Устройство для защиты электроустановки с индуктивностью от межвитковых коротких замыканий Советский патент 1990 года по МПК H02H7/22 H02H3/08 H02H3/26 

Изобретение относится к защите |Электроустановки с индуктивностью, работающей на токах промышленной ,частоты, от межвитковых замыканий в |обмотках, предназначено для предупреждения повреждений дорогостоящих стро- ительных конструкций и индукторов (электромагнитных установок для тер- мообработки железобетонных изделий и может быть использовано в электро- ,магнитных установках, предназначен- 1ных для сушки строительных изделий, Древесины и т.д., а также для защиты реакторов.

Цель изобретения - повышение селективности защиты индукционной нагревательной установки в соответствии с требованиями технологического процесса.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - электрическая схема управляемого источника тока и порогового органа; на фиг. 3 временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства в нормальном режиме и режиме короткого замыкания.

Предлагаемое устройство защиты индукционной нагревательной установки от межвитковых замыканий содержит цепочки отбора сигналов тока (i) 1 на каждой фазе, включенные в цепи амперметров 2 индуктора 3. Ток на ам- перметры поступает с трансформаторов тока k. Индуктор 3 включен в линейную цепь ABC. Цепочки отбора сигналов тока 1 содержат формирователи прямоугольных импульсов 5, выполненные из двух диодов, включенных противо- параллельно (не показаны). Инвертирующий усилитель 6 служит для усиления сигнала тока до соответствия сигналу напряжения и инвертирова-ния его на 180 , что подготавливает сигнал к обработке в сумматоре с небольшой погрешностью. Цепочки отбора сигналов напряжения (и) 7 непосредственно соединены с линейными проводами ABC и также содержат простейшие формирователи прямоугольных импульсов 8. Орган сравнения по фазе сигналов тока и напряжения 9 состоит из сумматоров 10, управляемых источников тока 11 и порогового элемента 12. Выходы формирователей прямоугольных импульсов 8 и инвертирующих усилителей 6 соединены с входами сумматоров 10, входящих в состав органа сравнения по фазе налов тока и напряжения 9, в котором осуществляется логическое сложение сигналов фаз тока и напряжения.Выходы сумматоров 10 соединены с входами управляемых источников тока 11, которые с пороговым органом 12 также входят в состав органа сравнения по фазе сигналов тока и напряжения 9.

Управляемый источник тока 11 (фиго 2) осуществляет подачу усиленного сигнала на пороговый орган 12. Для установки заданного для данного индукционного нагревательного устройства уровня порогового элемента служит переменный резистор 13 для усиления и коррекции сигнала - эмиттер- ный повторитель на базе транзистора 1, а для поддержания постоянного уровня сигнала - конденсатор 15.

Пороговый элемент 12 (фиг. 2) состоит из трех эмиттерных повторителей на транзисторах 16, установленных на каждой фазе, и одного логического элемента 2И-НЕ 17. Исполнительный орган 18 содержит транзисторный ключ 19 вход которого соединен с выходом логического элемента 17 порогового элемента 12. Транзисторный ключ 19 управляет через усилитель 20 реле 21. Выводы

питания управляемых источников питани подключены к соответствующим клеммам 22 и 23 источника питания.

Устройство работает следующим образом.

Производят подготовку устройства к работе применительно к данной индукционной нагревательной установке. Для этого переменным резистором 13 устанавливают необходимый порог срабатывания « В нормальном режиме рабо ты индукционной нагревательной установки (фиг. 3) ток и напряжение синусоидальные, а угол между током и напряжением равен номинальному. Сигналы, характеризующие фазу тока и напряжения, проходят через формирователи импульсов 5, где формируются импульсы, по форме приближающиеся к прямоугольным. Сигналы фаз тока проходят через инвертирующие усилители 6, производящие инвертирование сигнала на 18(J°. Полученные последовательности прямоугольных импульсов, соответствующие сигналам фаз тока и напряжения, поступают на сумматоры 10 органа сравнения по фазе сигналов тока и напряжения 9, где происходит логическое сложение сигналов, характеризующих фазы тока и напряжения, после чего сигналы с каждой фазы поступают на управляемые источники тока 11. С помощью конденсаторов 15 поддерживаются постоянные уровни на входах транзисторов 16 эмиттерных повторителей. Так как в нормальном режиме работы индукционной нагревательной установки скважность последовательности прямоугольных импульсов на выходах сумматоров 10, зависящая от сдвига фаз тока и напряжения, равна номинальной, то уровень напряжений, поступающих на входы эмиттерных повторителей 16, выше порогового, а на входе логического элемента 17 высокий уровень, соответствующий логической 1, а на выходе его - логический О, поэтому сигнал на исполнительный орган 18 не поступает и он не срабатывает.

