Устройство для сигнализации об аварийном состоянии трехфазной сети переменного тока Советский патент 1981 года по МПК G01R19/165 H02H3/04 

Изобретение относится к области автоматики, контрольно-измерительной техники. По основному авт. се. W 790058 известно устройство для сигнализации содержащее трансформаторы тока с дву мя вторичными обмотками, первичные обмотки которых включены в фазы сети выпрямители, логические элементы И, выполненные на транзисторах, фильтры низкой частоты и пороговые элементы НЕ по количеству фаз сети соответственно, блок выборки два из трех, блок резисторов, два 0-триггера и индикатор. При этом блок резисторов сострит из трех резистивных.звезд, которые подключены параллельно к фазам сети. Нулевые точки каждой звезд заземлены. Первые вторичные обмотки трансформаторов -тока включены между эмиттером и базой первых транзисторо соответствующих элементов И, вторые вторичные обмотки первого, второго и третьего трансформаторов тока включены между эмиттером и базой вторых транзисторов соответственно второго, третьего и первогб элементов И. Параллельно заземляющим резисторам подключены входы выпрямителей, выходы которых через последовательно уста|новленные фильтры низкой частоты и элементы НЕ включены между эмиттером и базой третьих транзисторов элементов И соответственно. : Выходы элементов И через пороговые элементы подключены к входам блока выборки два из трех, подключенного к первому входу индикатора. Выход первого элемента И соединен с S-входом, а выход второго элемента И с R-гвходом первого D-триггера. Q-выход первого D-триггера и выход третьего .элемента И подключены к DC-входам второго О-триггерй соответственно, а прямой и инверсный 0.-выходы второго D-триггера соединены с вторым и третьим входами индикатора II Известное устройство позволяет ав томатически контролировать целостность фаз, наличие токов допустимой 8ел(чины 8 фазах, чередование питания фаз, а также сопротивпеиие изоляции фаз относительно земли. При на личии в контролируемой сети аварийного режима устройство сигнализирует о неисправности. В основу его.работы заложен принцип выделения электричетких сигналов с выходов элементов И и использования их длй преобразования и управления индикатором. Сигналы на выходах элементов И по йаляются при совпадении во времени входных сигналов элементов И. При этом чувствительность устройства к наличию токов в фазах определяется минимально допустимой длительностью импульсов с выходов элементов И, при которой пороговые элементы срабатывают, а диапазон возможного уменьшения токов в фазах относительно номинальной величины-разницей длительности импульсов при номинальном токе в фазах минимально допустимой дли тельности. В известном устройстве максимально возможная длительность указанных импульсов не превышает одной шестой периода сигналов с выходов трансформаторов тока, что ограничивает возможность использования его в трехфазной сети, токи фаз которой в про цессе работы оборудованияизменяются в большом диапазоне, например, на один порядок. Кроме того, при использовании та кого устройства для контроля питания оборудования, номинальному режи му работы которого предшествует режим разгона, например, трехфазных двигателей, уменьшаются пусковые то ки за счет дополнительного падения напряжения на первичных обмотках трансформаторов тока и, как следствие, увеличивается время разгона. Указанные выше недостатки ограничивают функциональные возможности уст ройства. Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей устройства. Цель достигается тем, что в устройстве для сигнализации об аварийном состоянии трехфазной сети переменного тока к безам первых транзис торов элементов И подключены начала первых вторичных обмоток и к базам вторых транзисторов этих же элементов - коии,ы вторых вторичных обмоток соответствующих трансформаторов тока, а параллельно вторичным обмоткам трансформаторса тока установлены дополнительно двуханодные стабилитроны«На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы электрических сигналов. Устройство для сигнализации(фиг.1) содержит трансформаторы тока 1,2,3, элементы И ,5,6, блок резисторов 7, содержащий три резистивные звезды 8,9,10, нулевые точки которых через резисторы 11, 12, 13 заземлены, выпрямители 14, 15, 16, фильтры низкой частоты 17, 18, 19, элементы НЕ 20, 21, 22 пороговые элементы 23, 2, 25, блок выборки два из трех 26, два триггера 27 и 28 и индикатор 29. Параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока 1,2,3 установлены двуханодные стабилитроны 30, 3, 32, 33, 3, 35 соответственно. Устройство работает следующим образом. При целостности фаз сети и наличии токов в фазах сигналы со вторичных обмоток трансформаторов тока 1,2,3 поступают на входы элементов И. При этом на первый вход подается сигнал с выхода одного трансформатора, например первого; неинвертированный по отношению к сигналу в первичной обмотке этого трансформатора, а на второй вход - инверсный сигнал с выхода соседнего трансформатора, например второго (см. фиг. 2а, 26, 2в, где инверсные сигналы показаны пунктиром) , Это обеспечивается тем, что к базам первых транзисторов элементов И подключены начала, а к базам вторых транзисторов этих же элементов - концы вторичных обмоток трансформаторов тока соответственно. В результате сигналы на первых и вторых входах элементов И совпадают во времени в интервале равном одной третьей периода (120 эл.