Устройство для токовой защиты электроустановки Советский патент 1988 года по МПК H02H3/08 

ее

СП)

00

Изобретение относится к электро- технике, в частности к защите от сверхтоков электроустановок во взры- возапущенном исполнении напряжением 6-10 кВ.

Цель изобретения - повышение точности работы путем согласования защитных характеристик устройства и защищаемого объекта.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит датчик 1 тока трансформатор 2 тока с шунтирующим резистором 3, разделительный конденсатор 4, переменьшй резистор 5, делитель тока на резисторах 6 и 7, первый транзистор 8, первый 9 и второй 10 диоды, второй транзистор 11, накопительный конденсатор 12, первый 13 и второй 14 источники стабилизированного напряжения, резисторы 15 и 16, делитель 17 напряжения на резисторах 18-20, автоматический регулятор 21 сопротивления на транзисторах 22-24 с резисторами 25-27 в коллекторных цепях, исполнительный блок 28, который может быть выполнен на однопереходном транзисторе 29, тиристоре 30, резисторах 31 и 32 и обмоткой выходного реле 33.

Устройство для токовой защиты электроустановки работает следующим образом.

При отсутствии тока на выходе датчика 1 тока через резистор 7 делителя тока и диод 10 течет постоянный опорный ток Ion , обусловленный напряжением стабилизированного источника 14 смещения. Постоянный ток течет также через резистор 6 и эмиттер-базовый переход транзистора 8, благодаря чему транзистор 8 открыт, и на ег выходе течет также постоянный ток. Через диод 10 замыкаются три тока: ток через резистор 7, ток эмиттера и направленньй встречно ток коллектора транзистора 8. Поскольку в транзисторе 8, включенном по схеме с общей базой, токи эмиттера и коллектора практически равны, можно считать,что при отсутствии входного переменного тока через диод 10 течет постоянный опорный ток, определяемый сопротивлением 7. Так как диод 10 открыт, транзистор 11 закрыт. Транзисторы 22 24 автоматического регулятора 21 со- против:1еиия, о дно переходный транзис

89402

тор 29 и тиристор 30 исполнительного блока 28 поэтому также закрыты, а выходное ре;ле 33 обесточено.

ц При наличии тока на выходе маломощного датчика 1 тока часть его переменного тока (1в« ) замыкается через эмиттер-базовый переход открытого транзистора 8, благодаря чему в его

10 коллекторной цепи и диоде 10 на постоянный ток оказывается наложенной синусоидальная составляющая. До тех пор, пока амплитуда тока 1 , вырабатываемого датчиком 1 тока и замыкаю16 щегося через эмиттер и базу транзистора 8, меньше постоянной составляю

щей, т.е. 1о„ , ток в диоде 10, периодически увеличиваясь и уменьшаясь, не меняет своего направления, благодаря чему транзисторы 11, 22, 23, 24 и 29 к тиристор 30 остаются запертыми, а выходное реле 33 обесточено.

Как только амплитуда тока I превысит ток 1„ , переменная составляю

щая тока через диод 10 окажется больше постоянной, благодаря чему мгновенное значение результирующего тока 1(рп, изменив свое направление на обратное, замыкается через вход транзистора 11. Последний периодически (раз в период) начнет открываться и через резис-тор 16 прямоугольные импульсы тока Imp начнут поступать на емкостный накопитель 12 (фиг.2а).

При этом транзисторы 22-24 автоматического регулятора 21 сопротивления остаются закрытыми, так как сопротивления делителя 17 выбраны такими,что падения напряжения на них не достаточно для пробоя эмиттер-базовых переходов транзисторов. Благодаря большому входному сопротивлению однопе- реходного транзистора 29 исполнительного блока 28 емкостный накопитель 12 за.время пауз между импульсами через свое внутреннее сопротивление и соизмеримое с ним входное сопротивление транзистора практически не разряжается, поэтому накопление заряда происходит до порога отпирания транзистора 29.

Ширина импульсов тока Ia,ri поступающих на вход емкостного накопителя 12 через резистор 16, зависит от

амплитуды тока I . Чем больше превышение этой амплитуды I., относитель

on

но опорного постоянного тока I тем больше ширина oiy импульсов тока

2ды, 2arc /don

, 4Ie, )

Зависимость uoi f(ulB,) (фиг. 26) свидетельствует, что ширина импульувеличивается с увели- j только до уровня, ограниченного примерно двукратным значением этого тока по отношению к

