Способ защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК H02H3/24 

1

Изобретение относится к защитам трехфазных потребителей от ненормальных режимов работы и может быть использовано для повышения уровня надежности и безопасности эксплуатации токоприемников в трехфазных электрических сетях.

Известны различные способы осуществления защиты токоприемников от ненормальных режимов работы .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату К предлагаемому изобретению являются способ защиты трехфазных потребителей от не пол нофазных режимов работы, основанный на измерении пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путем формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, и получения выходного сигнала при превыщении разностью порогового значения, и устройство для осуществления этого способа, содержащее конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником

выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения 3.

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет обеспечить устройству защиты функций самоконтроля исправности элементов их электрических схем.

Цель изобретения - пов щение надежности осуществления защиты трехфазных потребителей от ненормальных режимов работы.

Указанная цель достигается , что в способе защить трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы, основанном на измерений пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путем формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, и получения выходного сигнала при превыщении разностью порогового значения, в качестве другого сравниваемого сигнала принимают постоянный сигнал в диапазоне изменения амплитуды мгновенных значений выпрямленных фазных напряжений, и их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при уменьщении частоты которого получают выходной сигнал.

- --,

В устройстве для осуществления описанного способа, содержащем конденсатор, поупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения, оба упомянутых; источника подключены к полупроводниковому прибору, шунтирующ,ему вход транзистора, к выходу которого через конденсатор подключен исполнительный орган, защунтированный полупроводниковым прибором, включенным Шгласно с источником постоянного напряжения, а в качестве полупроводникового прибора, щунтирующего исполнительный орган, использован стабилитрон.

На фиг. 1 приведена диаграмма временных характеристик токов, полученных при предлагаемом способе защиты трехфазных потребителей; на фиг. 2 - электрическая схема устройства защиты, реализующего предлагаемый способ.

Предлагаемый способ защиты состоит в следующем.

Для измерения пульсаций (фиг. 1) формируют разность между током, пропорциональным мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений ia, it, ic, и током, пропорциональным амплитудному значению постоянного напряжения in. Разность формируют в виде величины, пропорциональной мгновенному значению сигнала прямоугольной формы, и контролируют частоту этого сигнала.

Устройство для осуществления предлагаемого способа защиты (фиг. 2) состоит из конденсатора 1, полупроводниковых приборов 2 и 3, исполнительного органа 4 и Транзистора 5, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений 6 и источником постоянного напряжения 7. - . ....г „-,,:.-... .-:,..,.,. :ь,......,.

Оба источника 6 и 7 подключены к полупроводниковом.у прибору 2, щунтирующему вход транзистора 5. К выходу указанного транзистора 5 через конденсатор 1 подключен исполнительный орган 4, защунтированный полупроводниковым прибором 3, включенным согласно с источником постоянного напряжения 7.

При нормальной работе потребителя транзистор периодически открывается и закрывается (to, tj-соответственно длительность открытого и закрытого, состояния транзистора 5) и, работая как коммутатор, подключает конденсатор 1 то к источнику постоянного напряжения 7, то-к исполнительному органу 4. Конденсатор 1 при открытом состоянии транзистора 5 заряжается через полупроводниковый прибор 3 до напряжения источника 7, а при закрытом состоянии транзистора 5 разряжается через исполнительный орган 4 и резистор, включенный в коллекторную цепь указанного транзистора.

В результате через исполнительный (обмотка реле) за период промыщленной частоты протекает средний ток, обусловленный тремя импульсами разряда конденсатора 1, которые соответствуют трем закрытым

состояниям ts транзистора 5.

Величина этого тока, которая определяется частотой импульсов разряда конденсатора 1, достаточна для притяжения якоря реле и его удержания. Длительность импульсов разряда определяется только параметрами конденсатора 1, исполнительного органа 4 и резистора, включенного в коллекторную цепь транзистора 5, и поэтому не зависит от состояния контролируемого потребителя. Критерием нормального функциоj нирования устройства и контролируемого потребителя является задаваемая частота следования прямоугольных импульсов, образуемых за счет открытого и закрытого состояния транзистора 5.

