Устройство для защиты токопровода от перегрузки по току Советский патент 1987 года по МПК H02H3/08 

10

11356096

Изобретение относится к устройствам защиты, контроля и сигнализации, работающим в функции тока нагрузки, и может быть использовано в распределительных устройствах электрических сетей постоянного и переменного тока.

Цель изобретения - повышение надежности защиты токопровода.

На фиг.1 изображен геркон, окруженный экраном из электропроводящего диамагнитного материала в магнитном поле токопровода; на фиг. 2 - геркон, помещенный в короткозамкнутую катушку индуктивности; на фиг.З - зависимости 1 и 2 величин постоянного и переменного тока соответственно в контролируемой цепи, необходимой для срабатывания устройства, от толщины экрана d, выполненного из проводящего диамагнитного материала (или от количества витков короткозамкнутой катушки индуктивности п); на фиг,4 - зависимости действующего значения переменного тока, необходимого для ера- 25 менного магнитного поля, наведенного

1

15

20

2

пара контактов 19 реле 17, а вторая пара контактов реле 17 подключена к входу исполнительного механизма.

Устройство работает следующим образом.

При протекании переменного тока по токопроводу 1 вокруг токопровода возникает переменное магнитное поле, которое согласно закону электромагнитной индукции, наводит вихревые токи в корпусе экрана 3, В свою очередь вихревые токи в корпусе экрана 3 возбуждают переменное магнитное поле, всегда направленное встречно исходному магнитному полю. Напряженность результирующего переменного магнитного поля всегда меньше напряженности исходного переменного магнитного поля на -величину напряженнос ти магнитного поля, порожденного вихревыми токами в корпусе экрана 3,

Геркон 2 сраба тывает под воздейст вием амплитуды результирующего пере-

30

40

батывания устройства, от частоты пере менного тока для разных значений толщины экрана (или разных значений количества витков п короткозамкнутой. катушки индуктивности); на фиг,5 - принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг, 6 - пример конкретной реализации блока контроля срабатывания геркона.

Предлагаемое устройство (фиг,5) co-,g держит токопровод 1, геркон 2, экран 3, выполненный из электропроводящего, диамагнитного материала (или коротко- замкнутую катушку 3 индуктивности) и расположенный вокруг корпуса геркона 2, заря дно-раз рядную цепь 4, подсое-.- диненную своим первым выводом к второму выводу геркона 2, и состоящую из первого резистора 5, конденсатора 6 и второго резистора 7; диод 8, подсоединенный своим катодом к второму выводу геркона 2, а анодом - к входу блока 9 контроля срабатывания геркона 2; блок 9 контроля срабатывания Геркона 2 состоит из интегрирующей цепи: резистор 10 и конденсатор 11, подключенной своим выходом к входу ключа, состоящего из однопереходного транзистора 12 и резисторов 13 и 14, а выход ключа через ограничительный резистор 15 соединен с управляющим входом тиристора 16, к аноду которого подключена катушка реле 17 параллельно с защитным диодом 18 и первая

переменным током в токопроводе При воздействии магнитным полем, наведенным постоянным током в токопроводе 1, геркон 2 также срабатывает. Точка А пересечения зависимостей

1и 2 является условием выбора толщины экрана 3, так как характеризует эквивалентность магнитного поля переменного тока магнитному полю постоянного тока в токопроводе 1, В точке А экр ан 3 ослабляет амплитуду переменного магнитного поля в /2 раз, что со ответствует действующему значеник маг нитного поля, индуцированного перемен ным током в ток опроводе 1 ,

В магнитном поле постоянного тЪка величина которого эквивалентна действующему значению переменного тока, геркон 2 также срабатывает в точке А с Таким образом, геркон 2 срабатывает по амплитудному значению переменного тока, эквивалентному действующему значению переменного тока в токопрово де 1, Регулировка срабатывания геркона 2 в магнитном поле переменного тока, эквивалентного по величине действующему значению переменного тока, осуществляется перемещением геркона

2в экране относительно токопровода 1

Глубина проникновения переменного

50

5S

магнитного поля в электропроводящий диамагнитный материал обратно пропорциональна частоте переменного магнитного поля. При заданной толп1;ине экра10

6096

25 менного магнитного поля, наведенного

15

0

2

пара контактов 19 реле 17, а вторая пара контактов реле 17 подключена к входу исполнительного механизма.

Устройство работает следующим образом.

