Устройство для контроля напряжения трехфазной сети Советский патент 1980 года по МПК H02H3/24 G01R29/18 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля работы трехфазных электрических сетей. Известны устройства для контроля напряжения трехфазной сети, содержа щие датчик контролируемого напряжения, источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель,делитель напряжения, диод и конденсатор ПЗ. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устро ство для сигнализации понижении напряжения в трехфазной сети, содержа щее трехфазный двухполупериодный выпрямитель напряжения, блокинг-генератор, исполнительный орган и источник опорного напряжения 2J. Недостатком изЬестных устройств является низкая точность контроля напряжения в каждой фазе в режиме асимметрии фазных напряжений. Это объясняется тем, что напряжение кон тролируется по величине мгновенного значения напряжения в момент равенс ва фазных напряжений. Абсолютная ве личина мгновенного значения напряже ния в контролируемой точке зависит от асимметрии фазных напряжений и не отражает действительного состояния напряжения одной из фаз (ннже нормы) и повышенном напряжении двух других фаз, мгновенное значение напряжения в момент равенства фазных напряжений не только не снизится, а может повысится, в.результате сравнивающее устройство не отреагирует на понижение одной из фаз ниже нормы и не выдаст сигнал на исполнительный орган. Поэтому .результаты контроля при асимметрии фазных напряжений в известных устройствах не обеспечивают необходимую точность. Цель устройства - повышение точности работыустройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля напряжения трехфазной сети, содержащее подключенный по входу к контролируемой сети трехфазный двухполупериодный выпрямитель, к катодной группе которого подсоединен один конец первого делителя напряжения,а также пороговый элемент и исполнительный орган, снабжено вторым делителем напряжения, формирователем импульсов, двунаправленным ключом и расширителем, при этом анодная группа выпряХштеля соединена с одним концом второго делителя напряжения, другой конец которого соединен с общей шиной и другим концом первого делителя напряжения, а выходами подключен соответственно к коллектору и через RCцепь к базе транзистора эмиттерного повторителя, выход которого подключен ко входу формирователя и шyльcoв соединенного с управляющим переходом двунаправленного ключа, вход которого соединен со средней точкой первого делителя напряжения, а выход с накопительным конденсатором, обкла,цки которого через упомянутый пороговый элемент подсоединены ко входу расширителя импульсов, выходом подключенного к исполнительному элементу. . .

На представлена принципиальная схема описываемого устройства j на фиг.2 - диаграммы напряжений поясняющие его работу.

Устройство содержит подключенный по входу к фазам А, контролируемой сети трехфазный двуполупериодный выпрямитель 1, К катодной и анодной группам выпрямителя 1 одним концом подсоединены соответственно первый делитель напряжения 2и вто. рой делитель напряжения 3. Другие концы делителей напряжения 2 и 3 соединены между собой и общей точкой. Выходы второго делителя напряжения 3 подключены соответственно к коллектору и через RС-цепь 4 к базе транзистора .эмиттерного повторителя 5, выход которого подключен ко входу формирователя 6 импульсов, соединенного выходом с управляющим переходом двунаправленного ключа 7. Выход ключа 7 соединен со средней точкой первого делителя напряжения 2, а вход - с накопительным конденсатором 8. Обкладки конденсатора 8 чере пороговый элемент 9 подсоединены ко входу расширителя 10 имп/льсов, выходом подключенного к исполнительному органу 11. Формирователь б импулсов, двунаправленный ключ 7 и расширитель 10 импульсов по цепи питания подключены к источнику Е.

На фиг.2а изображены диаграммы трехфазной сети переменного тока; на фиг.26 - диаграммы напряжений на нижнем плече делителя напряжения 3, на фиг.2в - диаграммы напряжений на выходе эмиттерного повторителя 5; на фиг.2г - импульсы навыходе формирователя импульсов б; на фиг.2д изображены Ug - напряжение срабатывания порогового элемента 9; Ug- напряжение на накопительном KOHjjeHcaторе 9 (пунктиром показано Ug при уменьшении напряжения при напряжени каждой из фаз в нормированных пределах) ;на фиг.2ж - напряжение на входе исполнительного органа 11 при напряжении каждой из фаз в нормированных пределах; на фиг.2з - напряжение на входе расширителя 10 при

