Устройство для максимальной токовой защиты с линейной время-токовой характеристикой срабатывания Советский патент 1983 года по МПК H02H3/08 H02H5/04 

Отсутствие учета охлаждения снижает точность контроля нагрева защищаемого объекта. Такое устройство не может быть использовано в сачестве защиты электроустановки, для кЬторой возможны режимы циклических кратковременных перегрузок. Действительно, если при кратковременной перегрузке . интегрирующий счетчик импульсов не успевает заполниться до полного объ ема и отключение не происходит, то при выходе из режима перегрузки пусковой орган, выключаясь, устанавливает интегрирующий счетчик импульсов в ноль. При этом теряется информация о нагреве защищаемого объекта, и при следующем цикле перегрузки устройство моделирует нагрев начиная с нуля, т.е без учета предьадущего режима. Учет предыдущего нагрева при неопределенной паузе между циклами пepeгpyJки возможно осуществлять только моделируя охлаждение защищаемого объекта.

Целью изобретения является увеличение точности контроля теплового режима путем моделирования процесса охлаждения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для максимальной тоКОВС5Й защиты с, линейной время-токовой характеристикой срабатывания дополнительно введены последовательно соединенные и ключевой элемент, таймер, второй регистр памяти и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, управляющие входы последнего поразрядно связаны через вто рой регистр памяти с разрядными выходами интегрирующего счетчика им-т пульсов, выполненного реверсивньам, вычитающий вход которого через ключевой элемент подключен к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход последнего и вход таймера подключены к выходу генератора импульсов стабильной частоты, выхо таймера подключен к управляющим входа м ключевого элемента и второго ре истра памяти.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 тока в напряжение, пусковой орган 2, генератор 3 импульсов стабильной частоты, счетчик импульсов 4, коммутатор 5, цифро-аналоговый преобразователь 6, орган сравнения нап жений 7, программируемый делитель частоты 8, первый регистр памяти 9, интегрирующий (реверсивный) счетчик импульсов 10, исполнительный орган 11, таймер.12, втррой регистр памяти 13, ключевой элемент 14, делитель 15 частоты с переменным коэффициентом деления.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 тока в напряжение формирует из контролируемого тока однополярное сглаженное напряжение, которое подводится, к входу пускового органа 2 и к одному из входов органа сравнения напряжений 7. В пусковом органе 2 это напряжение сравни5ается по величине с напряжением IJf, ,

.уставки срабатывания указанного органа, при срабатывании которого включаеся генератор 3 импульсов стабильной частоты, и с установочноговхода счетчика 4 импульсов снимается сигнал сброса в ноль. При этом счетчик тактируется импульсами с периодом TQ. Сигнал с генератора 3 импульсов стабильной частоты поступает на вход коммутатора 5, программируемого делителя частоты 8, таймера 12 и делителя частоты 15 с переменным коэффициентом деления. На другой вход программируемого делителя частоты 8 через п«рвый регистр памяти 9 приходит сигнал с выходов счетчика 4, импульсов, сигналы с выходов которого через цифраналоговый преобразователь также поступают на вход органа сравнения напряжений 7. При срабатывании последнего сигнал с его выхода поступает на управляющие входы коммутатора 5 и первого регистра памяти 9. Первый регистр памяти 9 сохраняет с этого момента код числа импульсов, поступивших на счетчик 4 импульсов. При этом коммутатор 5 переключается а счетчик 4 импульсов тактируется импульсами с новым периодом кТ и при заполнении импульсами до своего полного объема формирует сигнал на своем выходе, поступающий на суммирующий вход интегрирующего счетчика 10. Количество импульсов, суммированных счетчиком 10 за время (1) , пропорционально количеству тепла, выделенного за это время в защищаемом объекте при его нагреве током I. Моделирование процесса охлаждения производится периодическим уменьшением содержимого интегрирующего счетчика импульсов 10 по экспоненциальному закону. Поскольку значение экспоненциально убывающей функции на любом участке своего изменения становится в е(константа о si2,7,2) раз меньше своего началь ного значения за время t (t - постоянная времени), то периодическое уменьшение содержимого интегрирующего счетчика импульсов 10 в Е раз через равные промежутки времени Тр определяет экспоненциальный характер этого процесса при выполнении условия