При нарущении режима работы (обрыв

0 фазы, уменьщение напряжения фазы или сд-виг фазных углов напряжений сети) за период промыщленной частоты проходит максимум два разрядных импульса. В результате этого ток через исполнительный орган 4 становится меньще тока удержания якоря в притянутом состоянии и реле 4 отпадает, вызывая отключение (сигнализацию) потребителя. Т. е. пороговым значением является YiponycK (отсутствие) за Период промыщленной частоты хотя бы одного из

прямоугольных импульсов, обусловленных выщеуказанной разностью токов.

На фиг. 1, например, показано возникновение сдвига фазы В, в результате которого частота следования прямоугольных импульсов достигла порогового значения.

Регулировка уставки срабатывания, которая учитывает возможный в сети небаланс фазных напряжений, осуществляется резис тором 8, параметры которого определяет -, ток in.

0Реализация описанного способа защиты

трехфазных потребителей позволяет обеспечить устройство защиты функцией самоконтроля исправности элементов. При выходе из строя элементов выпрямительного, моста 6 (пробой, обрыв) или резисторов, об разующих искусственную нулевую точку, частота импульсов разряда конденсатора 1 . достигает критического значения (отсутствует одно из фазных выпрямленных напряжеНИИ) и исполнительный орган отпадает. При

0 выходе из строя остальных элементов устройства (пробой или обрыв цепи транзистора 5, обоих полупроводниковых приборов 2, 3, конденсатора 1) ток через исполнительный орган падает до нуля.

Таким образом, любое повреждение элементов устройства приводит к отключению сети, т. е. исключается возможностью эксплуатации трехфазных потребителей с неисправным устройством защиты. С целью ограничения тока в исполнительном органе 4 при увеличении питающего напряжения в сети в качестве полупроводникового прибора 3, шунтирующего исполнительный орган, использован стабилитрон. Описанное техническое рещение позволяет обеспечить устройствам защиты стабильную работу в широком диапазоне температур окружающей среды за счет того, что транзистор работает в ключевом режиме и изменение его коэффициента усиления с изменением температуры практически не влияет на уставки срабатывания, при которых происходит отключение сети. Устройство защиты обеспечивает эффективную, работу, независимо от подсоединенной нагрузки, так как подведенные к потребителю напряжения трех фаз контролируются и по амплитуде, и по их фазным сдвигам. Это позволяет обеспечить защиту трехфазных потребителей с несимметричными фазными нагрузками, а также однофазных потребителей, подсоединенных к системе трехфазного тока, функциональная работа которых зависит друг от друга. Формула изобретения 1. Способ защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы, основанный на измерении пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путем формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, и получения выходного сигнала при оревйщении разностью порогового значения, огличающийся тем, что, с целью расщирения функциональной надежности осуйхествлеиия защиты, путем введения контроля по минимуму, в качестве другого сравниваемого сигнала принимают постоянный сигнал в диапазоне изменения амплитуды -мгновенных значений выпрямленных фазных напряжений, и их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при уменьщении час- тоты которого получают выходной сигнал.2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности осуществления защиты за счет обеспечения самоконтроля исправности элементов, оба упомянутых источника подключены к полупроводниковому прибору, щунтирующему вход транзистора, к выходу которого через конденсатор подключен исполнительный орган, защунтированный полупроводниковым прибором, включенным согласно с источником постоянного напряжения. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в качестве полупроводникового прибора, щунтирующего исполнительный орган, использован стабилитрон. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Каринский Ю. А.(Кривцов С. Е. Принципы выполнения токовых защит с торможением от несимметричных режимов работы трехфазных установок. 2.Авторское свидетельство СССР № 349056, кл. Н 02 Н 3/26, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР № 375330, кл. Н 02 Н 3/24, 1975.

tp ij

Г

у

to

is

/

/ /

I