенных в яркую цепы двигателей пускотормозных сопротивлений. Кроме того, суммарн-ая индуктивность и активное сопротивление обмоток двигателей электровоза меняются в зависимости от схемы их соединения (параллельное, последовательное). Таким :а6разом, фазовый угол мелоду переменными составляющими выпрямленного тока и напряжения в различных режимах работы электровоза не остается постоянным, и так как опорный угол должен .быть меньше минимального фазового угла между переменными составляющими в нормальном режиме работы контактной сети, то этоприводит к загрублению защиты и, следовательно, к низкой ее чувствительности, не удовлетворяющей требованиям безопасности. Так, для, рудничного электровоза IOKP2 с двумя тяговыми двигателями .типа .Б фазовый угол между переменными составляющими выпрямленного тока и напряжения , с учетом зависимости индуктивности тягового двигателя от его тока при различных режимах работы электровоза меняется от 81,5 до 89,7 град. Следовательно, во избежание ложных срабатываний опорный угол должен быть менее 81,5 град. Однако в нормальных режимах работы контактной сети с предельным фазовым углом между переменными составляющими выпрямленного тока и напряжения, близким к 90 град,при после- дзпощем возникновении утечки, сопротивление которой превышает 50-100 Ом фазовый угол мелэду переменными составляющими остается большим опорного угла, что не позволяет произвести отключение. Так, при работе электровоза с предельным фазовым углом 89,7 град, на удалении от тяговой подстанции 0,1 км и наличии утечки сопротивлением 80 Ом в месте присоединения электровоза фазовый угол между переменными составляющими выпрямленного тока и напряжения составляет 85,9 град,, и -отключение поврежденного участка контактной сети не происходит. Таким образом, уровен сопротивления утечки, отключаемой защитой, не превышает iOO См., что не удовлетворяет требованиям электробезопасности, -так как согласно последним отключаемое сопротивление утечки должно быть на порядок выше.

Целью изобретения является повышение чувствительности защиты шахтных контактных сетей постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем ,что согласно способу защиты шахтной контактной сети постоянного то.а от тока утечки, выделяют переменную составляющую выпрямленного тока, контролируют ее фазовый угол относительно переменной составляющей выпрямленного напряжения и формируют сигнал на отключение, если величина измеренного угла меньше опорного, ка дые нолпериода измеряют длительность периода переменной составляющей выпрямленного тока, сравнивают измеренную величину с длительностью ее периода в установившемся режиме, и .если разность сравниваемых величин в двух полупериодах подряд больше заданной разности, судят об уменьшении фазового угла.

Устройство, содержащее датчик переменной составляющей вьшрямленного тока, выход которого подключен к датчику нуля фазы переменной составляющей выпрямленного тока, блок сравнения с уставкой защиты,., выполненный на одновибраторе и элементе совпадения, один из входов которого соединен с выходом указанного одновибратора, а выход - с исполнительным органом, снабжено двумя блог ками выделения уменьшения фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока за период, вход одного из которых соединен с датчиком нуля фазы переменнойсоставляющей выпрямленного тока непосредственно, а выход второго - через инвертор, при этом выходы блоков выделения уменьшения фазового угла переменной составляющей.выпрямленного тока за период подключены к упомянутому блоку сравнения.