При протекании переменного тока по токопроводу 1 вокруг токопровода возникает переменное магнитное поле, которое согласно закону электромагнитной индукции, наводит вихревые токи в корпусе экрана 3, В свою очередь вихревые токи в корпусе экрана 3 возбуждают переменное магнитное поле, всегда направленное встречно исходному магнитному полю. Напряженность результирующего переменного магнитного поля всегда меньше напряженности исходного переменного магнитного поля на -величину напряженности магнитного поля, порожденного вихревыми токами в корпусе экрана 3,

Геркон 2 сраба тывает под воздействием амплитуды результирующего пере-

1

0

0

g

переменным током в токопроводе При воздействии магнитным полем, наведенным постоянным током в токопроводе 1, геркон 2 также срабатывает. Точка А пересечения зависимостей

1и 2 является условием выбора толщины экрана 3, так как характеризует эквивалентность магнитного поля переменного тока магнитному полю постоянного тока в токопроводе 1, В точке А экр ан 3 ослабляет амплитуду переменного магнитного поля в /2 раз, что соответствует действующему значеник магнитного поля, индуцированного переменным током в ток опроводе 1 ,

В магнитном поле постоянного тЪка, величина которого эквивалентна действующему значению переменного тока, геркон 2 также срабатывает в точке А, с Таким образом, геркон 2 срабатывает по амплитудному значению переменного тока, эквивалентному действующему значению переменного тока в токопроводе 1, Регулировка срабатывания геркона 2 в магнитном поле переменного тока, эквивалентного по величине действующему значению переменного тока, осуществляется перемещением геркона

2в экране относительно токопровода 1,

Глубина проникновения переменного

0

S

магнитного поля в электропроводящий диамагнитный материал обратно пропорциональна частоте переменного магнитного поля. При заданной толп1;ине экра31356

на 3 (например, d, d, d, фиг.4) и изменении частоты магнитного поля,индуцированного переменным током, глубина проникновения переменного магнитного поля изменяется и геркон 2 срабатывает при достижении напряжен- . ностыо магнитного поля величины, со- ответствующей чувствительности герко- на 2, т.е. работает как датчик часто15

ты переменного тока. На фиг.4 показа-IQ ся, а тиристор 16 остается открытым,

через катушку реле 17 идет ток и его контакты остаются замкнутым. . Для того, чтобы их разомкнуть, необходимо отключить напряжение питания Ер.

При протекании переменного тока частотой F по токопроводу 1 и по достижении напряженностью магнитного поля переменного тока величинь, соответствующей чувствительности геркона 2, последний срабатывает с частотой 2F.

С момента первого срабатывания ге, кона 2 конденсатор 6 заряжается до

но, что для заданных значений толщины экрана 3 (d, d, d) при определенном значении частотъ переменного тока для срабатывания геркона 2 необходимы разьгые действуюпше значения переменного тока в токопроводе 1: 1I, 12, 13.

В исходном состоянии при заданном положении геркона 2, окруженного экраном 3 фиг.О, в магнитном поле переменного тока заданной частоты геркон 2 не замкнут.. По мере уменьшения частоты переменного тока увели20

величины Е„ по цепи: источник питачивается глубина проникновения пере- 25 ния К , геркон 2, сопротивление 5, менного магнитного поля в материал конденсатор 6, общая шина за время, экрана 3, снижается степень поглощения магнитного поля диамагнитным проводящим материалом и по достижении

контролируемой частоты геркон 2 ера- 30 источник питания Е, геркон 2, сопро- батывает.

меньшее t,. С момента первого срабатывания геркона 2 интегрирующий конденсатор 11 заряжается по цепи:

п

тивление 10, конденсатор 11, общая щина. При размыкании геркона 2 происходит разряд конденсатора 6 по цепи: конденсатор 6, сопротивление 5, со- 35 противление 7, общая шина с большой постоянной времени. При этом напряжение на катоде диода 8 изменяется незначительно за время t, , чем достигается продолжение заряда конденсатора 1 1 и сохранение эквивалентности получения задержки срабатьгвания реле 17 в цепях постоянного и переменного тока.

При протекании постоянного тока по токопроводу 1 и по достижении напряженностью магнитного поля постоянного тока величины, соответствующей чувствительности геркона 2, последний срабатывает. Через контакты геркона 2 от источника питания Е „ че

рез сопротивление 10 заряжается интегрирующий конденсатор 11. Как тольк напряжение на конденсаторе I1 достигает величины, необходимой для открывания транзистора 12, последний открывается и на сопротивлении 14 возникает падение напряжения, которое через ограничительное сопротивление 15 открывает тиристор 16. При этом через тиристор 16 и катушку реле 17 проходит ток, реле 17 срабатывает, замыкаются его контакты, срабатывает исполнительный механизм и отключает токо- провод от источника тока. Контакт 19 включает обмотку реле 17 на самоблокировку. Диод 18 служит для защиты катутики реле 17.

