Устройство для тепловой защиты электроустановки Советский патент 1991 года по МПК H02H5/04 B60M3/00 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике защиты электрических линий, машин, электроустановок от недопустимого перегрева при перегрузках.

Целью изобретения является повышение точности работы и надежности путем более полного использования перегрузочной способности

На чертеже приведена структурная схема устройства

Устройство содержит датчик 1 температуры, функциональный преобразователь 2 температуры, пороговый элемент 3, источник 4 опорного напряжения, делитель 5, логический элемент И 6, преобразователь 7 напряжения в частоту, счетчик 8 импульсов, дешифратор 9, элемент 10 отключения выключателя, логический элемент НЕ 11, переключатель 12.

Датчик 1 температуры, установленный в требуемом месте электроустановки (на то- коведущей части, на соединениях, на изоляции и т.п.), соединен с функциональным преобразователем 2 и пороговым элементом 3. Выход функционального преобразователя 2 соединен с первым входом

О v|

Ю СП

VI

делителя 5, второй вход которого связан с источником 4 опорного напряжения. Выход делителя 5 соединен с первым входом логической ячейки И 6, второй вход которой присоединен к выходу порогового элемента 3 и входу логического элемента Н Е 11. К выходу логической ячейки И 6 подключен преобразователь 7 напряжения в частоту, выход которого подключен к первому входу счетчика 8 импульсов. Второй вход счетчика 8 импульсов через переключатель 12 подключен к выходу логической ячейки НЕ 11. Выход счетчика 8 импульсов через дешифратор 9 подключен к элементу 10 отключения выключателя.

Техническая сущность устройства заключается в обеспечении условия полной выработки ресурса термической стойкости, имеющего вид зависимости Дп j Лг2 , L Лг) L

ТдопЫ

+ ТдогИ доп2

+ ...+ьдоп;

+ ...+Ј1

ИЛИ

Ati

1,

(1)

I 1 Тдоп

где N - последний интервал времени (последняя ступенька) разбиения кривой температуры нагревания электроустановки, Знак равенства соответствует граничному значению условия (1);

Тдоп допустимая длительность работы при данной температуре;

ATI - отрезок времени.

Устройство работает следующим обра- зом.

Если температура электроустановки ниже длительно допустимой, то пороговый элемент 3 не срабатывает. При этом логическая ячейка И 6 закрыта, преобразователь 7 напряжения в частоту импульсов не вырабатывает, счетчик 8 остановлен, элемент 10 отключения выключателя не работает.

Если температура превышает значение длительно допустимой температуры, то срабатывает пороговый орган 3 и открывает логическую ячейку И 6. Функциональный преобразователь 2 осуществляет преобразование текущей температуры электро- установки в электрический сигнал, пропорциональный допустимому времени работы при данной температуре. Этот сигнал, а также сигнал источника 4 опорного напряжения поступают в делитель 5, выход- ной сигнал которого через логическую ячейку И 6 поступает на вход преобразователя 7 напряжения в частоту. Импупьсы, выработанные этим преобразователем заполняют счетчик 8. При заполнении счетчика 8 до

10

15

20

25

п

35

п

45 CQgg

заданного уровня дешифратора 9 срабатывает и приводит в действие элемент 10 отключения выключателя.

Если возникшее превышение температуры над длительно допустимым значением имело небольшую продолжительность и счетчик 8 не заполнился до заданного значения, то при снижении температуры пороговый элемент 3 возвращается в исходное состояние и запирает логическую ячейку И 6. При этом преобразователь напряжения в частоту останавливается и импульсы на счетчик не попадают, Если при этом переключатель 12 замкнут, то возврат порогового элемента 3 через логическую ячейку НЕ 11 вызывает сброс содержимого счетчика 8 в нуль. Переключатель 12 служит для разрыва цепи сброса счетчика 8. Назначение этого переключателя требует специального пояснения. Если устройство предназначено для контроля проводов или токоведущих частей электроустановки, то переключатель 12 должен быть замкнут. Тогда после каждого непродолжительного перегрева, длительность которого неопасна для термической прочности металла, после того, как температура упадет ниже длительно допустимой, пороговый элемент 3 возвращается в исходное состояние и через элемент НЕ 11 и замкнутый переключатель 12 производит сброс содержимого счетчика 8 в нуль. Следовательно, каждая новая перегрузка, т.е. превышение температуры свыше длительно допустимой, при которой срабатывает пороговый элемент 3, обеспечивает работу счетчика 8, начиная с нулевого состояния. Так было и в прототипе.