При этом блок выделения уменьшения фазового угла переменной составляющен выпрямленного тока за период выполнен .на триггере, двух одновибраторах и двух элементах совпадения, при этом вход первого одновнбратора .подключен к прямому, а второго к инверсному выходу упомянутого триггера, один из входов первого элемента совпадения подключен к гзыходу первого одновибратора, а другой его вход - к инверсному выходу упомянутого триггера, один из входов второ го элемента совпадения подключен к выходу второго одновибратора, а его другой вход - к прямому выходу ука.занного триггера, выходы элементов .совпадения соединены между собой. Кроме того, исполнительный орган выполнен на двух триггерах со счетными входами и блоке формирования импульса сброса, вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход - к входам сброса указанных триггеров, при этом счетный вход первого триггера является входом ис полнительного органа, выход первого триггера соединен со счетным входом второго триггера, выход которого яв ляется выходом исполнительного ррга на.-, На фиг,1 и 2 приведены осциллогра мы переменней составляющей выпрямлен ного тока в переходных процессах коммутации якорной цепи двигателей электровоза и возникновения утечки (а1 и временные диаграммы работы блоков вьщеления уменьшения фазового угла переменной составляющей выпрямпенного тока за период (б); на фиг.З - блок-схема предлагаемого ус тройства. Предлагаемый способ основан на том, что уменьшение фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока от начального до установившегося значения возникновеНИИ утечки происходит на несколько порядков быстрее уменьшения фазового угла при .коммутации якорной це пи двига.теля электровоза. Это объяс няется тем, что время протекания переходного процесса перейенной сос тавляющей выпрямленного тока при кo мутации якорной цепи двигателей эле тровоза на несколько порядков превьшает время протекания переходного процесса переменной составляющей выпрямленного тока при возникновении утечки. Выделение величины уменьшения фа зового угла производится за период переменной составляющей в,ыпрямленного тока, так как длительность периода в среднем на два порядка мень ше длительности перехоцного процесса в якорной цепи двигателей электровоза, но значительно превышает дли вльность переходного процесса переменной составляющей выпрямпёнкого тока при возникновении утечки. Это позволяет по величине уменьшения фазового.угла переменной составляющей выпрямленного тока за период определять наличие утечки в контактной сети. Кроме того, выделение уменьшения фазового угла за период в моменты перехода переменной составляющей выпрямленного тока через нуль позволяет отстроиться от влияния изменения амплитуды переменной составляющей на точность контроля уменьшения фазового угла. Уменьшение фазового угла перемен- ной составляющей выпрямленного тока за период может быть определено как разница фазовых углов между переменными cocтaвляющи ш выпрямленного напряжения и тока, фиксируемых через период в моменты перехода переменных составляющих через нуль (например, меньшение фазового угла за период 44 на фиг. 1 о( составляет Чд). Однако при этом необходимо выделять переменную составляющую выпрямленного напряжения с датчика переменной составляющей выпpя meннoго напряжения, в качестве которого .применяется трансформатор, включенный в тяговую сеть через разделительный конденсатор. Таким обрааом, в контактную сеть оказывается дополнительно включенной индуктивно-емкостная нагрузка, что приводит к искажению фазового угла (его уменьшения или увеличения в случае преобладания емкостного или индуктивного сопротивления соответственно ) и существенному изменению фазовых соотношений переменной составляющей выпрямленного тока при переходных процессах в контактной сети. Необходимость отстройки защиты от указанного явле1шя приводит к ее загрублению и-, как следствие, к снижению ее чувствительности. В предлагаемом способе для выделения уменьшения фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока за период сравнивают мгновенную длительность ее периода (длительность между ее двумя однозначны1«1 переходами че зезнуль, т.е. между . переходами от положительных значений переменной составляющей к отрицательным и наоборот) с длительностью периода переменной составляющей выпрямленного тока в установившемся режиме. Разница сравниваемых величин равна величине изменения фазового угла переменной составляющей за период. Фазовый угол переменной сост-авляющей выпрямленного тока определяется как разница между моментами перехода через нуль переменной составляющей выпрямленного тока и напряжения, т.е. о , - i( И т.д. (фиг.1й1о Изменение фазового угла за период составляет (t,- - (iio).- ( iT ro- ™ Hi мо равна длительности периода переменной составляющей выпрямленного напряжения или, что то же самое, длительности .периода переменной составляшщей выпрямленного тока в установившемся ре.