Устройство для защиты от тока утечки на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью Советский патент 1986 года по МПК H02H3/17 

кам присоединены первый 4 и второй 8 оперативные источники. Измерительный мост 31 присоединен через резисторы к трем фазам сети и к первому и второму оперативным источникам. Устройство содержит также источник 14 импульсного напряжения, транзисторные усилители 1 и 37 и выходной элемент 19. Повышение быстродействия

f

Изобретение относится к устройствам для защиты от тока утечки на землю в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью и может быть использовано, преимущест- венно, для защиты шахтных электрических сетей.

Цель изобретения - повьштение быст родействия устройства.

На фиг. 1 представлена принципи- альная электрическая схема устройства для защиты от утечек тока на землю; на фиг. 2 - временная диаграмма тока на входе измерительного усилителя.

Устройство состоит из первого транзисторного усилителя 1, база- эмиттерный переход которого зашун- тирован первым диодом 2, трансформатора 3, первичная обмотка которо- го присоединена К двум фазным проводам сети, первого оперативного источника 4, состоящего из первой вторичной обмотки 5 транзистора 3, выпрямительного диода 6 и конденсатора 7, источника 8 питания, конденсатора 7, источника питания, состоящего из второй вторичной обмотки .9 трансформатора 3, выпрямительных диодов 10 и 11, конденсаторов 12 и 13, источника 14 импульсного напряжения, состоящего из высокочастотного генератора 15, резистора 16 регулируемого резистора 17 и транзистора 18, выходного элемента 19, .состоящего из первого диода 20 выходного элемента, транзистора 21, конденсатора 22, резистора 23, вторго 24 и третьего 25 диодов вькодно- го элемента, герконового реле 26 и шунтирующего конденсатора 27.

достигается тем что устройство реагирует как на увеличение контролируемого тока, так и на его уменьшение. Устройство обладает функциональным самоконтролем исправности элементов путем обеспечения закрытия или открытия транзисторного элемента 1, которое, в свою очередь, вызывает срабатывание реле 26. 2 ил.

5

0 0 35 40

5

К трем фазным проводам сети подключены присоединительные резисторы 28, вторые выводы которых соединены в общую точку, к которой подключены первый 29 и второй 30 соединительные резисторы. Первый оперативный источник подключен к земле и через первый соединительный диод ре- зистор 29 - к точке соединения в общую точку присоединительных резисторов 28, а через второй соединительный резистор 30 подключен первый вход первой диагонали измерительного моста 31, второй вход которого заземлен. Мост 31 состоит из первого 32, второго 33 и третьего 34 резисторов, конденсатора 35 и катушки 36 индуктивности. К второй диагонали моста подключен база-эмиттер- ный переход второго транзисторного усилителя 37, зашунтированный вторым диодом 38. К коллектору второго транзисторного усилителя 37 подключен первый вывод второго оперативного источника 39, состоящий из третьей вторичной обмотки 40 трансформатора 3, выпрямительного диода 41, и конденсатора 42, а второй выход второго оперативного источника подключен через третий соединительный резистор 43 к базе транзисторного усилителя 1, к которой также подключен регулируемый резистор 4. На схеме указаны автоматический выключатель 45 и резистор 46 утечки на землю.

На временной диаграмме (фиг. 2) показаны: 1 - постоянный ток, протекающий через база-коллекторный переход транзистора 37 при отсутствии утечки на землю (сопротивление

резистора 46 pasf o бесконечности); 1 ток, пропор1(иональньгй мгновенным ,значениям ньтульсов прямоугольной формы, который протекает через диод 2 от источника 14 импульс- ного напряжения; I- - постоянный ток регулируемый резистором 44, который протекает через эмиттер-базовый переход транзисторного усилителя 1; I.+ +1.2 - суммарный ток, протекающий че- рез диод 2 J

Устройство работает следующим образом.

В HopMajjbHOM режиме работы при от- суцствии утечки на землю через вход транзисторного усилителя 1 протекает разность токов между суммарным током , который закрывает транзисторный усилитель 1, и током Ij,.который его открывает. В результ ате этого транзисторный усилитель 1 периодически с частотой следования прямоугольных импульсов открывается и закрывается. При открытом состоянии транзисторного усилителя 1 происходит заряд конденсатора 22 выходного элемента 19 При закрытом состоянии транзисторного усилителя 1 происходит разряд кон- .денсатора 22 выходного элемента 19 через обмотку герконового реле 26 и эмиттер-коллекторный переход транзистора 21. Разрядньй ток конденсатора 22 выходного элемента 19 вызывает срабатывание герконового реле 26, которое до прихода следующего разрядно-, го импульса удерживается в притянутом состоянии конденсатором, его шунтирующим 27, Параметры измерительного блока выбраны такими, что собственное время отпадания герконового реле 26 не превышает 1 мс. При этом ток 1, рыбирается в диапазоне изменения мгновенного значения тока Ток I, определяется величиной контр лируемого тока I, который протекает от конденсатора первого оперативного источника через резистор 34, база- эмиттерный переход второго транзисторного усилителя 37, резистор 33, резисторы 30 и 29.

