Устройство для защиты электрических аппаратов при токовых перегрузках Советский патент 1992 года по МПК H02H5/04 H02H7/08 H02H3/08 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрических аппаратов, в т.ч. преобразователей электрической энергии при токовых нагрузках, превышающих по длительности заданные режимом работы для данного вида электрического аппарата. Использование электрического аппарата при повышенных нагрузках ведет к нагреву аппарата выше допустимого, и как следствие, выход его из строя.

Цель изобретения - повышение надежности защиты оттоков перегрузки во времени, превышающих заданные по режиму работы, независимо от температуры окружающей среды.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства защиты электрических аппаратов при токовых перегрузках.

Устройство содержит датчик 1 абсолютной величины тока, выходом подключенный к усилителю 2 сигнала тока генератор 3 импульсов, первый 4 и второй 5 пороговые элементы, первый 6 и второй 7 компараторы и защитный элемент 8, дополнительно содержит ключ 9, п-2 пороговых элементов, причем выход усилителя сигнала тока 2 подключен к входам всех п пороговых элементов и к входу ключа 9, п-2 компараторов, к первым входам всех п компараторов подключены, соответственно, выходы п порогеVI

ел

00

ч ел ю

вых элементов, развязывающее устройство 10, вход которого подключен к выходу генератора импульсов 3, а п выходов развязывающего устройства 10 подключены, соответственно, ко вторым входам п компараторов, формирователь 11, п входов которого подключены, соответственно, к выходам п компараторов, а п+1 вход - к выходу ключа 9, выход формирователя 11 подключен к входу-защитного элемента 8, выход которого подключен к входу защищаемого электрического аппарата 12, выход которого подключен к датчику абсолютной величины тока 1.

Устройство работает следующим образом.

К выходу электрического аппарата 12 подключен вход датчика тока 1, при помощи которого с силовых цепей электрического аппарата снимается сигнал, пропорциональный току нагрузки электрического аппарата 12. В качестве датчика тока 1 в цепях переменного тока обычно используют трансформатор тока, а в цепях постоянного тока - датчик постоянного тока. Нагрузкой датчика тока служит активное сопротивление, напряжение U уОнапр) на котором изменяется пропорционально протекающему току нагрузки электрического аппарата. С выхода датчика тока 1 напряжение U #(1напр) подается на вход усилителя 2, где усиливается и с выхода усилителя напряжение U р(напр) подается на все п входы пороговых элементов 4, 5,.... п-1, п и на вход ключа 9. Порог срабатывания пороговых элементов выбирают таким образом, чтобы при максимальном токе перегрузки Ineperp max порог срабатывания был макси- мален, а при минимальном токе перегрузки Ineperp min порог срабатывания был минимален, т.е. порог срабатывания 4, 5, ..., п-го порогового элемента выбирается из условия Uni при

Ineperp max Ineperp Ineperp niln. Напряжение U Онагр) с выходов пороговых элементов 4, 5 n-1, n поступает

соответственно на первые входы компараторов б, 7, ..., п-1, п. С выхода генератора импульсов 3 импульсы с частотой 10 ± 1 Гц поступают на вход развязывающего устройства 10, а с его п выходов импульсы поступают соответственно на вторые входы компараторов 6,7,..., п-1, п. Развязывающее устройство осуществляет электрическую развязку вторых входов компаратороа друг от

друга. С выходов компараторов 6, 7п-1,

п сигнал поступает соответственно на п входы формирователя 11, на выходе которого U р (нзгр) изменяется в соответствии

с выбранной критической токовой перегрузкой от времени 1нагР - p(i), т.е. изменяется в соответствии с U y(f(t)). Формирователь 11 обеспечивает временную задержку срабатывания защитного элемента 8 и представляет собой счетное устройство, построенное на триггерах, которые задерживают сигнал, соответственно, на время ti ta ... tn причем, чем больше ток

перегрузки, тем меньше время задержки сигнала. Количество пороговых элементов и количество входов счетного устройства определяется точностью приближения к Ineperp f(t). При токе нагрузки электрического аппарата, не превышающем номинального значения, ключ 9 открыт и все триггеры счетного устройства формировате- ля 11 находятся в нулевом состоянии, на выходе формирователя 11 сигнал отсугствует и соответственно отсутствует сигнал на выходе защитного элемента 8 и электрический ai парат не отключается. При повышении токч нагрузки электрического аппарата выше номинального ключ 9 закрывается и

триггеры счетного устройства формирователя становятся готовым к работе.

Если сигнал Ui, поступивший с выхода усилителя 2, при токе перегрузке И на все входы пороговых элементов 4, 5п-1, п,

больше их порогов срабатывания, то он будет присутствовать на всех выходах пороговых элементов и, соответственно, поступит на все первые входы компараторов 6, 7, ,.., п-1, п. Компараторы будут менять состояние своего насыщения и на всех выходах компараторов появятся импульсы частотой 10 ± 1 Гц и соответственно на всех входах формирователя 11 и появятся на его выходе через время ti, t2tn и поступит

на вход защитного элемента 8. Поскольку ti t2 ... tn, то защитный элемент 8 отключит электрический аппарат 12 через время ti.

