Реле трехфазного переменного тока Советский патент 1992 года по МПК H02H3/08 

17253П

первого и второго компараторов, если интервал времени между моментами срабатываний компараторов не превышает разности длительностей импульсов, формируемых :на выходах соответствующих одновибраторов, запускаемых выходным сигналом первого компаратора. 3 ил.

Изобретение относится к области , электротехники, в частности к устройствам релейной защиты электроустановок. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что заявляемое уст П ройство содержит датчик 1 тока (ДТ), который состоит из трансформаторов 2 тока (ТТ), диодных выпрямительных мостов 3, резистора k, первый компаратор 5, второй компаратор б., од- новибраторы 7 и 8, логическую схему И 9. ТТ2 установлены в пазах контролируемой сети. К выходам диодных выпрямительных мостов 3 подключены вторичные обмотки ТТ 2 а их выходы соединены между собой последовательно. Резистор k установлен на. выходе ДТ 1 и подключен параллельно цепи из диодных выпрямительных мостов 3- К выходу ДТ 1 подключены входы первого компаратора 5 и второго компаратора 6, причем к ВЫХОДУ первого компара-1 тора 5 подсоединены входы одновибра- торов 7 и 8, а выходы второго компаратора 6 и одновибраторов 7 и 8 подключены к входам логической схемы И 9 Срабатывание реле происходит при превышении амплитуды тока короткого замыкания над уставками по току k/ to СД СО

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, а именно к полупроводниковым реле переменного тока, в частности, входящим в состав расцепителей максимального тока автоматических выключателей.

Известно реле трехфазного переменного тока, котррое является и наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству Јlj.

Известное устройство содержит датчик тока, выполненный в виде трансформаторов тока, установленных в фазах сети, к вторичным обмоткам которых подключены первые выводы диодных выпрямительных мостов, параллельно цепи из последовательно соединенных вторых выводов диодных выпрямительных-мостов включен резистор, один из выводов ко- торого является выходом датчика тока, к которому подключен вход первого компаратора.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, так как уставка по току его срабатывани должна превышать амплитуду пускового тока в сети, кратность которой к амплитуде установившегося номинального тока может превышать 10-15 (например, если нагрузкой сети являются мощные трансформаторы или асинхронные двигатели). Следствием этого является ухудшение защитных характеристик автоматических выключателей, в которых применены устройства.

.Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в реле трехфазного переменного тока, содержащем датчик тока, выпол-г ненный в виде трансформаторов тока, установленных в фазах сети, к-втбрич- ным обмоткам которых подключены.первые выводы диодных выпрямительных мо- стов, параллельно цепи из последовательно соединенных вторых выводов диодных выпрямительных мостов включен

5 0

0 5

5

резистор, один из выводов которого является выходом датчика тока, к которому подключен вход первого компаратора, за счет дополнительного введения элемента И, двух одновибраторов и второго компаратора, причем последний включен между выходом датчика тока и первым входом элемента И, входы первого и второго одновибраторов подключены к выходу первого компаратора, а выходы - к второму и третьему входам элемента И, соответ- ственно, при этом длительности импульсов первого и второго одновибраторов прямопропорциональны разности уставок срабатывания второго и первого компараторов и обратнопропорцио- нальны максимально возможным скоростям нарастаний пускового тока и тока короткого замыкания в сети, соответст-1 венно.

Именно за счет того, что в реле введены второй компаратор, два одно- вибратора и элемент И, соответствующим образом соединенные между собой и с остальными элементами схемы, и с соответствующими длительностями импульсов одновибраторов достигается повышение быстродействия;

На фиг, 1 представлена функциональ ная схема реле трехфазного переменного тока; на фиг, 2 изображены временные диаграммы тока и напряжений, поясняющие работу реле при коротком замыкании в сети; на фиг. 3 изображены временные диаграммы тока и напряжений, поясняющие работу реле при протекании в сети пускового тока.

Реле трехфазного переменного тока (фиг. 1) содержит датчик I тока, выполненный в виде трансформаторов 2 тока, установленных в фазах сети (ia, ifc ic Фазные токи сети, протекающие в первичных обмотках трансформаторов 2 тока), к вторичным обмоткам которых подключены входы (первые выводы) диодных .выпрямительных

25

мостов 3, параллельно цепи из последовательно соединенных выходов (вторых выводов) диодных выпрямительных мостов 3 включен резистор k.t один из выводов которого является выходом. датчика 1 тока, к которому подключены входы компараторов 5 и 6, причем выход компаратора 5 подключен к входам одновибраторов 7 и 8, а выходы ком- ю паратора 6 и одновибраторов 7 и 8 соединены с входами элемента И 9, выход которого является выходом реле.