са значительно чением тока I

опорному току ется

on

т.е. пока выполня 1 (точки

неравенство ,

а и Б на фиг.2а). При дальнейшем увеличении Ig сверх двукратного значе- /1„п О ширина импульсов TOBY

on

ния (I

ка 1- изменяется незначительно. Так как изменение ширины импульсов ICDQ влечет за собой и изменение времени накопления емкостным накопителем заряда, достаточного для срабатывания исполнительного блока 28, то увеличение Ig сверх двукратного значения практически не влияет на время его срабатывания. В результате защитная характеристика устройства и токовре- менная характеристика защищаемого взрывозащищенного объекта, которая изменяется в широких пределах, начинают отличаться друг от друга. Чтобы устранить это и сблизить таким образом указанные характеристики, устройство снабжено автоматическим регулятором 21 сопротивления и делителем 17 напряжения на резисторах, суммарное сопротивление которых выбрано таким, что при достижении амплитуды входного тока двукратного значения, падения напряжения на делителе 17, за счет

ОТП (

ДОпротекания тока, равного I статочно для отпирания транзистора 22. Поэтому через резистор 25 на емкостный накопитель 12 начнут поступать импульсы тока 1фп и прямоуголь- ные импульсы тока , ширина рых зависит от превышения амплитуды тока I g относительно тока При этом резисторы 16 и 25 оказываются включенными параллельно.

Благодаря тому, что сопротивление резистора 25 выбрано меньшим сопротивления резистора 16, время накопления заряда емкостным накопителем 12 уменьшается, а значит, уменьшается и время срабатывания исполнительного блока 28 и выходного 33 реле. Время срабатывания устройства заметно уменьшается до момента достижения амплитуды входного тока 1 двукратного значения, но уже, по отношению к

)

-

368940

току I

(„1 (точки Ь к 1 , фиг.2а), т.е. до четырехкратного значения по отношению к току 1д„, являющегося током уставки. При дальнейшем увеличении входного тока и превышении им то-

-

7

ка отпирания I

ОТП 2

транзистора 23

последний будет работать в режиме, аналогичном предыдущему. Только в

10 этом, случае параллельно резисторам 16 и 25 включается резистор 26, сопротивление которого выбрано меньшим сопротивления резистора 25. Транзистор 24 открывается и подключает резис15 тор 27 с наименьшим сопротивлением параллельно резисторам 16, 25 и 26 при достижении амплитуды входного тока Ig величины, равной двукратному значению по отношению к току

20 т.е. восьмикратному значению по отношению к току 1 .

Изменяя количество транзисторов авторегулятора 21 и резисторов делителя 17 напряжения, а также соотноше25 ние сопротивлений 16, 25-27 в цепях транзисторов автоматического регулятора 21 сопротивления, можно получить любую зависимость времени срабатьта- ния устройства от величины входного

30 тока.

Таким образом, применение предлагаемого устройства позволяет достаточно точно согласовать характеристику защиты с токовременной характерис35 тикой защищаемого объекта и тем самым повысить его надежность и точность в работе.

Формула изобретения

40

Устройство для токовой защиты электроустановки, содержащее датчик тока с шунтирующим резистором, первый вывод которого через последова45 тельно соединенные разделительный конденсатор и переменньй резистор подключен к катоду первого диода, к одному из выводов первого резистора делителя тока и эмиттеру первого

50 транзистора, к второму выводу датчика тока подключены один вывод второго резистора делителя тока, анод первого диода, база первого транзистора и через второй диод первые выводы

55 первого и второго источников стабилизированного напряжения, вторые выводы первого и второго источника подключены соответственно к общей точке соединения выводов резисторов делителя тока и через резистор к коллектору первого 1тзанэистора, второй транзистор, эмиттер которого подключен к катоду второго диода, коллектор через последовательно включенные резистор и накопительный конденсатор - к второму выводу второго источника стабилизированного напряжения, к которо му подклю Ген исполнительный блок, вход которого соединен с одной из об кладок накопительного конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности работы путем согласования защитных характеристик устройства и защищаемого объекта, в него дополнительно введе89406

ны автоматический регулятор сопротивления и резисторный делитель напряжения, последний включен между базами первого и второго транзисторов, ав- томатический регулятор сопротивления выполнен на параллельных транзисторах, базы которых подключены к соответствующим резисторам делителя на- 10 пряжения, эмиттеры к второму выводу датчика тока между катодом второго диода и эмиттером второго транзистора, в коллекторных цепях транзисторов включены резисторы, вторые выво- 15 ды котхзрых соединены и подключены к одной из обкладок накопительного конденса тора,

Устройство относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности работы путем согласования защитных характеристик устройства и защищаемого объекта. В устройстве для того, чтобы приблизить защитные характеристики токовой защиты и защищаемого объекта применены автоматический регулятор 21 сопротивления и делитель 17 напряжения на резисторах. Изменяя количество транзисторов авторегулятора 21 и резисторов делителя 17 напряжения, а также соотношение сопротивлений 16 и 25-27 в цепях транзисторов, можно получить любую зависимость времени срабатывания устройства от величины входного тока, 2 ил. с (Л

и I omnZ

I

/ /i v /1

/ /1 Sii I t

I

JA гро

фп

((11н

Z 3 5 6 7