Если сигнал U2 Ui, поступивший с выхода усилителя 2 при токе перегрузке 2 И

на все входы пороговых элементов 4, 5

п-1, т меньше порога срабатывания порогового элемента 4 и больше порога срабатывания пороговых элементов 5, .,., п-1, п, то

на выходе порогового элемента 4, сигнал будет отсутствовать, а на выходе пороговых элементов 5,.... п-1, п будет присутствовать и соответственно поступит на первые входы компараторов 7,.,., п-1, п. Так как на выходе

порогового элемента 4 Уа отсутствует, то компаратор 6 не будет менять состояние своего насыщения и на выходе компаратора 6 будут отсутствовать импульсы частотой 10 ±1 Гц и соответственно будут

отсутствовать импульсы на первом входе формирователя 11 и через время ti электрический аппарат не отключится. Компараторы 7, .... n-1, n будут менять состояние своего насыщения и на их выходах появятся импульсы частотой 10 ± 1 Гц, и соответственно на втором, третьем, n-ом входе формирователя 11 и появятся на его выходе через время t2, 13 ... tn и поступят на вход защитного элемента 8.

Поскольку tz ta ... tnjo исполнительный элемент защиты отключит электрический аппарат через время t2. Аналогично, если сигнал Un Un-1, поступивший с выхода усилителя 2 при токе перегрузки ln ln-1 на входы пороговых элементов меньше порога срабатывания пороговых элементов 4, 5, .... п-1, и больше порога срабатывания порогового элемента п, то на выходе пороговых элементов 4, 5, ..., п-1. сигнал Un будет отсутствовать, а на выходе порогового элемента п будет присутствовать и соответственно поступит на первый вход компаратора п. Так как на выходе пороговых элементов 4, 5п-1 сигнал отсутству-

ет, то компараторы 6, 7 п-1 не будут

менять состояние своего насыщения и на их выходах будут отсутствовать импульсы частотой 10 ± 1 Гц и соответственно будут отсутствовать на первом, втором, треть- ем, п-1 входах формирователя 11 ичерез время ti t2 ... tn-1 электрический аппарат не отключится, В то же время компаратор п будет менять состояние своего насыщения и на его выходе появятся им- пульсы частотой 10 ± 1 Гц и соответствен но на n-м входе формирователя 11 и появится на его выходе через время tn и поступит на вход защитного элемента 8. Защитный элемент 8 отключит электрический аппарат 12 через время tn. Если из большего значения перегрузки по току, но за время не прошедшее до срабатывания защиты произойдет снижение тока нагрузки до величины закрытия п-го порогового элемента, счет произве- денный n-м счетным устройством формирователя 11 запоминается и он характеризует тепловой нагрев электрического аппарата. При нагрузке электрического аппарата выше номинальной, счет продолжа-

ется от того порогового элемента, который открыт. При уменьшении тока нагрузки электрического аппарата до номинального значения и ниже (сигнал с выхода усилителя 2 меньше порога срабатывания всех пороговых элементов) ключ 9 открывается и производится сброс всех триггеров счетного устройства формирователя 11 в нулевое положение.

Технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого устройства достигается за счет повышения точности срабатывания защиты в соответствии с заданной функцией, позволяет заведомо обеспечить технологическую токовую перегрузку электрического аппарата, повышает его надежность.

Формула изобретения Устройство для защиты электрических аппаратов при токовых перегрузках, содержащее датчик тока, вход которого предназначен для подключения к выходу электрического аппарата, его выход подключен к усилителю сигнала тока, п пороговых элементов, п входов которых подключены к выходу усилителя сигнала тока, формирователь сигнала, выход которого подключен к входу защитного элемента, выход которого предназначен для подключения к входу электрического аппарата, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности защиты от токов перегрузки во времени, превышающих заданные по режиму работы, независимо от температуры окружающей среды, оно дополнительно снабжено ключом, п компараторами, развязывающим блоком, генератором импульсов, при этом формирователь сигнала выполнен с п+1 входами, вход ключа подключен к выходу усилителя сигнала тока, а выход - к п+1 входу формирователя, первые входы всех п компараторов подключены соответственно к выходам п пороговых элементов, п выходов развязывающего блока подключены со- ответственно к вторым входам п компараторов, выходы п компараторов подключены соответственно к п входам формирователя сигнала, а выход генератора импульсов подключен к входу развязывающего блока.

я Ыг

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для защиты электрических аппаратов, в т.ч. преобразователей электрической энергии при токовых нагрузках, превышающих по длительности заданные режимом работы для данного вида электрического аппарата. Цель изобретения - повышение надежности защиты от токовой -перегрузки во времени, превышающей заданные по режиму работы, независимо от температуры окружающей среды. Цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит ключ 9, п пороговых элементов, развязывающий блок 10, вход которого подключен к выходу генератора 3 импульсов, а р выходов развязывающего блока 10 подключены соответственно к вторым входам п компараторов, формирователь 11, п входов которого подключены соответственно к выходам п компараторов, а п+1 вход - к выходу ключа 9, выход формирователя 11 подключен к входу защитного элемента 8. Выход его подключен к входу защищенного электрического аппарата, выход которого подключен к датчику абсолютной величины тока. 1 ил.