Устройство для защиты от перегрузки по току Советский патент 1985 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты электроустановок от токовых перегрузок. Известно устройство для токовой защиты с ограниченно зависимой выдержкой времени, содержащее трансфо матор тока, зашунтированный двумя последовательно соединенными постоя ным и переменным резисторами, выпрямительный мост с подключенными на выходе сглаживающим конденсатором и стабилитроном . К сглаживающе му конденсатору присоединен времязадающий последовательный RC-контур конденсатор которого шунтирован резистором. Параллельно последнему включена управляющая цепь тиристора содержащая последовательно соединен ные дннистор, стабилитрон и ограничительный резистор. Анод тиристора через исполнительный элемент соединен с конденсатором времязадающего контура l. Недостатком устройства является низкий диапа.зон изменения времени срабатывания в функции первичного тока. Это обусловлено малым снижением выдержки времени при больших кратностях тока. Известно также устройство для за щиты от перегрузки по току, содержа щее трансформатор тока, соединенный через формирователь напряжения и стабилитрон с первым органом срав нбния, выполненным на мно.гоканаль- ном усилителе с положительной обратной связью, времязадающую RC-цеп почку, конденсатор которой зашунтир ван резистором через размыкающий контакт промежуточного реле, включаюа его на выходе первого органа сравнения. Выход врем-язадающей КС-ц почки подкл очен ко входу второго органа сравнения с исполнительным органом на выходе. Напряжение формирователя, соответствующее режиму перегрузки, превышает опорное напря жение стабилитрона. Это фиксируется первым органом сравнения, промежуточное реле дешунтирует времязадающий конденсатор. Последний заряжается напряжением формирователя пропорциональным кратности первичного тока за вычетом единичного .(пропорционального номинальному току) значения. Тем самым достигаетс снижение времени действия устройств 2г при больших кратностях первичного тока I21. Однако в известном устройстве для защиты наряду с расширением диапазона выдержек времени в области больших перегрузок имеет место сужение его в области малых, где малое изменение напряжения времязадающего конденсатора по экспоненциальному закону не позволяет получить большие выдержки времени срабатывания с заданной точностью. Цель изобретения -. повьш1ение точности путем расширения диапазона вьщержек времени. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от перегрузки по току, содержащее трансформатор тока, подключенный вторичной обмоткой к входу формирователя напряжения, пропорционального току, выход которого через последовательно соединенные первый резистор и стабилитрон подключен к входу первого органа сравнения,выполненного в виде двухкаскадного усилителя с положительной обратной связью и выходного урилителя, промежуточное реле, обмотка которого подключена к выходу первого органа сравнения, времязадающую RC-цепочку с тремя последовательно соединенными группами резисторов, включенную параллельно входу первого органа сравнения, конденсатор которой зашунтирован последовательно соединенными вторым резистором и размыкающим контактом промежуточного реле, второй орган сравнения, выполненный в виде многокаскадного усилителя, вход которого подключен к конденсатору времязадающей НС-цепочки, а выход - к исполнительному органу, причем цепь питания обоих органов сравнения через третий резистор подключена к выходу формирователя напряжения, пропорционального току, введены три конденсатора, управляющий транзистор и два дополнительных резистора, причем цепщ положительной обратной Связи и межкаскадной связи двухкаскадного усилителя первого органа сравнения выполнены емкостными, входы выходных усилителей обоих органов сравнения зашунтированы первым и вторым дополнительными конденсаторами соответственно, база управляющего транзистора подключена к выходу двухкаскадного 3 усилителя первого органа сравнения и через первый дополнительный резис тор объединена с эмиттером, коллект включен последовательно с вторым дополнительным ;резистором, подключенным параллельно конденсатору и первой группе резисторов времязадаю щей КС-цепочки, причем третий допол нительный конденсатор шунтирует вторую группу резисторов, а выход транзистора - третью группу резисторов времязадающей RC-цепочки. На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устрой ства для защиты от перегрузки по току; на фиг. 2.- диаграммы, иллюстрирующие .получение время - токовой характеристики устройства. Устройство .содержит подключенный к вторичной обмотке трансформатора Iтока формирователь 2 напряжения пропорциональный току. К его выходу присоединены: через стабилитрон 3 вход первого органа 4 сравнения, ре зисторы 5 и 6, последний из которых принадлежит времязадающей RC-цепочк 7, а также второй орган 8 сравнения . Первый орган 4 сравнения представляет собой ждущий мультивибратор на транзисторах 9 и 10 с емкост ной межкаскадной и обратной связями IIи, 12 соответственно и выходной усилитель, выполненный на транзисто ре 1 3 с промежуточным реле 14 в кол лекторной цепи и шунтирующим конден сатором 15 в базовой цепи. Контакт 16 промежуточного реле 14 замыкает на разрядный резистор времязадающий конденсатор 17. Второй орган 8 сравнения включает транзисторы 18 22, последний из которых нагружен исполнительным органом 23 и входной I цепью подключен к конденсатору 24. Один из резисторов времязадающей це зашунтирован. конденсатором 25. Резистор 6 подключен параллельно коллекторно-эмпттерной цепи управляю щего транзистора 26. На фиг. 2 приняты следующие обо |Начения; А зависимость непряжения Uoon на выходе резистор 6 от кратности первичного тока К; В-;( и В - кривые заряда времязадающего, ковденсатора 17 при различной кратности тока и, соот вественно, различной величине Ugon (например, Ug); С и С - времятоковые характеристики предлагаемого и известного устройств при заряде конденсатора от нулевого значения до порога срабатывания ; t - ось време1ги; и, - суммарное напряжение конденсатора I7 и выхода резистора б.х Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода формирователя 2, пропорциональр ый. первичному току трансформатора I, подается на вход органа 4 сравнения. Если его величина меньше порога пробоя стабилитрона 3, то транзистор 9 заперт,транзистор 10 открыт (.введение eMKOCTtibOC связей I 11 и 12 между этими транзисторами обеспечивает их работу в режиме ждущего мультивибратора). При этом транзистор 13 выходного усилителя закрыт в реле 14 в его .коллекторной цепи обесточено.. Вход последнего усилителя шунтирован конденсатором 15, преобразующим выходное импульсное напряжение мультивибратора в сглаженное, практически постоянное. Размыкающий контакт 16 реле 14 в т.аком режиме замыкает времязадающий конденсатор 17 на разрядный резистор. Поэтому второй орган 8 сравнения сохраняет обесточенное состояние исполнительного органа .23 (транзисторы 18,19,20 и 22 закрыты, транзистор 21 - открыт). Режиму, перегрузки соответствует напряжение формирователя 2, большее уровня пробоя стабилитрона 3, База транзистора 9 теперь имеет отрицательный потенциал, мультивибратор возбуждается, вызывая отлирание транзистора I3 и срабатывание реле 14. Контакт 16 при этом дешунтирует времязадающий конденсатор 17. Начинается его заряд напряжение i, пропорциональным первичному току. Кроме того, часть зарядного тока-проходит через конденсатор 25. Эта сое-тавлнющая практически пропорциональна производной огибгзющей перьичного тока, что ускоряет действие защиты, особенно при больших кратноетях первичного тока, появление которых вызывает заметный ток через конденсатор 25. С выхода мультивибратора на базу транзистора 26 поступшот длинные отрицательные импульсы. На этих участт ках времени идет заряд конденсатора 17, которьш нижней своей обкладкой оказывается подключенным к положительному полюсу формирователя 2. На оставшейся части цикла фаботы мультивибратора отпирающее базовое напряжение на транзисторе 26 отсутствует, он переходит в непроводящее состояние. При этом дешунтируется резистор 6. Падение напряжения на этом резисторе Uuon в функции от кратности тока (фиг. 2) - прямая А суммируется с разностью потенциалов конденсатора 17 и вместе с ним ({кривые В 6 различных кратное- тяхр подается на вход органа 8 сравнения. Достигая порога срабатывания Uqp оно вызывает переключение органа 8 сравнения, который, воздействуя на исполнительный орган 23, вызывает отключение защищаемого объе та (при этом транзисторы 18 - 20, 22 открываются, а транзистор 21 закрывается; конденсатор 24 обеспечивает расширение входньрс импульсов органа сравнения у. Из диаграммы ( фиг. 2; видно, что такой алгоритм срабатывания устройства защиты обеспечиваем большие вьщержки времени при малых перегрузках (кривая В)и малые выдержки при больших кратностях тока. Например кривая Bg: здесь большая часть напряжения, достаточного для срабатывания устройства Ujpn , подается с резистора 6 - Ug, конденсатор 17 при заряде не проходит всего диапазона Upp,.а лишь, достигая за короткий участок времени разности потенциалов -Ug, вызывает переключение органа 8 с равнения, а соответственно и исполнительного органа 23. На фиг. 2 моменты срабатывания защиты при различных кратностях К, найденные из условия прохождения кривьпс В;, - Bg через порог UCQ , спроецированы с оси абсцисс на отрицательную полуось ординат, и построена времятоковая характеристика (К) устройства защиты (кривая С .на фиг. 2). Положительный эффект изобретения заключается в расширении диапазона выдержек времени устройства для защиты путем включения последовательно с времязадающим конденсатором резистора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ, содержащее трансформатор тока, подключенный вторичной обмоткой к входу формирователя напряжения, пропорционального току, выход которого через последовательно соединенные первый ре.зистор и стабилитрон подключен к входу первого органа сравнения, выполненного в виде двухкаскадного усилителя с положительной обратной связью и выходного усилителя, промежуточное реле, обмотка которого подключена к выходу первого органа сравнения, времязадающую RC-цепочку с тремя последовательно.соединенными группами резисторов, включенную.параллельно входу первого органасравнения, конденсатор которой зашунтирован последовательно соединенными вторым резистором и размыкающим контактом промежуточного реле, второй орган сравнения, выполненный в виде многокаскадного усилителя, вход которого подключен к конденсатору время задающей RC-цепочки, а выход - к исполнительному органу, причем цепь питания обоих органов сравнения через третий резистор подключена к выходу формирователя напряжения., пропорционального току, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности путем расширения диапазона выдержек времени, введены три конденсатора, управляющий транзистор и два дополнительных резистора, причем цепи (П положительной обратной связи и межкаскадной связи двухкаскадного усилителя первого органа сравнения выполнены емкостными, входы выходных усилителей обоих органов сравнения зашунтированы первым и вторым дополнительными конденсаторами соот- . вественно, база управляющего транзистора подключена к вьпсоду двухкаскадного усилителя первого органа сравнения и через первый дополни тельный резистор объединена с эмит;о тером коллектор включен последоN5 вательно с вторым дополнительным резистором, подключенным параллельно конденсатору и первой группе резисторов время задающей RC-цепочки, причем третий дополнитель ный ковдеисатор шунтирует вторую группу резисторов , а выход транзистора третью группу резисторои времязадающей RC-цепочки.