име Тр. Величина t, равна мгновенной длительности периода переменной составляющей выпрямленного тока Т. Таким образом, для выделения изменения фазового угла переменной составляющей выпряьшенного тока за период отсутствует необходимость в выделении фазового угла между пере менными составляюо;ими выпрямленного тока И напрялсения и, следовательно в выделении переменной составляющей выпрямленного напряжения, что способствует повьшению чувствительности защиты. До переходного процесса в якор-ной цепи двигателей электровоза (;фиг.1«) или утечки (,фиг.2о:) фазовый угол /о остается постоянным, мгновенная длительность периода переменной составляющей выпрямленного тока равна длительности ее периода в установившем™ ся режиме, и изменение фазового угла за период равно нулю В переходном процессе переменная составляющая выпрямленного тока в любой момент временифавна сумме свободной и принужденной составляющей,При воз никновении переходного процесса в яко ной цепи двигателей электровоза (фиг. Н происходит уменьшение фазового угла не ременной составляющей выпрямленного тока за пераод в первый переход через нуль (в первый полупериод) переменной составляющей после возникно™ вения переходного процесса и каждый последующий через период на величины &Ч , tfj , A4s, (1-1 ряд натуральных чисел. При этом лУ-i больше и т.д., &Ч,, при г, стремя щемся к бесконечности равно нулЮ;, т.е. происходит экспоненциальное уменьщение фазового угла от началь68910кого до установившегося значения. Во второй переход через нуль ( во второй полупериод переменной состав- ляющей выпрямленного тока после возникновеьшя переходного процесса уменЬшения фазового угла за период достигает, максимального значения, так как фазовый угол меньше его установившегося значения, а в каждый последующий через период происходит эскпоненциальное возрастание фазового угла на величины , , , ufg,.., 211+2 установившегося значения ( 1 Р стремящемся к бесконечности равно нулю ). Таким образом, при возникПовении переходного процесса в.цепи двигателей электровоза в первый переход че-. рез нуль переменной составляющей выпрямленного тока i-i последующее через период происходит экспоненциальное уменьшение фазового угла от на чальногр до установившегося значения, во второй переход через нуль уменьшение фазового угла за период максималЬ- нов и превышает величину полного уменьшения фазового угла (т.е. раз- . ницу мелсду начачьным и установившемся значением фазового угла), а в нос-. ледующие через период происходит его увеличение до установившегося значе-. ния . При возникновении утечки в контактной сети переходной процесс переменной составляющей выпрямленного тока происходит практически мгновенно, так как его длительность на несколько порядков меньше длительности периода переменной составляющей выпрямленного тока (фиг.2с«). Таким образом, . в первый и второй переходы через нуль полупериоды ) переменной составляю(цей после возникновения утечки уменьшения фазового угла за период равны полному уменьшению фазового угла и составляет 44,., % уст. s В последующие переходы через нуль изменение фазсврго угла за период . равно нулю, так как режим переменной. составляющей выпр-ямленного тока установившийся . Фазовый угол неременной составляющей выгфямленного тока -в установившемся режима после переходного процесса в яшорной цепи двигателей электровоза меньше установившегося фазового угла после переходного процесса возникновения утечки (фиг.1«, 2o.) , Согласно известному способу за111щиты опорный угол должен быть меньш минимального фазового угла переменной составляЕощей выпрямленного тока в нормальном режиме работы контактной сети, т.е. менее (фиг.la). L у А о х « i-j,x-.i у V- I .р-тСледовательно, так как после возникновения утечки установившееся значение фазового угла .V остается большим опорного 5 то по известному способу отключение утечки не- происхо дит. Длительность переходного процесса переменной составляющей выпрямленног тока при коммутации якорной цепи двигате:1ей электровоза на несколько порядков .превосходит длительность переходного процесса при возникновении утечки- и длительность периода переменной составляющей выпрямленного тока, поэтому -уменьшение фазового угла за период в переходном процессе комм-утации якорной цепи двигателей электровоза (т.е. лЧ , лЧ , М , /2fi-i - значительно меньше уменьшения фазового угла за период при воз.н икновении утечки фиг. 1 о, 2 а). Уменьшение фазового угла за период в переходном процессе коммутации якорной цепи двигател.ей электровоза во втором переходе через иульа переменной составляющей выпрямпенного тока соизмеримо с уменьшением фазового угла за период в переходном процессе возникновения утечки и может превьшшть его.Увеличение фазового угла за период в переходном процессе коммутации якорной цеш-i двигателей электровоза Ч , 44 ,... , лЧ (фиг.1а)по предлагаемому способу не вьщёляется, так как при возникновении утечки увеличение- фазового угла произойти не может, а происходит его уменьшение от начального до установившегося значения. Приведенные изменения фазового угла в переходных процессах (фиг.1а, 2«)подтверждаются теоретическим расчетом. Переменная составляющая выпряк.леного тока в переходном процессе коммутации якорной цепи двигателей электровоза определяется выражением i 3 3i . (-) , где tfl I то установившееся в началь ное значение амштитуды 9 переменной составляющей,А-,. , % установившееся в начальное значение фазового угла переменной составляющей , гр ад j постоянная времени переходного процесса, с. Для определения изменения фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока в моменты перехода ее через нуль необходимо приравнять уравнение (2) к нулю и решить его относительно времени. По полученным моментам перехода через нуль в переходном процессе 1 , 2 з 4 т.д. определяют мгновенные длительности периодов переменной составляюТ -, Т, Т, щеи выпрямленного тока i., j., j- их с длитёльТ. и т.