Элементы могут быть реализованы на базе типовых принципиальных 15 хем, например, приведённых в источ- нике 2JV

Реле трехфазного переменного тока работает следующим образом. При протекании тока перегрузки в какой-либо 20 фазе сети на резисторе k датчика 1 тока появляется напряжение, пропорциональное максимальному из фазных оков. Срабатывание компаратора 5 происходит при превышении максимальным из фазных токов 14 (тока 1 на фиг.1 и 3)уставки срабатывания.

Кратность тока уставки к амплитуде установившегося номинального . ,- сетевого тока ориентировочно равна 2. Срабатывание компаратора 6 происходит при превышении максимальным из фазных токов 12, уставки срабатывания. Кратность тока уставки 1% к амплиту- де установившегося номинального сетевого тока ориентировочно равна 3. Таким образом, в схеме выполняется следующее соотношение токо,в уставок

& i г40

Г, .

При срабатывании компаратора 5 в .

момент времени tr (см. фиг. 2 и 3) на его выходе скачкообразно появляется напряжение U, высокого уровня. срабатывании компаратора 6 (в момент времени t-j на фиг. 2 и t на „фиг.З), на его выходе скачкообразно появляется напряжение U высокого уровня. , Передним фронтом напряжения U за- 50 пускаются одновибраторы 7 и 8. Это приводит к появлению на выходе одно- вибра тора 7 импульса напряжения Us высокого уровня, имеющего длительность Ь , и к появлению на выходе . :55 одновибратора 8 импульса напряжения низкого уровня U4, имеющего длительность Cj..

Эти длительности импульсов одновибраторов 7 и 8, если принять постоянной скорость нарастания V4 максимального из фазных токов, i в интервале времени между моментами срабатываний компараторов 5 и 6, должны удовлетворять следующим неравенствам:

I2-Ii - ... V

Ъ nvn

5

5

0

-

0

- 0

где

1

nm

V.,

i-«

12-Ii

V.

максимально возможная ско- - рость нарастания пускового тока в сети,в интервале времени (,), на фцг. 3; максимально возможная скорость нарастания тока короткого замыкания в сети в интервале времени (Ц -t)., на фиг. 2. .

Сигнал срабатывания реле U5 высокого уровня появляется на выходе элемента И 9 при одновременном присутствии на всех трех вводах элемента . И 9 напряжений иг, высокого уровня. Условием срабатывания реле является выполнение неравенств

. ; v::.: ; .

-. v. ,:;:.. :

где Im- амплитуда тока i.

Это условие выполняется только при протекании в сети тока короткого замыкания, т.е. когда срабатывание компаратора 6 происходит во время действия импульса одйовйбратора 7, но уже по окончании времени действия импульса одновибратора 8 (в интервале времени на фиг. 2). Блокирование работы реле в течение времени действия импульса одновибратора 8 применяется для повышения помехоустойчивости реле.

При протекании в сети пускового тока выполняются неравенства:

iw. - ; .. ;- .

v - vnrn ;

и в этом случае срабатывания элемента И 9 и реле не происходит, поскольку компаратор 6 срабатывает уже по окончании действия импульса одновибратора 8 (см. диаграммы напряжений U2 и и на фиг. 3).

Такой принцип можно использовать и при создании быстродействующего реле однофазного переменного тока (в этом случае в датчике 1 тока вместо утроенного количества трансформаторов 2 тока и диодных выпрямительных мостов 3 используется одинарное количество) и при создании быстродействующего реле постоянного тока.,.(в этом случае вместо датчика 1 переменного тока используется датчик постоянного тока).

Таким образом, по сравнению с прототипом рЗ заявляемое устройство имеет более высокое быстродействие - срабатывание заявляемого реле происходит после нарастания сетевого тока i до величины г, которая примерно в 5 раз меньше амплитуды пускового тока, являющейся уставкой срабатывания реле-прототипа.

Формула изобретения

Реле трехфазного переменного тока, содержащее датчик тока, выполненный в виде трансформаторов тока, по числу фаз сети, к вторичным обмоткам

которых подключены первые выводы диодных выпрямительных мостов, параллельно цепи из последовательно соединенных вторых выводов диодных выпрямительных мостов включен резистор, один из выводов которого является выходом датчика тока, к которому подключен вход первого компаратора,

отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, дополнительно введены элемент И, два одновибратора и второй компаратор, последний включен между выходом датчика тока и первым входом элемента И, входы первого и второго одновибра- торов подключены к выходу первого компаратора, а выходы - к второму и третьему входам элемента И, соответственно, при этом длительности импульсов первого и второго одновибра- торов пропорциональны разности уставок срабатывания второго и первого

компараторов и обратнопропорциональ- ны, максимально возможным скоростям нарастаний пускового тока и тока короткого замыкания в сети, соответственно.