Реле тока с зависимой характерис-ТиКОй ВРЕМЕНи дЕйСТВия Советский патент 1981 года по МПК H02H3/08 

54) РЕЛЕ ТОКА С ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ВРЕМЕНИ ДЕЙСТВИЯ

1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам токовой защиты с зависимой характеристикой времени действия, и может быть применено для защиты электродвигателей и линий электропередач.

Известны реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащие преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, резисторно-конденсаторный интегрирующий, контур, генератор хронирующих импульсов, задающий частоту поступления в интегрирующий контур импульсов зарядного тока, длительность которых зависит от уровня тока, проходящего через защищаемый объект, и пороговый орган, фиксирующий уровень напряжения на конденсаторе интегрирующего.контура llНедостатком этого устройства является нерегулируемость формы характеристики выдержки .времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является реле защиты, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение/ вход которого подключен к зажимам 1задищенной электроустановки генератор треугольного напряжения, сумматор, резисторно-конденсаторный блок, блок сравнения з виде стабилитрона, пусковой блок, управляюдий размыкающим электронным ключом, подключенным параллельно конденсатору интегрирующего блока, реагирукядий блок, срабатывающий при повышении напряжения на конденсаторе выше заданного

0 значения. В известном устройстве cyMi-ia напряжений, снимаемых с выходов преобразователя и генератора, сравнивается с напряжением стабилизации стабилитрона, и в тот промежуток времени, когда эта сумма больше напряжения стабилитрона, через конденсатор пропускается зарядный ток. Таким образом, при токе через защищаемый объект, соответствующем току

0 срабатывания реле, отношение времени заряда конденсатора к периоду следования импульсов от генератора минимально, за счет чего получается максимал-ьное время срабатывания реле.

5 Это отношение увеличивается с ростом входного тока, благодаря чему обеспечивается зависимая от тока выдержка времени реле. Когда напряжение на выходе преобразователя больше напря-0 жения на выходе стабилитрона, заряд

OH jeHcaiopa происходит без перерыoBf что соответствует независимой асти характеристики с мииимальным ременем срабатывания. Таким образом, известном устройстве зависимость ремени срабатываш1Я реле от тока эстигается за счет изменения в заисимости от уровня входного тока тношения времени заряда конденсатора к периоду следования импульсов

Недостатком известного устройст- , ра является трудность точного согла-; сования временной характеристики защиты с тепловой характеристикой заищаемого объекта или характеристикой предохранителя смежного участка, поскольку форма характеристики устройства получается вполне определенной и при согласовании ее приходится вводить большие запасы по времени или при необходимости сокращения времени действия защиты допускать для некоторых точек характеристики снижение ступени селективности, что снижает надежность действия згициты.

Цель изобретения - повышение надежности действия реле путем увеличения точности согласования время-токовых характеристик реле и защищаемого объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменно го тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, вход, которого подключен к зажимам защищаемой электроустановки, блок сравнения, генератор треугольного напряжения, сумматор, выход которого подключен к входу резисторно-конденсаторного интегрирующего блока, пусковой блок, выход которого соединен с управляющим входом размыкающего электронного ключа, подключенного параллельно кон- . денсатору интегрирующего блока, выход которого соединен с первым входом реагирукяцего блока, второй вход последнего подключен к источнику опорного напряжения, выход реагирующего блока является выходом реле тока, дополнительно введены потенциометр, электронный ключ и решающий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый вход последнего подключен к выходу преобразователя переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, второй вход - к источнику постоянного напряжения, выход - к входу пускового блока, потенцисметру и первому входу блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом генератора треугольного напряжения, выход блока сравнения подключен к первому входу сумматора и управляющему входу электронного ключа, через который подвижной контакт потенциометра связан с вторым входом сумматора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого реле тока; на фиг. 2 - диаграммы напряжения, поясняющие его работуj на фиг. 3 характеристики времени действия реле токд.

Реле тока с зависимой характеристикой ;времени действия содержит преобразователь 1 переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, вход которого подключен к зажимам защищаемой электроустановки, блок 2 сравнения, генератор 3 треугольного напряжения, сумматор 4, выход которого подключен к входу резисторно-конденсаторного интегрирукнцего блока 5 с резистором 6 и конденсатором 7, пусковой блок 8, выход которого соединен с управляющим входом размякающего электронного ключа 9, подключенного параллельно конденсатору 7 интегрирующего блока 5, выход которого соединен с первым .входом реагирующего. блока 10, второй вход последнего подключен к источнику опорного напряжения 11 г выход реагирующего блока 10 является выходом реле тока, дополнительно введенные потенциометр 11, электронный ключ 12 и реша1рщий усилитель 13 с регулируемым коэффициентом усиления, первый вход последнего подключен к выходу преобразователя 1 переменного тока в пропорциональное ему напряжение, второй входк источнику постоянного напряжения U.P , выход - к входу пускового блока 8, потенциометру 11 и первому входу блока 2 сравнения, второй вход последнего соединен с выходом генератора 3 треугольного напряжения,, выход блока 2 сравнения подключен к первому входу сумматора 4 и управляющему входу электронного ключа 12, через который подвижной контакт потенциометра 11 связан с вторым входом сумматора 4.

Реле тока работает следующим образом.

