Устройство для защиты электроустановки от аварийных режимов Советский патент 1990 года по МПК H02H3/16 H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты рудничных электроустановок от ненормальных режимов (например, для защиты от токов утечки при повреждениях изоляции элементов электроустановок) .

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости защиты электроуста- HOBKVi с частыми коммутациями.

На чертеже изображена принципиапь- (на,я электрическая схема предлагаемого ,устройства.

Устройство содержит измерительную ,цепь с выходом на потенциометре 1, усилитель 2 на транзисторе, пороговый элемент 3 на стабилитроне, включенный на входе усилителя 2. RC-цепь (интегрирующее звено), состоящую из резистора k и конденсатора 5S включенную между входом измерительной цепи (потенциометром) и пороговым элементом 3, исполнительное реле 6, включенное в цепь нагрузки усилителя 2 и зашун- тированное диодом 7, источник 8 питания, первый диод 9, включенный последовательно с резистором А RC-цепи в проводящем направлении, транзистор 1 эмиттер-базовым переходом которого зашунтирован в обратном направлении диод 9, а эмиттер-коллекторный переход этого транзистора с последоеа- тельно соединенным с ним резистором 11 присоединен к конденсатору 5 КС- фильтра, второй диод 12, включенный между конденсатором 5 и пороговым элементом 3, делитель напряжения на резисторах 13 и 14Э присоединенный к выходу измерительной цепи, с которым связана, например, через резистор 15 точка соединения диода 12 и порогвого элемента 39 эмиттерный повторитель, состоящий из транзистора 16 и резистора 17, вход которого соединен с исполнительным реле 6, а выход связан со входом усилителя 2, стабилитр 18, резисторы 19-21, включенные в цепи усилителя 2, диод 22, включенны между базой транзистора 16 и исполни тельным реле 6, диод 23, включенный между выходом измерительной цепи и резистором k, конденсатор 23 и резне тор 25, соединенные параллельно и присоединенные к входу RC-фильтра.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме напряжение, снимаемое с выхода измерительной це

to

15

22524

пи (движок потенциометра 1) меньше напряжения отпирания порогового элемента 3, в результате чего пороговый элемент 3 заперт, усилитель 2 закрыт, а реле 6 отключено.

Когда напряжение на выходе измерительной цепи при возникновении аварийной ситуации превысит напряжение отпирания порогового элемента 3 то пороговый элемент 3 откроется и усилитель 2 включит реле 6, которое своими контактами (не показаны) подаст команду на отключение электроустановки.

0

i

0

5

40

SO

55

При появлении бросков тока I у в измерительной цепи на ее выходе (потенциометре 1) появятся броски напряжения, которые могут превышать напряжение отпирания порогового элемента 3. Однако постоянную времени заряда конденсатора 5 через резистор b выбирают такой, чтобы в течение одного импульса помехи конденсатор 5 -не успевал зарядиться до напряжения отпирания порогового элемента 3- Во время паузы между указанным и последующим импульсами помех конденсатор 5 разряжается через эмиттер-базовый переход транзистора 10, резистор 4 и потенциометр 1. Транзистор 1Q открыва- ется и конденсатор 5 разряжается через его эмиттер-коллекторный переход и резистор 11, который необходим лишь для предохранения от повреждения транзистора 10 током разряда конденсатора 5. Сопротивление резистора И выбирают таким, чтобы конденсатор 5 разряжался практически мгновенно через него во время паузы между импульсами помех. В этом случае напряжение на конденсаторе 5 не достигает напряжения отпирания стабилитрона при любой суммарной длительности серии бросков тока в измерительной цепи„ В то же время постоянная времени RC-цепи может быть выбрана минимальной, рассчитанной на задержку

лишь одного броска тока в измерительi

ной цепи. Это позволяет повысить быстродействие устройства, снизить его габариты за счет уменьшения емкости конденсатора 5 и одновременно повысить помехоустойчивость устройства за счет повышения устойчивости его к воздействию серии бросков тока в измерительной цепи.

Недостатком известных устройств защиты является то, что выдержка времени на срабатывание за смет действия RC-цепи осуществляется независимо от уровня сигнала на выходе измерительной цепи.

В то же время при определенных и, как правило, наиболее опасных аварийных режимах уровень сигнала в из- мерительной цепи в несколько раз выше бросков тока или напряжения в измерительной цепи при переходных процессах.

Например, броски тока при повтор- ных пусках и реверсе электродвигателей достигают значений 1,6-1,9 пускового тока. Броски тока в измери- /гельной цепи устройства защиты от утечек достигают 2-2,5-кратного зна- чения тока при сопротивлении изоляции равном уставке,. Ток же короткого замыкания может превышать значение пускового тока электродвигателя в 5 10 и более раз. Так же намного больше и ток в измерительной цепи устройства защиты от токов утечки, например, при глухом замыкании фазы сети на землю и др

В этих условиях особенно сущест- венно повышение быстродействия устройства защиты, Эта цель достигается в предлагаемом устройстве тем, что между конденсатором 5 и пороговым элементом 3 в проводящем направлении включен диод 12, а точка его соединения с пороговым элементом 3 связана с делителем напряжения на резисторах 13 и Ц, присоединенным к выходу измерительной цепи. Эта связь может быть произведена непосредственно или через резистор 15. При превышении напряжения на резисторе ТА делителя напряжения значения, при котором от- крывается пороговый элемент 3, усили- тель 2 открывается и устройство срабатывает без выдержки времени, так как отпирающий сигнал мгновенно поступает на вход усилителя, минуя RC- фильтр. Необходимое соотношение меж- ду уставкой устройства и значением сигнала в измерительной цепи, при котором устройство срабатывает без выдержки времени, автоматически обеспечивается тем, что делитель напряжения присоединяется к выходу измерительной цепи после регулировочного элемента - потенциометра 1. При таком соединении изменение уставки устройства переме

д

$ 0 5

0 5 0 .