град.). Одновременно с этим при отсутствии замыкания фйз сети на корпус с выходов элементов НЕ 20, 21, 22 сигналы в виде постоянных напряжений прикладываются между эмиттером и базой третьих транзисторовэлементов И 4, S, 6 соответственно. В результате на 5 выходах элементов И за смет совпадения сигналов во времени на входах пр сутствуют импульсы Х,У,2(см.фиг.2г, 2д,2е),которые поступают на входы по роговых элементов соответственно 23, 25. Пороговые элементы посредством блока выборки два из трех 26 переводят индикатор 29 в состояние, при котором он сигнализирует о наличии токов и целостности фаз сети. При обрыве одной из фаз на выходах двух из трех элементов И, а также на выходах двух из трех пороговых элементов сигналы отсутствуют, flp-i этом индикатор 29 сигнализирует о неисправности в сети. При уменьшении токов в фазах за допустимые пределы индикатор также сигнализирует о неисправности, поскольку уровни си1- налов на входах пороговых элементов недостаточны для их срабатывания.При замыкании фаз сети на корпус, а также при уменьшении за допустимые пределы сопротивления изоляции фаз на заземляющих резисторах 11, 12, 13 выделяются сигналы, которые через вы прямители 14, 15, 16 и фильтры низко частоты 17, 18, 19 поступают на вход элементоз НЕ 20, 21, 22, которые сни мают сигналы с соответстаующих входо элементов И. При этом импульсы на вы ходах всех трех элементов И отсутствуют и индикатор 29 также сигнализирует о неисправности. При наличии до пустимой величины токов в фазах и от . сутствии замыкания фаз на корпус импульсные последовательности X, У, Z с выходов элементов И 4, 5, 6 подаются на О-триггеры 27, 28. Неправильное чередование фаз обнаруживается О-триггером 28. Чередованию фаз А,В,С (см.фиг.2) соответствует последовательности импульсов X, У, Z с выходов элементов И 4, 5, 6.. Импульс X устанавливает высокий потенциал посредством О-триг гера 27 на Огвходе D-триггера 28, но затем импульс У возвращает его к низкому уровню. После этого импульс Z переносит низкий потенциал с О-входа на Q-выход, в результате повышается потенциал на Q-выходе (инверсном) D-триггера 28. Чередованию фаз ВАС соответствуют импульсные последовательности yXZ, При этом невысокий потенциал устанавливается на прямом О.-выходе и низкий потенциал на инверсном 0-выходе О-триггера 28. Потенциалы с выходов D-триггера 28 b используются для управления индикатором. Поскольку первичные обмотки трансформаторов тока включены в фазы сети последовательно, то при на-, личии токов 3 фазах, на этих обмотках подает дополнительно напряжение, что вызыаает уменьшение напряжения сети на нагрузке. Особенно это сказывается в пусковом режиме оборудования, т.е. при разгоне, что увеличивает время разгона. Для уменьшения этого влияния на режим работы оборудования в предлагаемом устройстве параллельно вторичным обмоткам, транс-, форматоров тока установлены элементы с явно выраженной нелинейностью двуханодные стабилитроны 30, 31, 32, 33, 34, 35, которые ограничивают в режиме разгона падения напряжений, в пересчете через коэффициент трансформации, на первичных обмотках трансформаторов тока. Таким образом, в результате подключения начал первых вторичных обмоток к базам первых транзисторов элементов И и к базам вторых транзисторов этих же элементов концов вторых вторичных обмоток соответствующих трансформаторов тока, чувствительность устройства к наличию токов в фазах увеличилась по сравнению с известным устройством в два раза, а введение в устройство двухаНодных стабилитронов позволило ограничить влияние устройства на пусковой режим работы оборудования, что в целом расширило функциональные возможности устройства и область его применения. Формула изобретения Устройство для сигнализации об аварийном состоянии трехфазной сети переменного тока по авт. св. №790058, тличающееся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей, в нем к базам первых транзисторов элементов И подключены начала первых вторичных обмоток и к базам вторых транзисторов этих же элементов- - концы вторых вторичных обмоток соответствующих трансорматоров тока, а параллельно вторичным обмоткам трансформаторов токов установлены дополнительно двуханодные стабилитроны. Источни ки информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 79С058, кл. Н 02 Н 7/08, 1977. к fuz. I