Устройство для защитного отключения контактной сети постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02H3/16 

изобретение относится к электротехнике и предназначено для защитного отключения контактных сетей подземной электровозной откатки при снижении сопротивления изоляции контактного провода в результате старения изоляции, замыканий на землю и прикосновения людей к контактному проводу.

Известен ряд устройств, осуществляющих контроль изоляции и защитное отключение контактной сети при помощи импульсов тока обратной полярности, которые создаются в контактной сети источником оперативного напряжения во время искусственно создаваемых и периодически повторяющихся пауз в питании контактной сети 1.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является устройство для защитного отключения контактной сети постоянного тока/ содержащее силовой управляемый выпрямитель, подключенный к питающей .сети, с прерывате.пем отпирающих им- пульсов в цепи управления, силовой вентиль, включенный между плюсовым зажимом силового управляемого выпрямителя и контактным проводом, параллельно которому подключен диод с чувствительным элементом, выход которого через исполнительный орган соединен с прерьгоателем отпирающих импульсов 2.

Недостатком этого защитного устройства является то, что источник оперативного напряжения имеет большое внутренне сопротивление. Это свя0зано с тем, что в промежутках между контрольными паузами ток этого источника определяется суммой напряжения силового выпрямителя UH и напряжением самого источникаUo

5

т 1о- п

При малом внутреннем сопротивлении ток источника оперативного напря0жения окажется недопустимо большим. Кроме того, при малом R, во много раз возрастает и оперативный ток (ток реле)

. IЁО .

5

Р

при коротких замыканиях в контактной -сети, когда сопротивление утечки Ry близко к нулю. Это затрудняет выбор чувствг тельного элемента, который:

должен срабатьшать при малых значениях оперативного тока и допускать значительные перегрузки.

Известно, что увеличение внутреннего сопротивления источника оперативного напряжения приводит к снижению чувствительности защитного устройства .

Другим отрицательным последствием увеличения сопротивления R является уменьшение максимальной длины защищаемой контактной сети. Последнее связано с тем, что контактная сеть обладает по отношению к рельсам емкостью, величина которой пропорциональна протяженности контактной сети и которая является причиной возникновения переходного процесса в начале контрольной паузы. Для нормальной работы защитного устройства необходимо, чтобы этот переходный процесс успел закончиться за время контрольной паузы, в противном случае на срабатывание защиты будет влиять емкостный ток утечки. Как показывает анализ, продолжительность переходного процесса определяется постоянной времени Т цепи опретивного тока и равна

t (3-4 ( С П.а ,, Ч

где RP - собственное сопротивление чувствительного элемента, С - емкость контактной сети. Из приведенного выражения видно, что при заданной пррдолжительнрсти контрольной паузы нормальную работу защитного устройства можно обеспечить либо снижением сопротивления , либо снижением емкости С,, т.е. сокращением общей протяженности защищаемой контактной сети. Значительное увеличение контрольной паузы недопустимо из-за снижения уровня рабочего напряжения в контактной сети и увеличения его переменной составляющей, приводящей к дополнительному нагреву двигателей электровозов.

Цель изобретения - повышение чувствительности защитного устройства и увеличение протяженности защищаемой контактной сети при одново менном ограничении величины оперативного тока при коротких эалажаниях в контактной сети.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для защитного отключения контактной сети постоянного тока к зажимам силового управляемого выпрямителя подключена цепочка из последовательно соединенных, вновь введенных, дросселей, построенного резистора и диода.

Принципиальная схема предложенного защитного устройства приведена на фиг. 1 на фиг. 2 приведен вариант защитного устройства для раздельной защиты ответвлений разветвленной контактной сети.

Защитное устройство состоит из силового выпрямителя 1 с управляемыми

вентилями, источника отпирающих импульсов 2, прерывателя отпирающих импульсов 3, силового вентиля 4, чувствительного элемента (реле) 5 и исполнительного органа защиты 6, а также из цепочки, содержащей дроссель 7 и резистор 8, подключенной через диод 9 к зажимам силового выпрямителя 1. Активное сопротивление утечки представлено на фиг. 1 резистором 10, а емкость контактной сети - конденсатором 11. Двигатель электровоза 12, как и другие электроприемники, подключен к контактной сети через заградительный диод 13. Для снижения пульсаций тока двигателя он шунтируется диодом 14.

Предлагаемое защитное устройство работает следующим образом.

Прерыватель отпирающих импульсов 3 периодически через заданные промежутки времени прерывает поступление к вентилям силового выпрямителя очередного отпирающего импульса. Так как силовой выпрямитель нагружен на значительную индуктивность дросселя

7,его вентиль, работавший непосредственно перед прерыванием очередного отпирающего импульса, продолжает проводить ток, и выпрямленное напряжение выпрямителя плавно переходит

в область отрицательных значений. Ток в контактной сети при этом снижается до нуля и становится затем отрицательным. Таким образом, силовой выпрймитель в предлагаемом защитном устройстве выполняет одновременно и функцию источника оперативного напряжения, причем внутреннее сопротивение этого источника практически равно нулю. Благодаря этому даже при значительной емкости контактной сети достигается сокращение времени пееходного процесса, возникающего в контактной сети при появлении оперативного тока.

Индуктивность дросселя 7 должна быть достаточно большой, чтобы за время контрольной паузы его ток не снизился до величины, меньшей тока удержания тиристоров силового выпрямителя. Величина тока дросселя, устанавливаемая подстроечным резистором

8,являетсяпредельной для оперативного тока независимо от величины сопротивления утечки резистора 10. Дейтвительно, при снижении величины сопротивления утечки оперативный ток возрастает однако, когда он достигает величины тока дросселя, ток откытого вентиля выпрямителя снижается о нуля, вентиль закрывается и дальейшее увеличение оперативного тока

тановится невозможным. Таким обраом, даже при коротком замыкании в онтактной сети величина оперативноо тока не превышает тока, установенного резистором 8 в обмотке дроселя 7.