Это обусловлено тем, что второй транзисторный усилитель 37 включен по схеме с общей базой, поэтому 1.,

iS

о(1 прио(- 1-1 IK При возникновении

лей контролируемый ток I уменьшается, так как часть его ответвляется через резистор 16 утечки в резистоВследствие этого для повышения быстродействия устройство реагирует как на увеличение тока 1, следо вательно, и на увеличение 1 , так и на его уменьшение. Устройство сра батывает, когда ток 1 достигает

значения I

который устанавливается резистором 44 и срабатывает при

приос 1-1 визнилни ме- уменьшении суммарного тока ,+,,, утечки между фазами ети и зем- 55 когда он достигает значения тока I,

Таким образом устройство контролирует два пороговых значения как на уменьшение, так и на увеличение

ры 28, соединенные в звезду. Поэтому уменьшается и ток 1 , а следовательно, и суммарный ток I,+1.При снижении суммарного тока Т. +1 до значения 1 первый транзисторный усилитель 1 открывается, разрядный ток конденсатора 22 выходного элемента 19 пропадает. Герконовое реле 26 отпадает, вызывая отключение выключателя 45, который обесточивает поврежденную сеть. Возникающее между резисторами, соединенных в звезду, и землей напряжение смещения нейтрали при несимметричных утечках на землю практически не сказывается на

t5 20 25 . о

5

0

токе 1 в диагонали измерительного моста, так как мост сбалансирован по переменному току.

Это напряжение сказывается только в переходном режиме, так как при этом мост оказывается не сбалансированным. Причем длительность переходного процесса мала, так как определяется добротностью контура, содержащего активно. ; сопротивление, .емкостное и индуктивное, элементы которого образуют последовательный резонансный контур (сопротивлением эмиттер-базового перехода второго транзисторного усилителя 37 и второго диода 38 можно пренебречь). Поэтому контролируёмьш ток I при возникновении замыкания на землю в переходном режиме или уменьшается, когда уменьшение тока 1 из-за появления дополнительной цепи через резистор 16 утечки и один из резисторов 28 совпадает с уменьшением тока в контуре из-за реакции контура на внешнее воздействие, обусловленное появлением напряжения смещения нейтрали, либо увеличивается, когда ток в контуре возрастает быстрее, чем уменьшается ток из-за появления дополнительной цепи по постоянному току.

Вследствие этого для повышения быстродействия устройство реагирует как на увеличение тока 1, следовательно, и на увеличение 1 , так и на его уменьшение. Устройство срабатывает, когда ток 1 достигает

значения I

который устанавливаетТаким образом устройство контролирует два пороговых значения как на уменьшение, так и на увеличение

5

контролируемого тока I. При этом устройство обладает функцноналышм самоконтролем исправности элементов так как при их повреждении в зависимости от того, какой элемент поврежден, транзисторный усилитель либо открыт, либо закрыт. Две последовательные одна за другой операции открытия и закрытия он не произво- ;Дит, а следовательно, герконовое реле 26 отпадает и с помощью автоматического выключателя 45 обесточивается сеть.

Формула изобретения

Устройство для защиты от тока утечки на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью, содержащее первый транзисторный усилитель, база-эмиттерный переход которого зашунтирован встречно включенным первым диодом, источник импульсного напряжения, вход которого подключен к источнику питания, а выход - к катоду первого диода, первый оперативный источник, первый вывод которого соединен с земпей, присоединительные резисторы, первые выводы которых подключены к трем фазным проводам сети, а вторые соединены в общую точку, первый соединительный резистор, конденсатор, при этом к коллектору и эмиттеру первого транзисторного усилителя подключен через выходной элемент источник Ьитания, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй и третий соединительные резисторы,, измерительный мост, второй оперативный источник, второй диод, второй транзисторный усилитель и регулируемый резистор, при этом первая цепь измерительного моста сослшшшш:;:

528556

тоит из первого и второго резисторов, а вторая из последовательно включенных третьего резистора, конденсатора и катушки индуктивности причем 5 точка соединения первого и третьего резисторов моста образует первый вывод первой диагонали измерительного моста, второй вывод которой образован точкой соединения второго резис- 10 тора и катушки индуктивности, первый вывод второй диагонали измерительного моста образован точкой соединения первого и второго резисторов, второй вывод второй диагонали моста образог-. t5 ван точкой соединения третьего резистора и конденсатора, причем общая точка соединения присоединительных резисторов через первый соединительный резистор подключена к второму 20 выводу первого оперативного источника, а через второй вновь введенный соединительный резистор - к первому вьшоду первой диагонали измерительного моста, второй вывод которой под- 5 ключен к земле, первый вывод второй диагонали измерительного моста подключен к катоду второго диода, базе второго транзисторного усилителя, к точке, соединения первого транзис- 0 торного усилителя и первого диода, а второй вывод второй диагонали измерительного моста подключен к аноду второго диода и через, эмиттерно-кол- лекторный переход второго транзистор- 5 ного усилителя - к первому выводу второго источника оперативного тока, второй вывод которого через третий соединительный резистор подключен к базе первого транзисторного усилите- 0 , при этом регулируемый резистор, включен между базой первого транзисторного усилителя и выводом источника питания.

Фиг. 2

Изобретение относится к устройствам для защиты от токов утечки на землю в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью и может быть использовано для защиты шахтных сетей. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит трансформатор 3, первич- Ная обмотка которого присоедине на к двум фазам сети, а к вторичным обмот(Л