Устройство для токовой защиты цепи постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК H02H3/87 

I

Изобретение относится к релейной защите и автоматике и может быть использовано для защиты и коммутации электроприемников в цепях постоянного тока.

Известно реле защиты, содержащее блокинг генератор на транзисторе с коллекторно-базовой связью и эмит- терным конденсатором, подключенный к источникам контролируемого и опорного сигналов, при этом на входе блокинг-генератора включен пусковой узел, выполненный в виде моста, противополо 5ные плечи которого образованы конденсаторами и диодами, один из которых включен в цепь обратной связи генератора, а другой через резисторы подключен к упомянутым источникам l .

Недостатком устройства является низкая точность срабатывания, так как порог открытого-закрытого состояния транзистора имеет значительный разброс по сигналу управления, что

;не позволяет жестко (т.е. примерно на одном и том же уровне ) фиксировать точку срабатывания.

Известное устройство также не реализует функции максимальной токовой защиты без выдержки времени, т.е. при токах нагрузки близкими к короткому замыканию; пуска и коммутации цепи нагрузки, например, посредством бесконтактного кнопочного переключате10ля .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является бесконтактное устройство защиты цепи постоянного тока 2, содержащее гене15ратор в качестве регулирующего органа и соединенный с ним исполнительный орган, при этом генератор выполнен магнитотранзисторным, выходная обмотка которого через выпрямитель

20 подключена к защищаемой цепи 2.