Если произошло короткое замыкание между витками индукционной нагревательной установки, то сдвиг фаз между сигналами тока и напряжения изме

2716

няется. Это изменение влечет за собой изменение скважности прямоугольных импульсов на выходах сумматоров 10. Тогда уровни напряжений, поступающих на входы эмиттерных повторителей 16, ниже пороговых, и на выходе логического элемента 17 низкий уровень, соответствующий логическому О, а на его

выходе - логическая 1. Поэтому сигнал, соответствующий логической 1, поступает в исполнительный орган 18 на транзисторный ключ 19, после чего через усилитель 20 - на реле 21 и отключает установку.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известными заключаются в большой избирательной-способности защиты, которая реагирует только на короткое замыкание витков и не реагирует на различные изменения загрузки, которые могут возникнуть как в ходе технологического процесса, так и в случае его нарушения и небрежности. Это позволяет защитить нагревательную установку от пожаров и, следовательно, исключить затраты на восстановительные ремонтные работы.

15

5

0

5

0

5

Формула изобретения

1. Устройство для защиты электроустановки с индуктивностью от меж- витковых коротких замыканий, содержащее датчики тока для установки в соответствующих фазах электроустановки, формирователи прямоугольных импульсов тока, формирователи прямоугольных импульсов напряжения, пороговый орган, исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью повышения селективности в соответствии с условиями технологического процесса, в него дополнительно введены инвертирующие усилители по количеству датчиков тока, входы упомянутых усилителей через соответствующие формирователи прямоугольных импульсов тока соединены с выходами соответствующих датчиков тока, а выходы упомянутых усилителей подключены к первым входам вновь введенных сумматоров по количеству датчиков тока, вторые входы указанных сумматоров через соответствующие формирователи прямоугольных импульсов напряжения соединены с клеммами для подключения фаз питающей сети, выходы сумматоров через вновь I введенные соответствующие управляемые источники тока подключены к соответствующим входам порогового ор- гана, выход которого подключен к входу исполнительного органа.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый управляемый источник тока выполнен сое- тоящим из транзистора, эмиттер которого через резистор соединен с плюсовой клеммой источника питания, коллектор соединен с переменным резистором, свободный вывод которого подклю- чен к минусовой клемме источника питания, к точке соединения резистора и плюсовой клеммы источника питания подключен «первый вывод конденсатора,

второй вывод которого соединен с коллектором транзистора и является выходом управляемого источника тока, входом которого является база транзистора.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что пороговый орган выполнен состоящим из транзисторов по числу управляемых источников тока, базы которых являются соответствующими входами порогового органа, эмиттеры соединены между собой и подключены к входу логического элемента 2И-НЕ, выход которого является выходом порогового органа, а коллекторы всех транзисторов подключены к минусовой клемме источника питания.

Изобретение относится к защите индукционных нагревательных установок, работающих на токах промышленной частоты и предназначенных для термообработки железобетонных и бетонных изделий, а также сушильных установок. Целью изобретения является повышение селективности в соответствии с условиями технологического процесса. Цель достигается тем, что устройство содержит цепочки 1 отбора сигналов тока на каждой фазе с инвертирующими усилителями 6 и цепочки 7 отбора сигналов напряжения, орган сравнения 9 по фазе сигналов тока и напряжения, состоящий из сумматоров 10, управляемых источников тока 11 и порогового элемента 12. Управляемый источник тока 11 осуществляет подачу усиленного сигнала на пороговый элемент 12 и служит для установки заданного для данной нагревательной установки уровня срабатывания порогового элемента 12, состоящего из трех эмиттерных повторителей, установленных на каждой фазе, и логического элемента, 2И-НЕ. Если произошло короткое замыкание между витками индукционной нагревательной установки, то сдвиг фаз между сигналами тока и напряжения изменится. Это изменение повлечет за собой изменение скважности прямоугольных импульсов на выходах сумматоров 10. Тогда уровни напряжений, поступающих на входы эмиттерных повторителей, будут ниже пороговых, и на входе логического элемента будет низкий уровень, соответствующий логическому "0", а на его выходе - логическая "1". Поэтому сигнал, соответствующий логической "1", поступит в исполнительный орган 18 на транзисторный ключ 19. 2 з.п. ф-лы, 3, ил.

к исполнительному органу

12

Фив. 2

I Illl II I

л; in1

И

Й

Инбер. mop

и

,2И-НЕ и

Пора- элемент

О

.W

L1

порогов

..УМРИ

Фиг.З

t