5

0

щением движка потенциометра 1 не влияет на кратность между токами в измерительной цепи, соответствующими уставке устройства и току, при котором устройство срабатывает без выдержки времени, так как на делитель напряжения на резисторах 13 и 1 попадает напряжение, подаваемое далее через RC-цепь на пороговый элемент, а установленная часть его, определяемая соотношением между сопротивлениями резисторов 13 и И, подается на тот же пороговый элемент, минуя RC-цепь.

В случае, если в измерительной цепи течет пульсирующий (например, выпрямленный синусоидальный) или переменный ток, рассматриваемая цепь обеспечивает срабатывание устройства, а затем его отключение, когда мгновенное значение измерительного тока окажется меньшим значения, при котором открывается пороговый элемент 3- Для обеспечения четкой работы устройства в этом случае параллельно исполнительному элементу включен вход эмиттерного повторителя на транзисторе 16 и резисторе 17, который имеет высокое входное сопротивление и потому не оказывает влияния на ток в исполнительном элементе. При открывании (хотя бы кратковременном) усилителя 2 эмиттерный повторитель на транзисторе 16 также открывается и через вход усилителя течет дополнительный ток, удерживающий усилитель во включенном положении.

Поскол&ку исполнительное реле 6 может иметь высокое напряжение срабатывания и усилитель 2 должен быть рассчитан также на это напряжение, то и транзистор 16 должен выдерживать полное напряжение питания, что приводит к удорожанию устройства и к снижение его надежности. Для обеспечения возможности применения транзистора 16, рассчитанного на низкое напряжение, эмиттер транзистора 16 соединен с источником питания через стабилитрон 18. а база связана с исполнительным элементом через диод 22, предотвращающим пробой переходов транзистора 16 при закрытом усилителе 2.

Напряжение на конденсаторе 5 практически мгновенно принимает значение, соответствующее минимальному значению напряжения на выходе измерительной цепи. Поэтому при пульсирующем токе

7 1582252

в измерительной цепи должно быть предусмотрено сглаживание напряжения на входе RC-цепи, например, с помощью диода 23 и конденсатора 2. Разряд конденсатора 24 обеспечивается включенным параллельно ему резистором 25. Постоянная времени этой цепи должна быть достаточной для сгпаживания

пульсаций напряжения на конденсате- Q ре , а не для среза бросков тока в измерительной цепи. Поэтому постоянная времени рассматриваемой цепи значительно меньше постоянной времени RC-цепи и не влияет на устой- чивость устройства против ложных срабатываний.

Таким образом, в предлагаемом

устройстве за счет повышения устойчивости работы при многократных TQ бросках тока в измерительной цепи без увеличения постоянной времени RC-цепи до значений, равных суммарному времени всех бросков, повышены быстродействие и помехоустойчивость, 25 а также снижены его габариты.

формула изобретения

1, Устройство для зашиты электро- зо установки от аварийных режимов, содер

8

жащее датчик контролируемого сигнала, к выходу которого подключен резистор- ный делитель напряжения, соединенный через первый диод с входом интегрирующего звена в виде НС-цепи, выход которого через второй диод и пороговый элемент соединен с входом усилина обмотка,исполнительное реле, причем параллельно конденсатору интегрирующего звена включена цепь разряда, включающая в себя ключевой элемент и резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости защиты электроустановки с частыми коммутациями , ключевой элемент цепи разряда выполнен на транзисторе, эмиттер-базовый переход которого подключен параллельно первому диоду, а эмиттер-коллекторный переход включен в упомянутую цепь разряда.

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что параллельно обмотке исполнительного ре ле включен база-эмиттерный переход транзистора вновь введенного эмиттерного повторителя, а коллектор указанного транзистора соединен с входом усилителя.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты рудничных электроустановок от ненормальных режимов. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости защиты электроустановки с частыми коммутациями. При появлении бросков тока в измерительной цепи на потенциометре 1 появятся броски напряжения, которые могут превышать напряжение отпирания порогового элемента 3. Однако постоянная времени заряда конденсатора 5 через резистор 4 такова, что в течение одного импульса помехи конденсатор 5 не успевает зарядиться до напряжения отпирания порогового элемента 3. Во время паузы между импульсами конденсатор 5 разряжается через эмиттер-базовый переход транзистора 10, резистор 4 и потенциометр 1. Транзистор 10 открывается, и конденсатор разряжается через его эмиттер-коллекторный переход и резистор 11, сопротивление которого выбирают таким, чтобы конденсатор 5 разряжался практически мгновенно через него во время паузы между импульсами помех. При возникновении аварийной ситуации напряжение на выходе измерительной цепи превысит напряжение отпирания порогового элемента 3, в результате чего последний откроется и усилитель 2 включит реле 6, которое подаст команду на отключение электроустановки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.