Устройство для защитного отключения электроустановки в сети переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H02H3/16 

Изобретение относитсй к области эпек тротехники и предназначено для зашиты от утечек тока и замыканий фазы на зем лю сети переменного тока. Известно устройст)во для защиты от однофазных замыканий l , содержаще трансформатор тока, непосредственно подключенный к выходному пороговому органу. Недостатком устройства является то, что оно обладает относительно низкой чувствительностью. Для получения более чувствительных устройств используют усилители i в час ности операционные усилители (ОУ). В устройстве для защиты 23 для исключения влияния напряжения смещения нуля ОУ последовательно со вторичной обмоткой дифференциального трансформатора тока включают разделительный кондейса- тор, а для увеличения чувствительности и уменьшения уровня вьющих гармоник во входном сигнале параллельно трансфор матору тока включается резеонансный конденсатор. Недостатком упомянутого устройства является то, .что вторичная обмотка транс форматора тока, обладающая индуктивностью и разделительный конденсатор как эпемен- ты, накапливающие электромагнитную энергию, способны затягивать переходные процессы в устройстве, возникающие, например, при подаче напряжения питания на устройство. Чтобы исключить ложнь1е срабатывания при переходных процессах, в устройство вводят задержку на срабатывание, что снижает быстродействие устройства. Целью изобретения является повьвиение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для защитного отключения электроустановки в сети, содержащее трансформатор тока, вторичная обмотка которого, защунтированаая резонансным конденсатором, через параллельно соединенные разделительный кон-

дёнсатор и резистор йодключенако входам операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, к вь ХОДУ которого подключен пороговый ВЬ(ходной орган, введена дополиит ШЬйая цепь обратной связи, состоящая из после довательно включенньк конденсатора; зашунтированного резистором, и двустороннего стабилитрона, соединяющая BbixlDA операционного усилителя с общей рвзиёШтепьнд о конденсатора и вТоричной обмотки трансформатора тока,

На фиг, 1 приведена принцйпйаЖная схема устройства; на фиг. 2 показаны выходные сигналы операционного усилителя при подаЧе на устройство напряжения питания: а) без дополнительной цепи обратной связи; б) с дополнительной цепь

обратной связи. : - -:-- : Устройство защитного отключения (фиг. 1) содержит трансформатор 1 ftf ка и операционный усилитель 2, napajiлёльно вторичной обмотке трансформатора 1 тока Подключен резонансный конденсатор 3. Последовательно со вторичной обмоткой трансформатора ITMI включен разд ительный конденсатор 4, защуйтированный резистором 5. Цепь отрицательной обратной свяЗИбйфацйонкого усилителя 2 создается резистором б. Кроме того, b устройство введена до-, полнительная цепь обратной связи, сосстоящая из конденсатора 7, защунтированного резистором 8, и двустороннего стабилитрона 9. К выходу операционного усилителя 2 подключен пороговый вь&однрй элемент 10.

При включении напряжения питания кондёнсатЬр 4 не заряжен и имеющееся напряжение смещения нуля вызЫаает появлениё сигйайа на вь&оде операционного усилителя 2. Это напрйЖенйё исчезнет Лишь при достижении напря йёййем н:а конденсаторе 4 величины, равной напряжению смещения нуля. В случае отсут сТвйя дополнительной цепи обратной связи конденсатор 4 заряжается до ука- занного напряжения Чёрёз резистор обратной связи, как правило имеющий значительную величину, и вторичную обWOTky трансформатора 1 тока. Пос ояйна §рШёШ Шйи°й зконденсатора 4 k 1резистора 6 велика, и для исключения ложных срабатываний (фиг. 2, а) пороговый вь ходной орган должен В1 толняться с вььдёржкой времени на срабатывание порядка 0,05 с. :

ip W ftftsgSspjiK

i. aij 4Sw:ft ««sr-

.--: fe««5«S: S6« S -r

Введение дополнительной цепи обратной связи, состоящей из двустороннего стабилитрона & и конденсатора 7, ускоряе|г процесс заряда конденсатора 4.

Приподаче питания на устройство скачкообразно прявивщееся на вькоде операHHoilJHoro усилителя 2 напряжение пробивает стабилитрон 9, Через конденсатор 7 П1:юходит кратковременный импульс, практически мгновенно заряжая конденсатор 4 до напряжения смещения нуля, пбейе чего ложный сигнал на выходе ОУ исче|зает (фиг. 2 б). Время заряда уменьщенд еще и благодаря тому, что дополнительная цепочка обратной связи подклю- чена| к общей точке разделительного конденсЬтора и вторичной обмотки трансформатора тоКа, to есть ток заряда разделитё{г1Ьного конденсатора не проходит че- рез трансформатор. Резистор 8 имеет большую величину, вследствие чего не бкаэьтает влияния на работу рассматриваемой цепи обратной связи и служит лишь для разряда конденсатора 7 после окончания переходного процесса.

В установившемся режиме дополни тая цепь обратной связи практически . не о сазывает влияния на работу устройства, так как напряжение стабилизации ( Ufу ) двустороннего стабилитрона вь бираётся близким по величине к макси, мальному выходному напряжению (UbblX.inokx) dnepilictftoHHorO усилителя 2 (UcT,0,8

UbblX.m(«b порог срабатывания ( Ц-р )

выходного порогового элемента 10

- -. j, -- - /

. выбирается ниже вепичиньт стабили3aiiHii двустороннего стабилитрона 9

({4р..8Цст).

Таким образом, введение в устройство дополнительной цепи обратной связи увеличивает быстродействие высокочувствительн ых устройств защитного отключения, i исключая ложные срабатывания при пе- реход ньк процессах. Отстройка от ложных срабатываний позволяет реализовать большой Коэффициент усиления операционного усилителя, вследствие чего отпадает необходимость в изготовлении сердечника трансформатора трка из пермйллея - материала дорогосто ащего и чувствительного is механическим воздействиям.

Ф О р м у п а изобретения

. I ,

Устройство длжг защитного отключения электроустановки в сети переменного тока. Содержащее трансформато 1 тока, вто-.

ричная обмотка которого, эдшунтированная резонансным конденсатором, через параллельно соединённью разделительный конденсатор и резистор подключена к6 входам операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, к выходу которого подключен пороговый выходной орган, отличающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия, введена дополнительная цепь обратной связи, состоящая из пос«ледовательно включенных конденсатора.

зашунтированного резистором, и двустороннего стабилитрона, соединяющая выход операционного усилителя с общей точкой разделительного конденсатора и вторичной обмотки трансформатора тока.

Источники информации, принять во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 391675, кл. Н 02 Н 3/16, 1970.

2.Патент США Ms 3787709, кл. 317-18 D , 1972,

G

И

ZH

Фиг.1

Sm

Utia