д. сравнивая ностью периода в установившемся режиме Тд 5 определяют ргзменение. фазового угла за каждый пери од-Л Ч., , , Л4|з., д%. и т.д. В первый переход через нуль переменной составляющей выпрямленного тока и последующие через период , 4(з, Vj и т.д. происходит экспоненциальное уменьшение фазового угла от начального до установившегося значения, причем его максимальное уменьшение за период происходит в первый переход через нуль. Во второй переход через нуль уменьшение фазового угла за период k максимальное н гфевьш1ает его полное уменьпереходы через ьуль происходит экспоненцальное увеличение фазового угла до установивп1егося значения. ПреIдельным условием возникновения утечки, прп котором полное уменьшение фазового угла М1пп-гмальное, является, возникновение утечки с максимальным сопротивлением, которую необходимо от1спючить по условиям лектробезопасности. Переходной процесс заканчивается практически мгновенно, и в первый и второй переход через нуль переменной составляющей выпрямленноГо тока после возникновения утечки уменьшение фазового угла за период равно полном - уменьшению фазового угла. Уставка защиты согласно предлагаеMOf-iy способу выбирается большой величины уменьшения фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока за период в переходном процессе коммутации тягрвых двигателей электровоза в первый ее переход через нуль после возникновения переходного процесса (дЧ) при максимальном полном уменьшении фазового угла от начального до установившегося значения, И меньшей полного уменьшения фазового угла в переходном процессе возникновения утечки при максимальном сопротивлении утечки, соответствующем требованиям электробезопасности. При этом отключение производится в том случае, если уменьшение фазового угла за период в двух полупериода подряд (тпе, в двух подряд переходах через нуль переменной составляющей выпрямленного тока больше уставки i . Рекомендземая уставка защиты т.е. опорное уменьшение фазового угла за период, составляет 1,8-2 град. В переходном- процессе коммутации якорной цепи двигателей электровоза уменьшение фазового углаза период может превисить уставку только в момент второго перехода переменной составляющей через нуль и сигнал на отключение не формируется, В переход ном процессе возникновения утечки уменьшение фазового угла за период превышает уставку защиты в .двух подряд переходах через нуль переменной составляющей, фор1 1ируется сигнал на отключение и производится отключение поврежденной сети. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить чувствительность защиты шахтных контактных сетей постоянного тока, причем урозеН отключаемого защитой сопротивления утечки повышается на порядок, что удовлетворяет требованиям электробезопасности., Устройство для реализации предлагаемого .способа содержит датчик пе ременной составляющей выпрямленного тока 1, датчик нуля фазы переменной составляющей выпрямленного тока 2, блоки 3 и 4 вьщеления уменьшения фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока за период, один из которых подключен непосредственн к датчику нуля фазы переменной соетавляюгдей выпрямленного тока 2, а другой - через инвертор 5 блок сра нения с уставкой защиты 6, исполнительный орган 7, блок вьвделе ния уменьшения фазового угла за период 3 и 4 состоит из триггера 8, одновибраторов 9 и 10, первый из ко торых подключен к прямому, а второй к инверсному выходу триггера, элементов совпадения 11 и 12, первые входы которых соединены с выходами одновибраторов 9 и 10 соответственно, вторые - инверс1-1ым и прямым выходом триггера соответственно, а выходы элементов совпадения 11 и 12 соединены между собой. Блок сравнения с уставкой защиты состоит из одновибратора 13 и элемента совпадения 14, первый вход которого и вход одновибратора 13 соединены с выходом блоков 3 и 4, а второй - с выходом одновибратора 13. Исполнительный орган 6 содержит два триггера 15 и 16 со счетными входами и бло.к формирования импульса сброса 17, вход которого подключен к выходу триггера 15, а выход к входам сброса триггеров 15 и 16. Переменная составляющая выпрямленного то;;а снимается с дaтчи :a 1 (фиг.З, в качестве которого .применяют шунт, и поступает на датчик нуля фазы переменной составляющей выпрямленного тока 2, который выполнен ка базе операционного усилителя (ОУ) без обратной связи (с максимапьным К, зффицршнтом усиления. С выхода ОУ относительно отрицательной шины питания снимаются прямоугольные импульсы положительной полярности, соответствующие положительному полупериоду переменной составляющей выпрямленного -тока,, фронта которых соответствуют ее переходам через нуль (2Я, 5 фиг«,, 2ь}, Эти импульсы поступают на вход первого блока 3 выделения уменьшения фазового угла переменной составляющей за период, а на вход второго блока 4 поступают инвертированные импульсы относительно вы::ода ОУ с выхода инвертора 5 (SuJjCoor ветствуюи9-1е отрицательному полупе1)иоду переменной составляющей выпрямленного тока (фиг, 15 ,25),Прямоугольные импуль сы (.2 и поступают на вход триггера 8 первого блока 3 вьщеления уменьшения фазового угла за период, в качестве которого применен i-к триггер со IJ счетным входом, Опрокидывание триггера происходит по окончании входного импульса, т.,е. от его заднего фронта, ,На прямом I и инверсном 2 выходах Триггера В формируются прямоугольные импульсы, длительность которых равна мгновенной длительности периода переменной составляющей выпрямленного тока между моментами перехо-.

