Реле тока с зависимой характеристикой времени действия Советский патент 1981 года по МПК H02H3/08 

1

Изобретение относится к электро- . технике, а именно к устройствам релейной защиты с зависимой характеристикой времени действия и может быть применено для защиты электродвигателей и линий электропередач.

Известно реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряж ие, резисторно-конденсаторный интегрирующий контур, генератор хронирующих импульсов, задающий частоту поступления в интегрирукядий контур импульсов зарядного тока, длительность которых зависит от уровня тока, проходящего через защищаемый объект, и пороговый орган, фиксирующий уровень напряжения на конденсаторе интегрирующего контура 1.

Недостатком устройства является пониженная точность действия при токе, равном току срабатывания реле, что соответствует максимальному времени срабатывания. Это затрудняет согласование характеристики времени действия защиты при токе срабатывания защиты с пёрегрузочйой характеристикой перегорания предохранителя.

так как при введении большого запаса при настройке защиты возможны повреждения защищаемого объект или недопустимо большое время срабатывания защиты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является реле тока с зависимой характеристи10кой времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, вход которого подключен к первому входу решающего усилителя 5 с регулируемым коэффициентом усиления., второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, выход соединен с входом пускового блока, первым входом блока ср внения

20 второй вход которого подключен к выходу генератора треугольного напряжения, и одним из зажимов потенциометра , к выходу блока сравнения подключены первый вход сумлатора и

25 управляющий вход первого электронного , один зажим которого соеди-. нен с подвижным контактом потенциомечгра, другой зажим - с вторым входом сумматора, выход последнего подклю30чен к входу рёзисторно-конденсаторного интегрирующего блока, параллельно конденсатору указанного блока подключен второй управляемый электронный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом пускового блока, выход резисторно-конденсаторного интегрирующего блока подключен к первому входу реагирующего блока, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход реагирующего блока является выходом реле тока 2.

В известном устройстве конденсатор интегрирующего блока периодически заряжается и разряжается через . один и то; же резистор разнополярными прямоугольными импульсами напряжений, соотношение продолжительнос.тей которых растет с увеличением тока, за счет чего получается зависимая характеристика времени действия. Регулирование формы кривой ха-. рактеристики в. диапазоне токов от тока срабатывания реле до тока, соответствующего переходу в,независимую часть характеристики, обеспечивается за счет введения частичной зависимости напряжения разряда от регулируемого напряжения, пропорционального разности входного тока и тока срабатывания реле.

При входном токе, равном току срабатывания реле, импульсы напряжений заряда и разряда равны по величине и продолжительности. Этошозволяет получить достаточно большое значение максимального времени срабатывания реле.

Однако недостатком известного устройства является то, что значение максимального времени срабатывания реле нельзя задать точно, так как при входном токе, равном току срабатывания реле, оно стремится к бесконечности, вследствие чего это время может оказаться чрезмерно большим и не соответствовать требуемому времени срабатывания реле при данном токе, что снижает надежность действия реле.

Цель изобретения - повышение точности работы путем улучшения согласования времятоковых характеристик реле и защищаемого объекта.

Эта цель достигается тем, что в реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропор1|(иональное ему постоянное напряжен е, вход которого подключен к зажимам защищаемой электроустановки, выход - к первому входу решающего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, второй вход которого, подключен к источнику постоянного напряжения, выход соединен с входом пускового блока и входом блок сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора треугольного напряжения, потенциометр, один из зажимов которого подключен к об,щей точке схемы, подвижной контакт к- одному из зажимов первого управляемого электронного ключа, выход . - пускового блока подключен к управляющему входу второго электронного , подключенного параллельно кон|денсатору резисторно-конденсаторного интегрирующего блока, выход которого соединен с первым входом реагирующего блока) второй вход последнего подключен к источнику опорного напряжения, выход реагирующего блока является выходом реле тока, дополнительно введены последовательно соединенные источник постоянного зарядно-, го напряжения и третий управляемый электронный ключ, элемент НЕ, разрядный резистор, операционный усилитель и двухпозиционный переключатель,

0 подвижный контакт последнего подключсен к выходу решающего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, неподвижные контакты - к инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя, выход которого соединен с другим зажимом потенциометра, к выходу блока сравнения подключены вход элемента НЕ и управляющий вход третьего электронного ключа, второй зажим которого соединен с од0 ним из зажимов резистора резисторноконденсаторного интегрирующего блока, к выходу последнего через разрядный резистор подключен другой зажим первого управляемого электронного ключа,

5 управляющий вход которого соединен с выходом элемента НЕ.