Если же устройство предназначено для контроля изоляции, то переключатель 12 должен быть разомкнут, В этом случае счетчик 8 в нулевое положение не сбрасывается даже в том случае, если электроустановка отключается. Объясняется это тем, что, в отличие от металла, свойства изоляции после ее охлаждения не восстанавливаются. Поэтому накопленное в счетчике число импульсов после предыдущих перегревов характеризует степень износа изоляции, которая постоянно накапливается в процессе эксплуатации. Таким образом введение переключателя 12 расширяет область применения устройства.

Напряжение на выходе функционального преобразователя Dai при поступлении на его вход текущей температуры ti равно U2I К2 Тд| , где К2 - коэффициент пропорциональности; ТД - допустимая длительность работы электроустановки при температуре ti. Напряжение на выходе делителя 5 Usi

равно Usi U4/U2I 1)4/(К2 ТД|, где IU - напряжение источника опорного напряжения 4. Напряжение U5i поступает на вход преобразователя 7, частота на выходе которого равна fi (K2 ТД|).

Импульсы этой частоты поступают на счетчик 8 импульсов. Число импульсов щ за время существования температуры ti, которые поступят на счетчик, равно щ rifi, где Т|-время, в течение которого держится тем- пература ti, Подставив сюда значение fi, получаем щ «7U4 Ti/(K2 Гд|). Если температура изменится и станет равной гм и будет держаться в течение времени ти-i. то число импульсов, которые пройдут на счетчик 8 за это время, будет равно ni+1 Ti+i/(Ka Тдн-i). Счетчик 8 просуммирует число импульсов Гц и щ+1. В общем случае при изменении температуры и длительности ее

существования на счетчике 8 будет записа-

N

но число импульсов, равное У пь где N i 1

суммарное число импульсов за время, в течение которого температура электроуста- новки была выше длительно допустимого значения. Срабатывание устройства происходит, когда число импульсов, прошедших в счетчик 8, станет равным N. Таким образом, условие срабатывания имеет вид

N

У ni N.

I 1

Подставив сюда значение ni, получаем

X К 1)4 N

V Kz А -

,S,

N

(2

или

N

V т KzN

Тд K7U4

Для того, чтобы условие (3) совпало с граничным значением выражения (.достаточно принять:

1илиМ |1и4

Положительный эффект заключается в повышении точности работы устройства

5

Ю

™

2530

35

40

45

при изменяющейся температуре контролируемой электроустановки, более полном ис- пользовании ее перегрузочной способности, расширении области применения. Таким образом, эффективность устройства заключается в том, что оно позволяет более полно использовать перегрузочную способность электроустановки в условиях изменяющейся температуры нагрева и сократить тем самым число ее необоснованных отключений. Это повышает устойчивость работы электроустановки и стабильность обеспечиваемого с ее помощью технологического процесса.

Формула изобретения Устройство для тепловой защиты электроустановки, содержащее датчик температуры, функциональный преобразователь температуры и пороговый элемент, входы которых подключены к выходу датчика температуры, логический элемент НЕ, вход которого подключен к выходу порогового элемента, логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу порогового элемента, счетчик импульсов, элемент отключения выключателя, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности работы и надежности путем более полного использования перегрузочной способности, в него дополнительно введены источник опорного напряжения, делитель, преобразователь напряжения в частоту, дешифратор и переключатель, при этом первый вход делителя подключен к выходу источника опорного напряжения, второй вход делителя подключен к выходу функционального преобразователя температуры, выход делителя подключен к второму входу логического элемента И, выход которого через преобразователь напряжения в частоту подключен к первому входу счетчика импульсов, второй вход которого через переключатель подключен к выходу логического элемента НЕ, выход счетчика импульсов через дешифратор соединен с элементом отключения выключателя.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике защиты от перегрева при перегрузках. Цель изобретения - повышение точности работы и надежности путем более полного использования перегрузочной способности в условиях меняющейся температуры электроустановки. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит датчик температуры, функциональный преобразователь температуры, пороговый элемент, источник опорного напряжения, делитель, логические ячейки И и НЕ, переключатель, преобразователь напряжение-частота, дешифратор и элемент отключения выключателя. Пороговый элемент срабатывает, когда температура электроустановки превысит длительно допустимую, и разрешает работу счетчика через первый вход логической ячейки И. Первый вход делителя присоединен к источнику опорного сигнала, а второй его вход к выходу функционального преобразователя. Выход делителя подключен к второму входу логического элемента И, выход которого подключен к счетному входу счетчика числа импульсов. Выход счетчика через дешифратор связан с элементом отключения выключателя. Сброс счетчика в нулевое положение осуществляется логическим элементом НЕ через переключатель, причем вход элемента НЕ подключен к выходу порогового элемента. 1 ил.