.151

да ее через нуль от положительного значения к отрицательному (3U 8.1, 3U9.21, Причем происходит чередованне формируемых импульсов на прямом и инверсном выходах триггера 8, что позволяет разделить каналы сформирЬваннных соседних импудьсов (Т,,, Ту, Тд и. т.д. и Tj , Т, Т и т.д.Г и сравнить мгновенную длительность периода с длительностью периода в установившемся режиме TQ-. Сформированные импульсы на прямом и инверсном выходах триггера 8 своим передним фронтом запускают одновибраторы 9 и 10, формирующие импульсы, длительность которых равна длительйости периода переменной составляющей выпрямленного тока в установившемся режиме (3U 9, 3U 10 . Для шахтных контактных сетей она составляет 3,33;10 с. С выходов одновибраторов 8 и 9 сформированные икшульсы 3 U 9

и 3 и 10, равные длительности периода переменной составляющей в установившемся режиме, поступают на первые входы элементов совпадения 11 и 12 соответственно, а на вторые входы элементов совпадения 11 и 12 поступают импульсы 3 и 8.2 и 3 и 8.1 соответственно, инвертированные отно сительно входов одновибраторов 9 и 10. С выхода блока 3 снимаются сигналы., длительность которых равна уменьшению фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока за период в моменты ;ее перехода через нуль от положительного значения к отрицательному 13 U 11, 3 U 12, фиг. 16, 2б), Аналогично происходит работа второго блока 4 выделения уменьшения фазового угла за период. С его выхода снимаются сигналы, длительности которых равны уменьшеюгю фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока за период в моменты ее перехода через нуль от отрицательного значения к положи.тельному (4 U 11, 4 U 12 j. Таким образом, с выходов блоков 3 и 4 выделения уменьшения фазового угла за период каждые полпериода в моменты перехода переменной составляющей через нуль снимаются сигналы, длительности которых равны уменьшению фазового угла переменной составляющей выпрямленного тока.за период.

До переходного процесса в контактной сети мгновенная длительность периода переменной составляющей рав968916

на длительности ее периода в установившемся режиме и уменьшение фазового угла за период равно нулю.