Время задержки от момента срабатывания геркона 2 до момента срабатывания реле 17 и замыкавши его контактов

определяется постоянной времени интегрирования цепи: сопротивление 10, конденсатор 11,

При исчезновении магнитного поля, наведенного постоянным током, геркон 2 размыкается, интегрирующий конденсатор 11 разряжается по цепи: конденсатор 11, диод 8, сопротивление 7, общая пина. Транзистор 12 закрываетвеличины Е„ по цепи: источник питания К , геркон 2, сопротивление 5, конденсатор 6, общая шина за время,

источник питания Е, геркон 2, сопро-

меньшее t,. С момента первого срабатывания геркона 2 интегрирующий конденсатор 11 заряжается по цепи:

п

тивление 10, конденсатор 11, общая щина. При размыкании геркона 2 происходит разряд конденсатора 6 по цепи: конденсатор 6, сопротивление 5, со- противление 7, общая шина с большой постоянной времени. При этом напряжение на катоде диода 8 изменяется незначительно за время t, , чем достигается продолжение заряда конденсатора 1 1 и сохранение эквивалентности получения задержки срабатьгвания реле 17 в цепях постоянного и переменного тока.

Когда напряжение на конденсаторе 11 достигает величины порога срабатывания транзистора 12, последний срабатывает. Последующая работа схемы описана выше.

Заряд конденсатора 11 при протекании постоянного тока по токопроводу происходит ко той же цепи: источник питания К|, сопротивление 10, конденсатор 11, и за то же время. Таким об- разом, время срабатывания предлагаемого устройства в магнитном поле переменного тока равно времени срабатывания устройства в янного тока.

магнитном поле посто51356096

Следовательно, предлагаемое устройство срабатывает в магнитном поле постоянного тока и в магнитном тюле переменного тока, действующее значение которого эквивалентно постоянному то- ку. Кроме того, устройство срабатывает по заданному значению частоты переменного тока. Устройство также обеспечивает одинаковое время срабатывание в магнитном поле постоянного W и переменного тока. Предлагаемое устройство имеет повышенную механическую прочность и надежность конструкции за счет того, что геркон помещен

проводом, блок контроля срабатывания геркона, первый и второй входы которого подсоединены соответственно к первому и второму выводам геркона, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены экран из электропроводящего диамагнитного материала расположенный вокруг корпуса геркона, диод, катод которого соединен с вторым выводом геркона, а анод - с третьим входом блока контроля, зарядно- разрядная цепь, состоящая из последовательно соединенных первого резистов экран, выполненный из диамагнитного J5 ра и конденсатора, параллельно кото- электропроводяп;его материала.

Формула изобретения

I

Устройство для защиты токопровода от перегрузки по току, содержащее геркон, устанавливаемый рядом с токо20

рым подключен второй резистор, при этом точка соединения первого и вто- рого резисторов подключена к катоду диода, а точка соединения второго резистора и конденсатора - к четвертому входу блока контроля срабатывания геркона,

проводом, блок контроля срабатывания геркона, первый и второй входы которого подсоединены соответственно к первому и второму выводам геркона, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены экран из электропроводящего диамагнитного материала расположенный вокруг корпуса геркона, диод, катод которого соединен с вторым выводом геркона, а анод - с третьим входом блока контроля, зарядно- разрядная цепь, состоящая из последовательно соединенных первого резистоJ5 ра и конденсатора, параллельно кото-

20

рым подключен второй резистор, при этом точка соединения первого и вто- рого резисторов подключена к катоду диода, а точка соединения второго резистора и конденсатора - к четвертому входу блока контроля срабатывания геркона,

I.A

фиг.1

y//// //////z /// ///

фиг.2

фи&З

Cf, Д/Л///7

I.

500

h

//

cfi e. c/Z fdz

/Jf C rrf CfTS

600

/V

фагЛ

фие.6

Составитель К. Редактор М.Андрушенко Техред Л. Сердюкова Корректор М.Шароши

Заказ 5803/48 Тираж 618Подписное

ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раутская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к устройствам запц1ты, контроля и сигнализации, работающим в функции тока нагрузки, и может быть использовано в распределительных устройствах электрических сетей постоянного и переменного тока. Целью изобретения является повышение надежности. Цель достигается введением в устройство экрана 3 из электропроводящего диамагнитного материала и зарядно-разрядной цепи 4, Это позволяет устройству срабатывать как в магнитном поле постоянного тока, так и в магнитном поле переменного тока, действующее значение которого эквивалентно постоянному току,Устройство срабатывает по заданному значению частоты переменного тока и обеспечивает одинаковое время срабатывания в магнитном поле постоянного и переменного тока. 6 ил. (Л со ел о о СО 0 фиг-, 5