Устройство для защиты от утечки тока в электрической сети переменного тока Советский патент 1987 года по МПК H02H3/17 

1356

усиливается усилителем 6 и подается на вход исполнительного органа 7. При достижении величиной оперативного тока уставки срабатывания устройства защиты исполнительный орган 7 подает сигнал на отключение защищаемой сети и включение аварийной сигнализации.

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам защитного отключения при опасных утечках тоКа на землю в сетях с изолированно нейтралью, питающих частотно-регулируемые электроприводы.

Цель изобретения - повышение точности и надежности функционирования путем улучшения отстройки от помех.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для защиты от утечки тока в электрической сети переменного тока с преобразователем частоты..

Устройство содержит источник 1 оперативного тока, представляющий собой генератор 2 синусоидальных колебаний на операционном усилителе, в цепь обратной связи которого включен упрощенный двойной Т-образный RC-MOCT с переменными резисторами, в качестве которых применены фоторезисторы 3 и 4 оптронной пары 5 и включенньш между землей и сетью через усилитель 6, к выходу которого присоединен исполнительный орган 7, перестраиваемый заградительный фильтр 8 в виде последовательно соединенных конденсатора 9 и второго регулируемого дросселя 10, Бьшолненно- го на двух сердечниках с параллельны соединением рабочих обмоток и с обмоткой управления, и блок 11 присоединения к сети 11, трехфазный изме- рительный трансформатор 12 напряжения, первичная обмотка которого подключена к сети с изменяющейся частотой после преобразователя 13 частоты а к вторичной обмотке присоединен вы прямитель 14 с емкостным сглаживающим фильтром 15, подключенным к первому входу компаратора 16 и основным входам первого 17, второго 18 и

В предложенном устройстве частота генератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока изменяется пропорционально частоте.основной гармоники выходного напряже- ния преобразователя частоты 13. 1 ил.

5

5

0

5

0

третьего 19 операционных усилителей с регулируемым коэффициентом усиления. Выход первого операционного усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления подключен к входу первого усилителя 21 мощности, выход , которого присоединен к управляющей обмотке второго регулируемого дросселя 10 перестраиваемого заградительного фильтра 8. Выход второго операционного усилителя 18 с регулируемым коэффициентом усиления подключен к входу второго усилителя 22 мощности, выход которого присоединен к управляющей обмотке первого р.егулируе- мого дросселя 23, подключенного к земле и сети с изменяющейся частотой через блок 11 присоединения к сети. Выход третьего операционного усилителя 19 с регулируемым коэффициентом усиления присоединен к входу излучателя оптронной пары 5 источника 1 оперативного тока.

Контроль сопротивления изоляции осуществляется с помощью источника 1 оперативного переменного тока, частота которого изменяется пропорционально частоте основной гармоники выходного напряжения преобразователя 13 частоты с дискретно-изменяющимся коэффициентом пропорциональности. При изменении частоты выходного напряжения пр еобразователя 13 в диапазоне частот 2-16 Гц частота источника оперативного тока в три раза вьше частоты основной гармоники, в диапазоне 16 Гц и выше - в два раза ниже частоты основной гармоники выходного напряжения преобразователя 13 частоты.

Схема работает следующим образом. При изменении частоты выходного напряжения преобразователя 13 от 2

;i1

до 16 Гц напряжение на выходе вторичной обмотки трехфазного измерительного трансформатора 12 напряжения, пропорциональное выходному на- пряжению преобразователя 13 частоты, а следовательно, и частоте его основной гармоники, выпрямляется выпрямителем 14 и через емкостньпг сглаживающий фильтр 15 подается на вход компаратора 16 и на основные входы первого 17, второго 18 и третьего 19 операционных усилителей с регулируемым коэффициентом усиления. Напряжение на выходе третьего операционно го усилителя 19 с регулируемым коэффициентом усиления, подаваемое на вход излучателя оптронной пары 5 источника 1 оперативного тока, меняется так, что частота ганератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока (в рассматриваемом диапазоне частот 2-16 Гц) изменяется в пределах от 6 до 48 Гц, Одновременно с этим изменяющееся напря жение на выходе первого операционного усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления через первый усилитель 21 мощности подается на обмотку управления второго регулируемого дросселя 10, При этом резонансная частота перестраиваемого заградительного фильтра 8 поддерживается равной частоте генератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока. Через второй усилитель 22 мощности на обмотку управления первого регулируемого дросселя 23 с выхода второго операционного усилителя 18 с регулируемым коэффициентом усиле- НИН подается также изменяющееся пропорционально частоте основной гармоники выходного напряжения преобразователя частоты напряжение. При этом индуктивность первого регулируемого дросселя 23 настраивается в резонанс с емкостью сети на частоте источника 1 оперативного тока, изменяющейся в диапазоне 6-48 Гц. При достижении выходным напряжением преобразова- теля 13 частоты 16 Гц выпрямленное напряжение, поступаемое через фильтр

15на первый вход компаратора 16, становится равным напряжению, подаваемому на второй вход компаратора

16с выхода источника 20 опорного напряжения. На выходе компаратора 16 появляется напряжение, подаваемое

на управляющие входы первого 17,

1024

второго 18 и третьего 19 операционных усилителей с регулируемым коэффициентом усиления, что приводит к изменению их коэффициентов усиления При этом напряжение на выходе третьго операционного усилителя 19 с ре- гулируемьм коэффициентом усиления, подаваемое на вход излучателя оптроной пары 5 источника 1 оперативного тока, уменьшается так, что частота генератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока стновится в два раза меньше частоты первой гармоники выходного напряжения преобразователя 13 частоты. Одновременно с этим изменяется напряжение на выходе первого операционного усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления, подаваемое через первый усилитель 21 мощности на обмотку управления второго регулируемого дросселя 10, и напряжение на выходе второго операционного усилителя 18 с регулируемым коэффициентом усиления, подаваемое через второй усилитель 22 мощности на обмотку управления первого регулируемого дросселя 23. При этом резонансная частота перестраиваемого заградительного фильтра 8 по-прежнему поддерживается равной изменившейся частоте генератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока, а индуктивность первого регулируемого дросселя 23 настраивается в резонанс с емкостью сети на новой частоте генератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока.