На фиг. 1 изображена структурная схема реле тока; на фиг.. 2 - диагQ раммы напряжений в характерных трч ках схемы на фиг. 3 - характеристики времени действия реле тока. ;

Реле тока с зависимой характеристикой времени действия содержит преобразователь 1 переменного тока в

пропорциональное ему напряжение, решающий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления, источник постоянного напряжения U, определявдQ щего ток срабатывания реле, пусковой блок 3, блок 4 сравнения, генератор 5 треугольного напряжения, потИенциометр 6, первый управляемый электронный ключ 7, второй управляемый электронный ключ 8, резксторно-кон5 денсаторный блок 9, выполненный в виде последовательно соединенных резистора 10 и конденсатора 11, реагирующий блок 12, источник опорного напряжения UQ , дополнительно введенные источник постоянного зарядного напряжения , третий управляемый электронный ключ 13, разрядный резистор 14, элемент НЕ 15, операционный усилитель 16, двухпозицион5 ный переключатель 17.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 формирует из контролируемого переменного тока Ig пропорциональное ему постоянное напряжение и . Это напряжение подводится к первому входу решающего усилителя 2 с регулируемым коэффициентом усиления, к второму входу которого подводится напряжение срабатывания реле U-j, соответствующее току срабатыван 1я реле 1„ . Входное напряжение U- решающего усилителя 2 пропорционально разности напряжений (1 К (и - UOP ) , .где К - коэффициент усиления решающего усилителя,

Напряжение U2 подается на вход пускового блока 3, первый вход блока 4 сравнения, и на подвижный контакт двухпозиционного переключателя 17. Пусковой блок 3 выполнен в виде нуль-индикатора, выходной сигнал которого меняется дискретно при изменении знака выходного напряжения. В случае превышения входным током тока срабатывания, реле пусковой блок 3, срабатывает, -и воздействует на второй управляемый электронный кгазч 8, который дешунтирует в резисторноконденсаторном интегрирующем блоке 9 конденсатор 11 и разрешает заряд конденсатора 11 через резистор 10. Блок 4 сравнения сравнивает напряжение Uj- с выхода генератора треугольного напряжения 5 с напряжением U на выходе решаквдего усилителя 2 и. имеет два дискретных значения выход ного сигнала: одно при U 7 U л другое при и и у

Как видно из фиг.2, в промежутки времени (Цд) когда „ 7 U j- напряжение ид с выхода блока 4 сравнения поступает на вход элемента НЕ 15 и на управляющий вход третьего элект-: ронного ключа.13, при этом первыйуправ.ляемый электронный ключ 7 находится в отключенном состоянии, так как на выходе элемен та НЕ 15 нет управляющего сигнала, а третий управляемый электронный ключ 13 включен. При этом происходит импульсный заряд конденсатора 11 (напряжение U) от источника постоянного зарядного напряжения через резистор 10.

В промежутках времени () , когда Uj 5: состояние первого и третьего управляемых электронных ключей 7 и 13, соответственно, изменяется на обратное. Благодаря этому происходит импульсный разряд конденсатора 11 через разрядный резистор 14, первый управляемый электронный ключ 7 и потенциометр 6. Для регулирования интенсивности разряда конденсатора 11, что, в свою очередь, позволяет менять времятоковую характеристику реле, на потенциометр 6 подается напряжение с выхода операционного усилителя 16, который oji.н.йм из входов {в зависимости от положения подвижного контакта двухпозиционного переключателя 17) связан с выходом решающего усилителя 2 с регулируемым коэффициентом усиления, с При .входном токе, большем тока срабатывания реле, напряжение U. постепенно возрастает и при достижении им значения VQ срабатывает реагирующий орган 12, который подает

Q команду на отключение защищаемого объекта.

При самом нижнем положении подвижного контакта потенциометра б,-сни., лаемое с него напряжение U, близко к нулю и не влияет на характер разряда

5 конденсатора 11. Соотношение времени заряда Цс(р-и разряда 1рс,зрконденсатора 11 в течение каждого периода следования выходного сигнала генератора 5 треугольного напряжения минимально

0 при входном токе, равном току срабатывания реле ICP и возрастает с ростом входного тока.

Как видно из диаграмм на фиг.2, начиная с определенного значения напряжения и , соответствующего переходу характеристики действи реле в независимую часть (ток 1иез)г в течение всего времени реле происходит заряд конденсатора 11,

0 что соответствует минимальному времени срабатывания реле tj (фиг.З). При значениях тока в промежутке между Igp и 1нез с увеличением тока Ig растет соотношение времени заряда

- и разряда конденсатора 11 и, соответственно, Уменьшается время срабатывания реле, благодаря чему получается зависимая характеристика времени действия реле тока.