При возникновении переходного процесса в якорной цепи двигателя электровоза в первый переход через нуль после его возникновения мгновенная длительность периода Т, (3 U 8.1, фиг,15) меньше длительности периода Q переменной составляющей в установивщемся режиме То(3 U 9) ,позтому происходит совпадение переднего фронта мгно,венной длительности следующего периода переменной составляющей Т (3 U 8,2)

с длительностью ее периода в установившемся режиме T(j на величину умень шения фазового угла переменной сое- . тавляющей выпрямленного тока за период ЛЧ (3 и 1 1) , которая снимается с выхода элемента совпадения 1 1 первого блока 3 выделения уменьшения фазового угла за период. Аналогично происходит выделение уменьшения фазового угла за период в последующие I периоды через нуль переменной .составляющей выпрямленного тока (iV, , 4Ч5 и т.д.).

При увеличении фазового угла переменной составляющей за период (йЧ, фиг,i) мгновенная длительность .периода Т 4 и 8,2) больше длительности периода переменной составляющей в установившемся тежиме Т. (4 LI Ю) и совпадение последней с передним фронтом последующей мгновенной дли5 тельности периода переменной состав ляющей TO (4 и 81 не происходит. Таким образом, увеличение фазового угла переменной составляющей за пе-риод устройством не выделяется.

0 : Импульсы, длительность которых ;равна уменьшению фазового угла пёре менной составляющей за период, посту|пают на блок сравнения- 6,-где их длительность сравнивается на-элементе

5 совпадения 14 с уставкой- защиты, формируемой одновибратором 13.

Какуказывалось, в переходном про. цессе коммутации якорной цепи двигателей электровоза величина уменьше0 ния фазового угла переменной составляющей за период может превышать уставку защиты только во второй переход через нуль переменной составляющей , выпрямленного тока, Следовательно,

5 С выхода блока сравнения 6 может поступать только-один импульс в момент второго, перехода через нуль (переменной составляющей выпрямленного тока.,-Этот импульс подается на первый счетный триггер 15 логического исполнительного органа 7, В качестве счетных триггеров применен 3 -триггер со счетными входами. Триггер 15 опрокидывается, и на его прямом выходе появляется сигнал ло гической единицы. Своим передним фронтом сигнал на прямом выходе.запускает .блок формирования импульса сброса 17, который формирует, короткий прямоугольный импульс, сдвинутый по на величину i, большую длительности периода,, но меньшую длительности полутора периодов пере менной составляющей выпрямленного т ка в установившемся режиме, Рекомен дуемая величина задержки составляет ,25 Тр. В последующие переходы через нуль переменной составляющей уменьшение фазового угла за п.ериод меньше уставки защиты, поэтому очередной импульс на входе логического исполнительного органа 7 отсутствуе счетный триггер 16 остается в исход ном состоянии, а сформированнный импульс сброса поступает на вход сброса триггеров 15 и 16 и возвраща триггер 15 в исходное состояние. При возникновении утечки контакт ной сети уменьшения фазового угла за период в первый и второй переходы через нуль переменной составляющей выпрямленного тока после возник 8918 новения переходного процесса равны полному уменьшению фазового угла и превышают уставку защиты (4,, фиг.2). Поэтому в момент первого и второго перехода через нуль переменной составляющей выпрямленного тока после возникновения утечки сформируются, два подряд импульса с выхода блока сравнения 6. Первый импульс опрокидывает триггер 15, а второй возвращает его в исходное состояние и опрокидывает триггер 16. На прямом выходе последнего триггера появляется сигнал, который подается на коммутационный аппарат, отключающий лов- . режденный участок .контактной сети. Импульс сброса, поступающий на входы сброса триггеров 1 5 и 16 после прохождения обоих импульсов с блока сравнения и отключения контактной сети,возвращает триггер 16 в исходное состояние. Таким обра-ом5устройство оказывается работоспособным при последующем включении контактной сети. Технико-экономическая эффективность изобретения по сравнению с базовым объектом заключается в сниженкк вероятности возникновения пожаров в контактных сетях, повреждения ее элементов и других аварийных ситуаций, возникающих из-за токов утечки, за счет повышения чувствительности защиты.

I Ч

-

f