Способ защиты электроустановки от перегрузок, несимметрии токов потребления и незапуска Советский патент 1993 года по МПК H02H7/08 H02H3/08 

(Л

С

Использование: область защиты электрических установок, в частности -для защиты электродвигателей и .нагревательных печей. Сущность изобретения: дифференцируют ток потребления электроустановки, определяют знак производной, по которому выясняется характер изменения тока - его возрастание или убывание. Вырабатывают сигнал на отключение электроустановки при превышении током потребления заданной установки и неотрицательном знаке производной. 5 ил.

Изобретение относится к области защиты электрических установок и может быть использовано для защиты электроприводов, электронагревательных печей и других потребителей электрической энергии.

Сущность предлагаемого способа заключается в дифференцировании тока потребления, определении знака производной, по которому выясняется характер изменения тока потребления - возрастает последний или спадает, и выработке сигнала на отключение электроустановки при превышении током потребления заданной установки и неотрицательном знаке производной.

Действительно, положительный знак производной или равенство ее нулю соответствует возрастанию тока (режим перегрузки) или постоянному значению тока (установившийся режим). Превышение током потребления заданной уставки приводит в этом случае к отключению электроустановки.

В пусковом режиме производная тока потребления отрицательна, что свидетельствует о уменьшении тока (выход на устано- вившийся режим), и, несмотря на превышение током заданной уставки, отключение электроустановки не происходит.

В момент включения электроустановки ток потребления быстро возрастает, при этом производная тока положительна и мгновенное значение тока превышает заданную уставку, однако отключения электроустановки не происходит, так как сигнал на отключение вырабатывается с задержкой, равной постоянной времени электроустановки, определяемой ее электродинамическими характеристиками. Ввиду малого времени нарастания тока-в начальный

О©

ю ел ю

О)

момент пуска, значительного разогрева элементов электроустановки не происходит и опасность выхода ее из строя за время задержки исключается.

Аналогичным образом не происходит отключения электроустановки и в случае возникновения режимов пульсирующих или ударных нагрузок.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 приведен пример выполнения блока контроля; на фиг.З приведен пример выполнения блока определения знака производной; на фиг.4 - пример выполнения блока задержки; на фиг.5 - эпюры токов и напряжений в различных точках устройства.

Устройство для реализации предлагаемого способа, состоит из трансформаторов тока 1-3, блока контроля и блока определения знака производной 5, суммирующих резисторов 6,7, ограничительных резисторов 8,9, источника напряжения уставки 10. ограничительного элемента 1.1.. блока задержки 12, нагрузочного резистора 13, компаратора 14, исполнительного элемента 15, кнопки Пуск 16 коммутационной аппаратуры. Блок контроля состоит (фиг.2) из оптопар 17-19, включающих излучатели 17.1-19.1 и фоторезисторы 17.2-19.2 выпрямительных мостов 20-22, нагрузочного резистора 23, фильтрующих конденсаторов 24, 25.

Блок определения знака производной (фиг.З) может быть выполнен в виде дифференциатора 26 на операционном усилителе 27 и схемы сравнения 28 на операционных усилителях 29, 39.

Сигнал с дифференциатора 26 сравнивается с небольшими отрицательным и положительным уровнями напряжения для повышения помехоустойчивости устройства и, в зависимости от входного сигнала на выходе схемы сравнения 28, формируется сигнал отрицательной или положительной полярности.

Блок задержки (фиг.4) может быть выполнен, например, в виде пассивной RC-це- пи, состоящей из конденсатора 31 и резистора 32 с ограничительным диодом 33, причем постоянная RC-цепи определяется временем нарастания тока электроустановки при включении.

Устройство работает следующим образом,

Фазовые токи электроустановки контролируются трансформаторами тока 1-3, во вторичные обмотки которых включены излучатели оптопар 17.1-19.1 и диодные выпрямительные мосты 20-21. С фильтрующего конденсатора 24. к которому подключены

выводы мостов 20-21, снимается напряжение, соответствующее суммарному току потребления электроустановки.

С делителя напряжения на резисторе 25 и фоторезисторах 17.2-19.2 снимается низкий уровень напряжения при полнофазном режиме работы электроустановки или высокий, когда ток в одной из фаз отсутствует.

В момент пуска электроустановки

внешней коммутирующей аппаратурой ток

нагрузки за интервал времени от 0 до ti увеличивается скачком до некоторого максимального значения фиг.5.1; 3,U4Bb,xi(t), a затем начинает уменьшаться до номиналь5 ного значения (интервал времени от ti До t2). На выходе блока 5 в интервале времени от 0 до ti, формируется сигнал положительной полярности, в интервале от ti до t2 - сигнал отрицательной полярности (фиг.5, U4Bbixi (t)). Срабатывания защиты в интервале от 0 до т.2 не происходит, несмотря на то, что сигнал, соответствующий току потребления, превышает по абсолютному значению сигнал уставки ивых.ю, фиг. 5, ± UhBbixi W1 так как в интервале времени от 0 до Хт. на вход 2 компаратора 14 поступает запрещающий сигнал с блока задержки 12, а винтер- вале времени от ti до t2 на входе 1

Q компаратора 1 суммарный сигнал меньше .5, Ui4Bxi (t)Ui4Bx2 Кнопка 16 коммутационной аппаратуры блокирует выход 2 блока 4 в момент пуска, когда токи потребления отсутствуют и на выходе 2 присутст5 вует высокий уровень напряжения.

После окончания пускового режима на выходе блока 5 напряжение положительно, но на работу устройства не влияет из-за наличия диода 33. Если по какой-либо при0 чине ток потребления возрастает, то напря- жение на входе 1 компаратора 14 становится больше 0, компаратор 14 срабатывает и включает исполнительный элемент 15, отключающий электроустановку (фиг.4,

5 з. 4

Если во время пускового режима ток потребления не уменьшается или возрастает (фиг.5, te). то на выходе блока 5 устанавливается напряжение положительной полярности

0 и через небольшой интервал времени, определяемый блоком 12, компаратор 14 срабатывает и исполнительный элемент 15 отключает электроустановку (фиг.5, t).

При пропадании тока в одной из фаз

5 (фиг.5, te) напряжение на выходе 2 блока 4 возрастает, стабилитрон 11 пробивается, на входе 1 компаратора 14 устанавливается положительное напряжение, компаратор срабатывает и исполнительный элемент 15 отключает электроустановку,

При несимметрии фазных токов в определенные моменту времени ток потребления превышает заданную уставку, а производная, неотрицательна , что также приводит к отключению электроустановки:

Пульсирующие и ударные нагрузки воспринимаются устройством как режим пуска, и если ток после скачкообразного увеличения.не уменьшается, то устройство отключает электроустановку от сети..

Таким образом, устройство защиты контролирует режим электроустановки в любой момент времени, : : v . .

Фор м у л а из обретения ; Способ защиты электроустановки от перегрузок, несимметрии токов потребления

и незапуска, при котором измеряют токи потребления, сравнивают указанные значения с заданной установкой и вырабатывают сигнал на отключение электроуст.ановки, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, дифференцируют ток потребления, определяют знак производной и производят отключение

электроустановки при превышение то- .ком потребления установки и неотрицительной величине производной тока с задержкой, равной постоянной времени электроустановки, определяемой ее

электродинамическими, характеристиками. - . ..-. ../ . . .

f

-((низ--

27

Вх, «

10

8х

Фиг.З

328ых.

Фиг