0 в случае U О получается времятоковая характеристика реле, характер определен значениями напряжений ср оп t сопротивлений резисторов 1и и 14 и емкости конденсатора 11 (кривая 18 на фиг.3). Характер этой зависимости можно изменить за счет введения в контур разряда конденсатора 11 источника напряжения, зависящего от уровня входного

0 тока реле. Этот источник напряжения получается при соответствующей регулировке потенциометра 6, на который нагружен операционный усилитель 16, и определенном положении двухпозиционного переключателя 17. Если на5пряжение Ug противоположно по знаку напряжения Ujg, то разряд конденсатора 11 происходит более интенсивно, чем в случае Ug О, что приводит к увеличению вБщержки времени сраба) тывания реле (кривая 19 на фиг.З). При дальнейшем увеличении уровня напряжения Ug, при том же значении входного тока, выдержка времени ре- ле становится еще больше (кривая 20

5 на фиг.З). В случае совпадения полярностей напряжений и. и Ug разряд конденсатора 11 происходит менее интенсивно, -чем в случае Ug 0, что приводит к уменьшению вьщержки времени срабатывания реле (кривая 21 на фиг.З). В данном случае за счет дальнейшего увеличения уровня напряжения Ug при том же входном токе времени реле становится еще меньше (кривая 22 на фиг.З). Необходимая для получения заданного характера изменения времятоковой характеристики полярность напряжения Ug получается за счет определенного положения переключателя 5. Следовательно, в данном реле имеется возможность четко зафиксировать максимальное и минимальное времена его срабатывания, а также получить необходимую зависимость времени сра батывания реле от .входного тока. Регулировка параметров времятоко вой характеристики реле осуществляе ся следующим образом. Значение тока срабатывания реле р определяется уровнем . Значен тока 1кез/ соответствующего переходу характеристики в независимую часть . с временем срабатывания , определяется коэффициентом усиления решающего усилителя 2, регулируе мого таким образом, чтобы на-пряжение J при I нe было равн амплитуде напряжения U5. Минимально время срабатывания реле 1,регулируется сопротивлением зарядного ре.зистора 10, а максимальное со противлением разрядного резистора 1 Наконец, требуемая кривизна характе ристики, задаваемая временем срабатывания при определенном токе в диапазоне между 1., и ,, получается путем регулирования уровня напряжения, снимаемого с потенциометра 6 и в случае необходимости, изменения положения двухпозиционного переключателя 17. Предлагаемое реле позволяет боле точно, особенно при входном токе, равном току срабатывания реле, полу чить необходимую его времятоковук характеристику,; что улучшает согласование ее с .характеристикой защища емого объекта. Формула изобретения Реле тока с зависимой характерис тикой, времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, вход которого подключен к зажимам защищаемой электроустановки, выход - к первому входу решакядего усилителя с регулируемым коэффициен том усиления, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, выход соединен с входом пускового блока и первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора треугольного напряжения, потенциометр, один из зажимов которого подключен к общей точке схемы, подвижной контакт - к одному из зажимов первого управляемого электронного ключа, выход пускового блока подключен к управляющему входу второго электронного ключа, подключенного паргшлёльно конденсатору резисторно-конденсаторного интегрирующего блока, выход которого соединен.с первым входом реагирующего блока, второй вход последнего подключен к источнику опорного напряжения, выход реагирующего блока является выходом реле тока/ отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы, пу- тем улучшения согласования времятоковых характеристик реле и защищаемого объекта, дополнительно введены последовательно соединенные источник постоянного зарядного напряжения и третий управляемый электронный ключ, элемент НЕ, разрядный резистор, операционный усилитель и двухпозиционный переключатель, подвижной контакт последнего подключен к выходу решающего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, неподвижные контакты - к инвертирующему и нёинвертирукнцему входам операционного усилителя, выход которого соединен с другим зажимом потенциометра, к выходу блока сравнения подключены вход элемента НЕ и управлящий вход третьего электронного ключа, второй зажим которого соединен с одним из заж;имов резистора резисторно-конденсаторного интегрирующего блока, к выходу последнего через разрядный резистор подключен другой зажим первого управляемого электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом элемента НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании №1423748, кл. И 02 Н 3/08, 1976. 2.Авторское свидетельство GCCP по заявке I 2813062/24-07, кл. Н 02 Н 3/08, 1979.

У г

Z

Аk

t-Г

inai№ I

мин.

tpui.3