уменьшении напряжения фазы А; на фиг.2и - напряжение на входе исполнительного органа 11 при уменьшении напряжения фазы А.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение сети, выпрямленное анодной группой выпрямителя 1 (см.фиг.26), подается на второй делитель напряжения 3 и с его нижнего плеча через параллельную RС-цепь 4, служащую для пропускания переменной составляющей, поступает на вход эмиттерного повторителя 5. В результате на выходе эмиттерного повторителя 5 выделяется огибающая выпрямленного напряжения (см.фиг.2в), которая поступает на вход формировател импульсов, выполненного, например, на триггере Шмитта с подключенным к его выходу согласующим транзисторным каскадом, В моменты времени прохождения огибающей напряжения (см.Фиг.2в) через нуль на выходе формирователя б формируются короткие по длительности импульсы (cм.фиг.2г) совпадающие по времени с моментом прохождения выпрямленного катодной группой выпрямителя 1 напряжения через амплитудное значение. Импульсы управления с выхода формирователя б импульсов поступают на управляющий переход двунаправленного ключа 7, выполненного, например, в виде выпрямительного моста с включенным в его диагональ транзистором. Ключ 7 в этот момент открывается и соединяет накопительный конденсатор 8 с нижним плечом первого делителя напряжения 2, подключенного по цепи питания к катодной группе выпрямителя 1. При помощи уравнительного тока через двунагфавленный ключ 7 происходит выравнивание напряжений на накопительном конденсаторе 8 и нижнем плече первого делителя напряжения 2. Мгновенная величина этого напряжения пропорциональная амплитудному значению фазного напряжения, запоминается конденсатором 8 до поступления следующего импульса с выхода формирователя 6 импульсов. Таким образом на конденсаторе 8 формируется напряжение Ug (сМ.фиг.2 д), пропорционгшьное амплитудному значению фазного напряжения. Напряжение с обкладок накопительного конденсатора 8 через пороговый элемент 9 поступает на вхо расширителя 10 импульсов, выполненного, например, аа ждущем мультивибраторе с .подключением к его коллектора развязывающих диодов.

При наличии напряжения в каждой рэ фаз трехфазной сети переменного тока в нормированных пределах напояжение Us (см.фиг.2 д, сплошная линия больше величины порога.срабатывания Ug (пм.фиг.2д ) поэтому входной транзистор расширителя импульппв. я

открыт положительным сигналом (см. фиг.2е), открыт в это время и его выходной транзистор, а исполнительнн1 орган 11 обесточен (см.фиг.2ж).

Если напряжение хотя бы одной из фаз снижается ниже заданного значения (или пропадает одна или несколько фаз), например снижается напряжение фазы А (см.фиг.2а , пунктирная линия) ниже заданного значения, то соответственно снижается напряженке Ug на обкладках конденсатора 8 (см.фиг.2д, пунктирная линия в интервале tj -tji ) и становится ниже порога срабатывания U (см.фиг.2д) порогового элемента 9. При этом в интервале времени t -tg сигнал на входе расширителя импульса 10 пропадает {см.фиг.2з), его входной транзистор запирается, передавая сигнал на исполнительный орган 11. Одновременно (в интервале времени ) происходит восстановление расширителя импульсов, а с момента времени 1гДО tj - его опрокидывание, во время которого закрывается его выходной транзистор и передает сигнал на исполнительный орган 11. Если в момент времени tj пришло подтверждение на входе порогового элемента 9 о понижении напряжения в одной из фаз (см.фиг. 2д,пунктирная линия с момента tj ), то процессы в схеме повторяются в такой же последовательности, как это описано выше с момента времени t . При этом исполнительный орган 11 с. момента времени t находится под током (см.фиг,2и).

Таким образом, в данном устройстве контроль и сравнение величины фазных напряжений осуществляют непосредственно по амплитудному значению каждой из фаз питающего напряжения, поэтому асимметрия фазных напряжений не влияет на точность измерения и контроля.

Эффективность данного устройства заключается в повышении точности

контроля напряжения при асиьметрии фазных напряжений питающей сети, 1меющей место в реальных условиях эксплуатации.

Форл1ула изобретения

Устройство для.контроля напряжения трехфазной сети, содержащее подключенный ко входу и контролируемой сети трехфазный двухполупериодный выпрямитель, к катодной группе которого подсоединен один конец первого делителя напряжения, а также пороговый элемент и исполнительный орган,

5 отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы устройства, оно снабжено вторым делителем напряжения, формирователем импульсов, двунаправленным ключом и расширителями импульсов, при этом анодная группа выпрямителя соединена с одним концом второго делителя напряжения, другой конец которого соединен с общей шиной и другим концом первого делителя напряжения, а выхо5дами подключен соответственно к коллектору через RC-цепь к базе транзистора эмиттерного повторителя, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, соединенного выхо0дом с управляющим переходом двунаправленного ключа, вход которого соединен со средней точкой первого делителя напряжения, а выход с накопительным конденсатором, обкладки ко5торого через упомянутый пороговый элемент подсоединены ко входу расширителя импульсов, выходом подключенного к исполнительному органу.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 434532, кл.Н 02 Н 3/24, 1975.

2.Ааторсксе свидетельство СССР № 546984, кл.К 02 Н 3/24, 1974.

5