Устройство для защиты полупроводниковых устройств и контактных энергораспределителей переменного тока от токовой перегрузки Советский патент 1991 года по МПК H01H3/08 H02H7/85 

Изобретение относится к устройствам защиты электрических линий, машин и приборов, в частности к полупроводниковым (бесконтактным или статистическим) силовым аппаратам защиты тиристорных ключей от произвольного (неуправляемого) включения энергопередачи.

Цель изобретения - повышение надежности защиты тиристорных ключей, контактных токораспределителей от выжигания электрической дугой и нагрузки от токовой перегрузки.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства защиты полупроводниковых устройств и контактных энергораспределителей переменного тока от токовой перегрузки; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство (см фиг.1) содержит соединенные последовательно амплитудный компаратор 1, нормализатор 2 длительности, триггерные расширители 3, ключ Si, триггерный нуль-индикатор 4, предварительное реле 5, электромагнитный пускатель 6, автоматический размыкатель 7, фильтр 8, первый диодный мост 9 и тиристорный ключ 10, блок 11 фазового управления амплитудой напряжения, выходом соединенный управляющим входом ти- ристорного ключа 10, последовательно соединенные трансформатор 12 опорного напряжения и второй диодный мост 13, выXJ

О О О

ю ы

ходом соединенный с первым входом амплитудного компаратора 1 и входом амплитудного компаратора 14 блока 11 фазового управления амплитудой напряжения. Блок 11 фазового управления амплитудой напряжения содержит соединенные последовательно амплитудный компаратор 14, нормализатор длительности 15, усилитель мощности 16итрансфсрмэтор 17. Устройство может быть реализовано на типовых микросхема. Например, для нормализатора 2 длительности, представляющего собой ждущий мультивибратор, выбрана микросхема серии К155АГ1, позволяющая запуск по входу логическим О, т.е. задним фронтом компаратора 1 напряжения (см , г), который опережает нулевое состояние фазы переменного напряжения энергосети (по опорному напряжению синхронно повторяемому на входе амплитудного компаратора 1). Нормализатор 2 формирует короткий (2 мкс) импульс времени00 фиксации (см.фиг. 2 г), фиксирующий положение заднего фронта строба амплитудного компаратора (см.фиг. 2 в). Далее нормализованный импульс (логическая 1) используется для запуска и сброса триггерных расширителей 3 в моменты, близкие нулевому состоянию переменного напряжения энергосети (с опережением),

На фиг.2 приняты обозначения: а - опорное напряжение, подаваемое на UBX.I амплитудного компаратора 1 и 14; б- фазовое напряжение, подаваемое на UBx.2 амплитудного компаратора 1; 1И - уровень напряжения, близкий к нулю; LJ2 - максимальный уровень напряжения; в - импульсы на выходе амплитудного компаратора 1 (пунктиром обозначена длительность стробов при выбранном уровне постоянного на- пряжения); г - узкие импульсы, вырабатываемые нормализатором, длительности 2 (соответствуют заднему фронту компаратора 1); д - один такт двух тригге- ров-расшисителей 3 строба (фронты триггеров соответствуют по времени импульсам нормализатора по их заднему фронту); е - серия стробов на выходе триггеров-расширителей 3; ж- зпюры напряжений при произвольном включении ключа Si; ti, из. t4, ts, t, ts соответствуют нулевому значению сети; t2 - произвольному моменту включения; te- произвольному моменту выключения не соответствующему нулевому значению энергосети; з - импульс срабатывания триг- герного нуль-индикатора 4 в моменты времени, соответствующие t3, з с автоматической задержкой включения (выключения); и - импульс с выхода триггерно- го нуль-индикатора 4, усиленный по

мощности и напряжению, необходимый для срабатывания предварительных реле.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход (Usx.i) амплитудного

компаратора 1 и вход амплитудного компаратора 14, блока фазового управления амплитудой напряжения 11 через второй диодный мост 13с трансформатора 12 пода0 ется опорное напряжение, синхронное с напряжением питания сети (см.фиг. 2 а), на второй вход амплитудного компаратора 1 (Uex.2) подается постоянный уровень регулируемого напряжения, обеспечивающий аы5 бор фазы, близкий к нулю (см.фиг. 2 б). На выходе амплитудного компаратора 1 сбра- зуютсястробы выбранной длительности, отображая сдвиг фазы (см. фиг. 2 в). Задним фронтом строба компаратора 1 (несколько