Устройство не позволяет реализовать защиту нагрузки с выдержкой времени, зависимого от величины превы3шения номинального тока, протекаемого в цепи названной нагрузки. Устрой ство имеет также низкзпо точность ера батывания из-за значительного гистерезиса срыва и возбуждения автоколебаний -генератора Роэра, не позволяет осуществить пуск и коммутацию цепи нагрузки от постороннего источника управлянлц го сигнала, например при ручном управлении бесконтактным кнопочным переключателем. Цель изобретения - расширение функ циональных возможностей устройства пу тем обеспечения функциональной токовременной защитной характеристики и осуществления функции пуска и комму тации нагрузки и повьтаение надежности за счет увеличения точности срабатывания . Поставлеш1ая цель достигается тем что устройство для токовой защиты це пи постоянного тока, содержащее генератор Роэра, выход которого через выпрямитель связан с защищаемой цепью и исполнительный орган, дополнительно содержит датчик тока, элемент совпадения, источник управлякадего сигнала, интегратор, усилитель, два триггера Шмитта, ключ и два диода, причем исполнительный орган выполнен на транзисторе, эмиттер которого через нагрузку, а коллектор через датчик тока подключены к клеммам источника питания, баэо-эмиттерный переход соединен с выходом упомянутого выпрямителя, при этом к выходу датчи ка тока подключены входы интегратора и усилителя, выход каждого из которых через последовательно соединенны триггер ПЬштта и диод соединен с пер вым входом элемента совпадения, другой вход которого подключен к выходу источника управляющего сигнала, а вы ход элемента совпадения соединен со входом ключа, через выход которого к клеммам источника питания подключен вход генератора Роэра. На чертеже поиведена функпиональн я схема устройства. Устройство содержит генератор Роэра I, выход которого соединен с выпрямителем 2, при этом .выход выпрями теля 2 подключен к базо-эмиттерному переходу транзистора 3, в цепи эмиттера и коллектора которого соответственно включены нагрузка 4 и датчнк 5 тока (шунт). Параллельно шумту 5 подключены входы интегратора 6 и усилителя 7, выходы которых содинены последовательно соответствено с первым и вторым триггерами Шмита 8 и 9, выходы последних через диды 10 и 11 соединены между собой и одним из выходов элемента 1.2 совпаения. Выход элемента 12 совпадения одключен ко входу ключа 13, который оединен последовательно через вход енератора Роэра I с клеммами (-U,, i-U) источника питания, при этом другой И9 входов элемента 12 совпадения соединен с источником 14 управляюшего сигнала, например с бесконтактным кнопочным переключателем. Устройство работает следуюпцЫ образом. В исходиом положении устройство ; пoдкJBOчeнo к клеммам (rU,,, Un источника питания и напряжение от источника управляющего сигнала 14 отсутствует, при этом транзистор 3 закрыт, а нагрузка 4 обесточена. При подаче управлягацего сигнала от источника 14 (например бесконтакт- ного кнопочного переключателя за счет, перемещения X его клавишной головки) ; через элемент 12 совпадения на вход i ключа 13, последний открывается и запитывает генератор Роэра 1. Это приводит к возбулщеншо генератора 1, отУ пиранию транзистора 3 и включению нагрузки в цепь источника питания. i Процесс срабатывания защиты происходит в следующем порядке. При превьш1ении тока нагрузки 4 выше номинального увеличивается падеиие .напряжения на шунте 5. Это вызывает срабатывание триггера Шмитта 8 и переход его в другое устойчивое состояние с задержкой времени, которое определяется времеием заряда емкости интегратора 6, при этом точка срабатывания указанного триггера 8 определяется ее настройкой и находится в пределах 1,2-3 номинального тока нагрузки. Далее сигнал отработки с триггера 8 через диод 10 подается на вход элемента 12 совпадения и блокирует сигнал источника -14, что приводит к з апиранию ключа 13, обесточиванию генератора Роэра 1, а следовательно и нагрузки 4. В результате обесточивания нагрузки 4 падение напряжения на шунте 5 становится нулю, что вызывает разряд емкости интегратора 6 и установку триггера 8 в исходное состояние, при этом, если напряжение от иг.точника управляющего сигнала 14 не б дет снято, то произойдет повторное включение иат-рузки в цепь питания аналогично по пышеописанному порядку) . Такой процесс включения-вь-ключе ния нагрузки будет продолжаться до тех пор, пока не будет устранена перегрузка ( или снято напряжение со входа элемента совпадения от источника 14) , при этом ток нагрузки огра ничен и носит время-имнульсный харак тер, зависяший от величины тока перегрузки. Принцип срабатывания максимальной токовой защиты аналогичен срабатыванию защиты от перегрузок с выдержкой времени с той лишь разницей, что звено усилитель 7 - триггер Шмитта 9 не содержит времязадающих цепей, а точка срабатывания триггера 9 находит ся в пределах, например, 9-10 номинального тока нагрузки и равна по величине току короткого замыкания. Здесь срабатьгеание защиты происходит только при токах короткого замыкания и практически без выдержки времени, для развязки выходных цепей триггеров 8 и 9 используются диоды 10, 11. Таким образом, нгшичие в устройстве шунта, элемента совпадения, источника управляющего сигнала, интегратора, пороговых элементов,усилителя и ключа позволяет повысить точность срабатывания и реализовать как; функциональную характеристику защиты нагрузки с выдержкой времени в зависимости от тока перегрузки, так и ма симальиую токовую защиту без вьщержки времени, ведущее в конечном счете к повышению надежности устройства. Введение двухвходного элемента совпадения и источника управляющего сигнала, выполненного, например, в в де бесконтактного кнопочного переключателя позволяет дистанционно ком мутировать цепь нагрузки как операто ром, так и автоматически иапример, при позиционном контроле ,причем i здесь исключается возможность ложного включения нагрузки, так как один из входов элемента совпадения непосредственно связан с выходом указанного переключателя. Формула изобретения Устройство для токовой защиты цепи постоянного тока, содержащее генератор Роэра, выход которого через выпрямитель связан с защтцаемой цепью и исполнительный орган, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения функциональной токо-временной защитной характеристики и осуществления функции пуска и коммутации нагрузки и повышения надежности.за счет увеличения точности срабатывания, дополнительно содержит датчик, элемент совпадения,источник управляющего сигнала, интегратор, усилитель, два триггера Шмитта, ключ и два диода, пгхичем исполнительный орган выполнен на транзисторе, эмиттер которого через нагрузку, а коллектор через датчик тока подключены к клеммам источника питания, базо-эмиттерный переход соединен с выходом : упомянутого вьтрямителя, при этом к выходу датчика тока подключены входы интегратора и усилителя, выход каждого из которых через поспедовательно соединенные триггер Шмитта и диод соединен с первым входом элемента совпадения, другой вход которого подключен к выходу источника управляющего сигнала, а выход элемента соединен со Входом ключа, через выход которого к клеммам источника питания подключен вход генератора Роэра, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 417866. кл. Н 02 Н 3/08, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР ; 9 342257, кл. Н 02 Н 3/08, 1969 (npo-i|ТОТИП) .