Оперативный ток изменяющейся частоты усиливается усилителем 6 и подается на вход исполнительного органа 7, При достижении величиной оперативного тока уставки срабатывания устройства защиты исполнительный орган 7 подает сигнал на отключение защищаемой сети и включение аварийной сигнализации.

В предлагаемом устройстве защиты частота генератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока изменяется пропорционально частоте основной гармоники выходного напряжения преобразователя 13 частоты. В результате этого не только исключаются совпадения частот источника оперативного тока и высших гармоник спектра выходного напряжения, но и

становится значительным отличие частоты источника оперативного,тока от ча стоты основной гармоники выходного напряжения преобразователя частоты 13 и от частот его высших гармонических составляющих, что благоприятно сказывается на работе перестраиваемого заградительного фильтра 6.Устраняется вероятность ложных срабатываний устройства защиты, обусловленных как малой разностью между частотами основной гармоники выходного напряжения преобразователя 13 частоты и напряжения источника 1 оперативного тока, так и влиянием высших гармонических составляющих выходного напря- жения преобразователя 13 частоты на его работу.

Изменение частоты выходного напря- жения источника оперативного тока пропорционально частоте основной гармоники выходного напряжения с коэффициентом пропорциональност и равным трем в диапазоне 2-16 Гц, и коэффициентом пропорциональности, равным 0,5 .в диапазоне 16-90 Гц, и наличие перестраиваемого заградительного фильтра, резо-нансная частота которого поддерживается равной частоте выходного напряжения источника оперативного тока при изменении частоты выходного напряжения преобразователя в диапазоне от 2 до 90 Гц, полностью устраняют влияние помех, обусловленных высшими гармоническими составляющими выходного напряжения преобразователя частоты. Исключение влияния емкости сети на работу устройства защиты обеспечивается настройкой перво го регулируемого дросселя в резонанс с емкостью сети на частоте источника

оперативного тока, I

Применение данного устройства приведет к повышению уровня электробез- опасности работ на предприятиях, имеющих сети с изолированной нейтралью, питающие частотно-регулируемый электропривод.

Формула изобретения

Устройство для защиты от утечки тока в электрической сети переменного тока с изменяющейся частотой, содержащее источник оперативного тока и первый регулируемый дроссель, присов диненные первым выходным зажимом к земле, усилитель, к выходу которого

0

5

о зо Q

45

подключен исполнительный орган, заградительный фильтр, блок присоеди нения к сети, подключаемый к сети с изменяющейся частотой, причем выход источника оперативного тока вторым выходным зажимом через последовательно соединенные усилитель и заградительный фильтр присоединен к входу блока присоединения к сети, а первый регулируемый дроссель - непосредственно к входу блока присоединения к к сети, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и надежности функционирования путем улучшения отстройки от помех, в него дополнительно введены трехфазный измерительный трансформатор напряжения, первичная обмотка которого служит для подключения к сети, а к вторичной обмотке присоединен вьтрямитель со сглаживающим емкостным фильтром, первый, второй и третий операционные усилители с регулируемым коэффициен- 25 ТОМ усиления, первый и второй усилители мощности, компаратор и источник опорного напряжения, причем первый регулируемый дроссель выполнен на двух сердечниках с параллельным соединением рабочих обмоток и с обмоткой управления, заградительньш фильтр выполнен перестраиваемым в виде последовательно соединенных конденсатора и второго регулируемого дросселя, выполненного на двух сердечниках с параллельным соединением рабочих обмоток и с обмоткой управления, а источник оперативного тока выполнен в виде управляемого генера- тора синусоидальных колебаний на операционном усилителе, в цепь обратной связи которого включен упрощё нный двойной Т-образный КС-мост с переменными резисторами, выполненными в виде фоторезисторов оптронной пары, при этом выход сглаживающего емкостного фильтра присоединен к основным входам трех операционных уси тителей с регулируемым коэффициентом усиления- и к первому входу компаратора, к второму входу которого подключен выход источника опорного напряжения, а выход компаратора подключен к управляющим входам трех операционных

35

50

55

усилителей с регулируемым коэффициентом усиления, при этом выход первого операционного усилителя с регулируемым коэффициентом усиления присоединен к входу первого усилителя

7 13561028

мощности, выход которого присоеди-которого присоединен к обмотке управ- иен к обмотке управления второго ре-ления первого регулируемого дросселя, гулируемого дросселя заградительноговыход третьего операционного усили- фильтра, выход второго операционного(- теля с регулируемым коэффициентом усилителя с регулируемым коэффициен-усиления присоединен к входу излуча- том усиления присоединен к входутеля оптронной пары источника опера- второго .усилителя мощности, выхолтивного тока.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для защиты электрической сети переменно- го тока от утечек тока. Цель изобретения - повышение точности и надежности функционирования путем улучшения отстройки от помех. Резонансная частота перестраиваемого заградительного фильтра 8 поддерживается равной частоте генератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока, а индуктивность первого регулируемого дросселя 23 настраивается в резонанс с емкостью сети на частоте генератора 2 синусоидальных колебаний источника 1 оперативного тока. Оперативный ток изменяющейся частоты (Л СО СП О5