0 опережающим нулевое состояние напряжения сети) запускается нормализатор 2 длительности, вырабатывающий узкие импульсы (см фиг, 2 г). Преднулевое опережение определяется временной задержкой

5 системы управления и исполнения для компенсации этой задержки по времени от момента формирования узкого строба нормализатора 2 длительности до момента включения или отключения энергосети кси0 ловым тиристорным ключам преобразователей, когда напряжение сети на размыкателе равно или близкое к нулю, т.е. не вызывает произвольного (неуправляемого) включения тиристорных ключей даже в

5 момент отключения энергосети. Импульсами нормализатора 2 длительности запускаются триггерные расширители 3 строба, которые выдают серию стробов (см.фиг. 2 е). При включении (выключении) ключа Si при

0 напряжении энергосети, не соответствующем нулевому значению (см.фиг. 2 ж), триг- герный нуль-индикатор 4 срабатывает лишь з момент времени t3 и te (фиг. 2 з), соответствующие значению напряжения энергосе-1

5 ты, близкому к нулевому с небольшим опережением. Импульс, усиленный по мощности и по напряжению (см.фиг. 2 и), подается на предварительное реле 5. Контакторы предварительного реле 5 под0 ают питание энергосети на катушку электромагнитного пускателя 6, через контакты/ю систему которого включается (отключается) энергопитание сети через автоматический размыкатель 7, обеспечивающий автоматиЬ ческое выключение энергопитания при коротком замыкании, Через сетевой фильтр 8 защиты от помех энергопитание с автоматического размыкателя 7 поступает на первый диодный мост 9, а далее - на анод тиристор- ного ключа 10. Для получения регулируемой

амплитуды напряжения на нагрузке тири- сторного ключа 10 введен по цепи управления блок 11 фазового управления амплитудой напряжения, синхронно связанный с изменение / напряжения в энерго- сети с помощью опорного напряжения и выбором амплитуды (фазы) по второму входу установкой различных /ровней постоя - ного напряжения. Использование предложенного решения позволяет повы- сить надежность защиты устройств от токовой перегрузки за счет автоматической задержки включения (отключения) тари- сторного ключа з момент достижения питающего напряжения, близкого равного нулю, повысить надежность контакторов от выжигания электрической дугой, тиристор- ного гпюча от произвольного включения и надежность элементов нагрузки, для которой время срабатывания автоматов токовой защиты и плавких предохранителей от коротких замыканий не исключает аварийности, улучшаются противопожарная и токовая безопасность производства, экономится время простоя производственных процессов на замену плавких предохранителей, энергооборудования, продлевается срок службы, увеличивается надежность дорогостоящих (серебро, тирана и др) контак- тсроэ магнитных пускателей от выгорания при дуговом разряде в моменты вык люче- нмя (включения) энергосети в несоответствующие нулевому значению переменного напряжения.

Формула изобретения Устройство для защиты полупроводниковых устройств и контактных энергорасп- рецелителей переменного тока от токовой перегрузки, содержащее последовательно соедиченные предварительное оеле, элект- ромэгнитный пускатель, автоматический размыкатель, фильтр, первый диодный мост и тиристорчый ключ, блок фазового управления амплитудой напряжения, выходом подключенный к управляющему входу тири- сторного ключа, последовательно ненные трансформатор опорного напряжения и второй диодный мост, выходом подключенный к первому аходу амплитудного компаратора и входу блока фазового управления амплитудой напряжения, второй вход амплитудного компаратора предназначен для подключения фазового напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно дополнительно снабжено последовательно соединенными нормализатором длительности, триггерными расширителями, ключом и триггерным нуль-индикатором, выходом подключенным к входу предварительного реле, при этом вход нормализатора длительности соединен с выходом амплитудного компаратора

j

«

Изобретение относится к устройствам защиты электрических линий, машин и приборов. Цель изобретения - повышение надежности защиты. Цель достигается тем что в устройство введены соединенные последовательно амплитудный компаратор 1, нормализатор 2 длительности, триггерные расширители 3, триггерный нуль-индикатор 4, предварительное реле 5, электромагнитный пускатель 6, автоматический размыкатель 7,°фильтр 8, первый диодный мост 9 и тиристорный ключ 10. Блок 11 фазового управления амплитудой напряжения выходом соединен с управляющим входом тири- сторного ключа 10. Устройство имеет также последовательно соединенные трансформатор 12 опорного напряжения и второй диодный мост 13. Выход его соединен с первым входом амплитудного компаратора 1 и входом блока 11 фазового управления амплитудой напряжения. 2 ил.