Е (2)

Таймер 12 через равные промежутки времени Tg периодически включает второй регистр памяти 13 и открывает ключевой элемент 14 на время te«Te Через ключевой элемент 14 выход делителя 15 частоты с переменным коэффициентом деления оказывается присоединенным на это время к вычитающему входу интегриру рщего счетчиков импуль сов 10, Если к моменту очередного включения таймера 12 интегрирующий счетчик импульсов 10 заполняется -в J импульсами, то число S в виде двоичного кода фиксируется на управляющих, входах делителя 15 частоты с переменным коэффициентом деления вторым регистром памяти 13. Делитель 15 частоты с переменны коэффициентом деления осуществляет деление частоты импульсов, поступающих на его тактовый вход с выхода генератора 3 импульсов . стабильной частоты с периодом Т и выдает через открытый в интервале tg . ключевой элемент 14 на вычитакнций вход интегрирующего счетчика импульсов 10 непрерывный импульсный сигнал г„ аТо с периодом следования 0 д- , где а коэффициент пропорциональности. По окончании интервала tg ключевой элемент 14 закрывается, а количество 9 импульсов, вычтенных из содержимого интегрирукщёго счетчика импульсов 10 te оказывается равным -, т.е. TI Таким образом, с выключением таймер 12 в интегрирующем счетчике импуль сов 10 остается записанное новое число S импульсов S S - S Далее интегрирующий счетчик импуЛьсов 10 продолжает интегрировать импульсы, поступакиие на его суммирующий вход, начиная уже с числа S с последующим периодическим уменьше нием результата интегрирования по (3) и (4) для каждого нового числа записанных в счетчик импульсов 10. Поскольку относительное периодическ уменьшение Е результата интегр ррвания есть величина постоянная с яТ учетом Е -- (5 ) , то этот процесс л . € моделирует экспоненциально убывающую функцию. Величина коэффициента а или длительность интервала tg опр деляется по (2) и (5) конкретнЕтм зн чением постоянной времени охлаждени защищаемого объекта. Суммирование импульсов интегрирующим счетчиком .импульсов 10 моделирует процесс нагрева, а вычитание импульсов модели рует процесс охлаждения, задаваемая таймером 12 периодичность повторения циклов вычитания придает моделированию непрерывный -характер, а при одт новременном моделировании нагрера и охлаждения продолжительность интершала tg задается меньше минимальной; длительности периода следования им- : пульсов суммирования. Интегрирующий счетчик импульсов 10 заполняется импульсами, моделируя процессы нагрева и охлаждения защищаемого объекта, при любой нагрузке последнего, в том числе при нагрузке меньше номинальной. При работе защищаемого объекта с нагрузкой меньшей или равной номинальной он не перегревается и устройство згициты .не действу-; ет на отключение, поскольку интегрирукяций счетчик импульсов 10 не запол няется до конца, а его содержимое стабилизируется по мере интегригования вблизи некоторого..объема S S, когда количество импульсов, суммированных в очередном цикле моделирования нагрева, становится равным количеству импульсов, вычтенных в смежном цикле моделирования процесса охлаждения. Предложенное устройство позволяет увеличить точность контроля теплового режима путем моделирования процесса охлаждения. Формула изобретения Устройство для максимальной токовой защиты с линейной время-токовой характеристикой срабатывания по авт. св. № 907661, о.тличающееся тем, что, с целью увеличения точности контроля теплового режима путем моделирования процесса охлаждения/ в устройство дополнительно введены после- . довательно соединенные таймер и ключевой элемент, второй регистр памяти и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, управляющие входы последнего.поразрядно связаны через второй регистр памяти с разрядными выходами интегрирующего счетчика импульсов, выполненного реверсивным, вычитающий вход которого через ключевой элемент подключен к выходу делителя частоты с переменным коэффициентом деления, вход последнего и вход таймера подключены к выходу генератора импульсов стабильной частоты, выход таймера подключен к управляющим, входам ключевого элемента и второго регистра памяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 907661, кл. Н 02 Н 3/08, 1980.