Устройство для защиты сети переменного тока от повреждения Советский патент 1978 года по МПК H02H3/08 

1

Изобретение относится к устройствам защиты, в частноЬти к полупроводниковым расцепителям, встраивае№лм в автоматические выключатели.

Известно бесконтактное устройство защиты, выполненное с использованием трансформаторов тока l .

Недостатком указанного устройства является наличие отдельных измерительных резисторов на каждую фазу, что затрудняет регулировку номинального тока защиты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является бесконтактное реле перегрузки, содержащее трансформаторы тока, выполняющие функции датчиков тока и источника питания схемы, измерительный орган и емкостный накопитель энергии для управления отключающим электромагнитом выключателя 2 . При этом в один полупериод первичного тока трансформатор работает как измерительный элемент, а в другой - подзаряжает накопительный конденсатор.

Для повышения запасаемой энергии напряжение, до которого заряжается конденсатор, обычно увеличивают, что вызывает быстрое насыщение трансформатора тока и уменьшение передаваемой им мощности. Вследствие этого измерительные органы защиты, подключаемые параллельно накопительнсзму конденсатору, должны иметь ограниченвое потребление, что снижает надежность защиты.

Целью изобретения является повышение надежности срабатывания путем повьш1ения мощности блока питания.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее измерительные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединены в звезду и подключены к двухполупериодному выпрямителю, на выходе которого включены последовательно соединенные измерительный резистор и накопительный конденсатор, измерительный орган, один вход которого подключей параллельно измерительному резистору, другой подключен к выходу блока питания, а выход - к управляющему входу исполнительного органа, подключенного к накопительному конденсатору, дополнительно введены управляемый ключ и преобразователь напряжения, подключенный входом параллельно выходу блока питания, а выходом через развязывающие диоды - к накопительному

конденсатору и управляющему входу

указанного ключа, включенного между катодной группой двухполупериодного выпрямителя и входом блока питания.

Принципиальная схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит трансформатор тока 1, включенные в каждую фазу защищаемой сети. Вторичные обмотки трасформаторов тока 1, включенные в звезду, подсоединены через трехфазный мостовой выпрямитель 2 :с дополни тельными диодами к последовательно включенным измерительному резистору 3 и накопительному конденсатору 4. Питание измерительного органа 5 защиты осуществляетеяОТ блока питания б, в простейшем случае состоящего из конденсатора 7, зашунтированного стабилитроном 8. К блоку питания б подключен также маломощный преобразователь напряжения 9, выполненный по схме мультивибратора Ройера. Его выход подключен через диод 10 к накопительному конденсатору 4 и служит для компенсации тока разряда конденсатора в установившемся режиме работы. Блок питания б через управляемый ключ 11, например тиристор или геркон, подсоединен к катодной группе выпрямителя 2. Для предотвращения разряда конденсатора 4 при замкнутом ключе 11 в схему введен диод 12. Управление ключом 11 осуществляется с помощью блока управления 13, входящего в состав управляемого ключа 11. Измерительные органы 5 защиты подают команду на отпирание тиристора 14, коммутирующего цепь катушки отключающего электромагнита 15. Последние представляют собой исполнительный орган защиты 16.

Устройство работает следующим образом.

При подаче тока в первичную цепь трансформаторов тока начинается даухполупериодный заряд конденсатрра 4 через измерительный резистор 3. При этом ключ 11 разомкнут. Как только напряжение на конденсаторе 4 достигнет заданного уровня по команде блока управления 13 ключ 11 замыкается подсоединяя блок питания 6 измерительного органа 5 к выходу выпрямителя 2. После заряда конденсатора . 7 схема находится в установившемся состоянии, при котором ключ 11 замкнут, диод 12 предотвращает разряд конденсатора 4 на вход блока питания 6, а маломощный преобразователь напряжения 9 поддерживает напряжение на конденсаторе 4 на заданном уровне.

В случае аварийного режима напряжени е на измерительном резисторе 3 пропорциональное первичному току, поступает на вход измерительного органа 5, который по заданной программе подает команду на срабатывание исполнительного органа 16.

Мощность, передаваемая трансформатором Тока в нагрузку при работе на выпрямитель с емкостной реакцией нагрузки, углом насыщения трансформатора зависит от напряжения на конденсаторе. При увеличении угла насыщения, например, за счет уменьшения |напряжения на конденсаторе мощность в нагрузке увеличивается, достигая максимума при угле насыщения примерно 134.

Этот эффект используется в устройстве. Обычно напряжение на накопительном конденсаторе 4 в 5-10 раз превышает напряжение питания измерительного органа 5. Поэтому при разомкнутом ключе 11 угол насыщения трансформатора тока 1 составляет 45-60 , а в замкнутом состоянии ключа находится в оптимальной зоне 120-140. При замкнутом ключе 11 мощность, передаваемая трансформаторами тока 1, увеличивается в 1,6-1,9 раза.

Устройство предназначено для применения в качестве полупроводникового расцепителя низковольтных автоматических выключателей. Его применени за счет повышения мощности блока питания позволяет ввести дополнительные виды защиты от однофазных замыканий и от разрыва фазы и выполнить разработку на базе интегральных микросхем.

Формула изобретения Устройство для защиты сети переменного тока от повреждения, содержащее измерительные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединены в звезду и подключены к двуполупериодному выпрямителю, на выходе которого включены последовательн соединенные измерительный резистор и накопительный конденсатор, измерительный орган, один вход которого подключен параллельно измерительному резистору, другой подключен к выходу блока питания, а выход - к управляющему входу исполнительного органа, подключенного к накопительному конденсатору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности срабатывания путем повышения мощности блока питания, дополнительно введены управляемый ключ и преобразователь напряжения, подключенный входом параллельно выходу блока питания, а выходом через развязывающие диоды - к накопительному конденсатору и управляющему входу указанного ключа, включенного между катодной группой двухполупериодного выпрямителя и входом блока питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США 3319127, кл. 317-36, 1967.

2.Авторское свидетельство СССР 163252, кл. Н 02 Н 3/08, 1963.

Г,,

I