Преобразователь 1 формирует из контролируемого тока J g пропорциональное ему постоянное напряжение и. Это напряжение подводится к первому входу решающего усилителя 13, к второму входу которого подводится напряжение срабатывания реле .Выходное напряжение решающего усилителя 13 пропорционально разности

напряжений U-, и Ugp , К. (,() Это напряжение подается на потенциоме.тр 11, первый вход блока 2 сравнения и вход пускового блока 8. Пусковой блок 8 выполнен в виде нуль-индикатора, выходной сигнал которого меняется дискретно при изменении знака входного напряжения. В случае превышения выходным током тока срабатывания реле пусковой блок 8 срабатывает и воздействует на размокающий элект5 ройный ключ 9, который дешунтирует

в резисторно-конденсаторном интегрирующем блоке 5 конденсатор 7 и разрешает его заряд через резистор б вы(ардным напряжением сумматора 4. tlead вый вход блока 2 сравнения связан с выходом решающего усилителя 13, а второй вход - с выходом генератора 3 треугольного напряжения. В качестве блока сравнения применяют, напримёр, операционный усилитель, работающий в режиме нарыщения, когда в зависимости от знака разности входных напряжений напряжение на выходе усилителя меняет свой знак, сохраняя свое абсолютное значение (при необходимости эти напряжения стабилизируют). Блок 2 сравнения сравнивает напряжение Uj генератора 3 треугольных импульсов с напряжением на выходе решающего усилителя 13 и имеет при и,и положительное выходное напряжение, а при кое же значение выходного напряжения, но отрицательное. Напряжение U с выхода блока 2 сравнения подается на первьШ вход сумматора 4 и на управлятций вход электронного ключа 12, который замкнут при отрицательной полярности и и разомкнут при положительной. Таким образом, при УЗ ключ 12 замкнут, и на второй вход сумматора 4 подается часть напряжения, снимаемого с потенциометра 11. В качестве суматора 4 используют, например, опера ционный усилитель с прямым и инверсным входами и с цепью отрицательной обратной связи. Заряд конденсатора 7 происходит При , а перезаряд при ,При этом напряжение U41 снимаемое.с выхода сумматора 4, при заряде конденсатора пропорционально и, а при его перезаряду - сумме напряжения U.2. напряжения Uy , снимаемого с потенциометра 11. Характер изменения во времени напряжений U , и 3 UOL 4 tt напряжения на конденсаторе и показан на фиг. 2. Первый вход реагирующего блока 10 связан с конденсатором 7, а второй-- с источником опорного напряжения UQ . При входном токе, большем тока срабатывания , напряжение на конденсаторе 7 постепенно возрастает, и при достижении им значения Uon срабатывает реагирующий блок 10, подаюошй команду на отключение защищаемого объекта. Таким образом, при Jg JCP напряжение и близко к нулю, и конденсатор 7 заряжается и перезаряжается импульсами напряжения разной полярности, но мало отличающимися по абсолютному значению. При этом время срабатывания реле максимально. В случае , что соо ветствует переходу характеристики в независимую часть, в течение всего времени работы реле происходит заряд конденсатора 7, что соответствует минимальному времени срабатывания реле. В. диапазоне входных токов (от тока срабатывания до тока, соответствующего пе реходу характерисЛJ Kи в независимую часть) время сра: батывания зависит от уровня входного тока, а также от уровня напряжения,, снимаемого с потенциометра 11.

На фиг. 3 представлены две характеристики времени срабатывания реле при и О и при Ц, О. Как видно с изменением уровня напряжения, снимаемого с потенциометра 11, время с забатывания реле в зависимой части характеристики увеличивается, а максимальное (, ) и минимальное (1,н ) времена срабатывания не изменяются, поскольку при формировании 0 а при формировании U вообще не влияет на процесс заряда конденсатора 7.

Регулировка параметров время-токовой характеристики реле.осуществляется следующим образом. Значение тока срабатывания реле .Jtp определяется уровнем UCP, значение тока JHBJ, соответствующего переходу характеристики в независимую часть, с временем срабатывания определяется коэффициентом усиления решающего усилителя 13, регулируемого таким образом, чтобы напряжение Щ. , нег было равно напряжению U. Минимальное время срабатывания (,) регулируется путем изменения сопротивления резистора 6 или уровня напряжения Uop. Наконец, требуемаш кривизна характеристики , характеризуемая временем срабать вания при определенном токе в диапазоне между Здр и „gj , пол5пается путем регулирования уровня напряжения снимаемого с потенциометра 11.

Таким образом, предлагаемое реле позволяет регулировать его время-токовую характеристику в широких пределах что улучшает согласование ее с характеристикой защищаемого объекта и повышает тем саглам надежность работы защиты.

Формула изобретения

Реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряже,ние, вход которого подключен к зажи|мам згицищаемой электроустановки,блок сравнения, генератор треугольного напряжения, сумматор, выход которого подключен к входу резисторно-конденсаторного интегрирующего блока, пусковой блок, выход которого соединен с управляющим входом размыкающего электронного ключа, подключенного параллельно конденсатору интегрирующего блока, выход которого соединён с первым входсм реагирующего блока,второй вход последнего подключен к источнику опорного напряжения, выход реагирующего блока является выходом

реле тока, отличающееся тем, что, с целью повьаиения надежности действия реле путем увеличения точности согласования время-токовых характеристик реле и защищаемого объекта, дополнительно введены потенциометр, электронный ключ и решающий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый вход последнего подключен к выходу преобразователя переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, второй вход - к источнику постоянного напряжения, выход - к входу пускового блока, потенциометру и первому входу

блоке сравнения, второй вход последнего соединен с выходом генератора треугольного напряжения, выход блока сравнения подключен к первому входу сумматора и управляющему входу электронного ключа, через который подвижной контакт потенциометра связан с вторым входом сумматора.

Источники информации. Принятые во внимание при экспертизе

W

A

/

t

Jrp.

9fi/i. 3

IHCS.