Устройство для максимальной токовой защиты потребителя

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ, содержащее формирователь выпрямленного на . пряжения, пропорционального току по требителя, последовательно с ним включенньй пусковой орган, преобразователь напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов, последовательно включенные делитель частоты инпульсов с постоянным коэффициентом деления и счетчик импульссов, дешифратор , последовательно включенные элемент И и выходной триггер, причем элемент И своими входами подключен соответственно к ,выходу старшего разряда дешифратора и неинвертирующему выходу пускового ор1:ана, отличающееся тем, что, с целью расширения области использования для потребителя, работающего в повторнократков1земенном режиме, в него дополнительно введены по числу выходов дешифратора две группы элементов И, группы резистивных делителей напряжения , подключенные к выходам дешифратора , и логический ключ, входы которого подключены к выходу преобразователя напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов и к неинвертирующему выходу пускового органа, а выход подключен к входу импульсного счетчика, вьтолненного двоичным реверсивным , при этом шины Сложение и Вычитание счетчика подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему выходам пускового, ор-. гана, элементы И первой группы под (Л ключены своими входами к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика и неинвер-Тирукядему выходу, пускового органа, а элементы И второй группы - к нулевым выходам соответствуннцих разрядов счетчика и инвертируницему выходу пускового органа, 05 а элементы И второй группы - к нулео вым выходам соответствующих.разрядов счетчика и инвертирующему выходу пус (Х кового органа, выходы элементов И 00 первой и второй групп подсоединены к одному входу дешифратора, при этом выходы резистивных делителей напряжения подсоединены к преобразователю напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов.

„„SU,,116 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5l) Н 02 Н 3,08

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЫЬЯБОТИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3389319/24-07 (22) 05.02.82 .(46) 07.06.85. Бюл. N - 21 . (72) Л.И.Дик, Е.Н.Долбешкин, В.С.Павлов и А.И.Тарасов (53). 621.316.915(088.8) (56) Нагревостойкие полупроводниковые расцепители выключателей серии

А3700. - Информэнерго, "Электротехническая промышленность". Сер. "Аппараты низкого напряжения", вып.8(75), 1978, с. 6.

Авторское свидетельство СССР

-У 605283, кл. Н 02 Н 3/08, 1978. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ

ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ, содержащее формирователь выпрямленного напряжения, пропорционального току потребителя, последовательно с ним включенный пусковой орган, преобразователь напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов, последовательно включенные делитель частоты импульсов с постоянным коэффициентом деления и счетчик импульссов, дешифратор, последовательно включенные

" элемент И и выходной триггер, причем элемент И своими входами подключен соответственно к,выходу старшего разряда дешифратора и неинвертирующему выходу пускового органа, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования для потребителя, работающего в повторнократковременном режиме, в него дополнительно введены по числу выходов дешифратора две группы элементов И, группы резистивных делителей напряжения, подключенные к выходам дешифратора, и логический ключ, входы которого подключены к выходу преобразователя напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов и к неинвертирующему выходу пускового органа, а выход подключен к входу импульсного счетчика, выполненного двоичным реверсивным, при этом шины "Сложение" и "Вычитание" счетчика подключены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему выходам пускового органа, элементы И первой группы подключены своими входами к единичным выходам соответствующих разрядов счетчика и неинвертирующему выходу, пускового органа, а элементы И второй группы — к нулевым выходам соответствующих разрядов счетчика и инвертируюшему выходу пускового органа, а элементы И второй группы — к нулевым выходам соответствующих. разрядов счетчика и инвертирующему выходу пускового органа, выходы элементов И первой и второй групп подсоединены к . ссс одному входу дешифратора, при этом выходы резистивных делителей напряжения подсоединены к преобразователю напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов.

1160498

Изобретение относится к релейной защите электроэнергетических обьектов, а именно к бесконтактным устройствам максимальной токовой защиты с зависимой выдержкой времени от недопустимой продолжительности токовых перегрузок, и может быть использовано в цепях питания потребителей, работающих в повторно-кратковременном форсированном режиме с различной про- Е должительностью включения.

Цель изобретения — расширение области использования устройства путем обеспечения эффективной защиты электрооборудования в зоне токов перегрузки,не только при однократной длительной перегрузке,но и при повторнократковременном режиме возникновения ,перегрузки с различной продолжительностью включения.

На фиг. 1 представлена блок-схема: предлагаемого устройства; на фиг.2— .графики изменения напряжений входного сигнала (<), управляющего сигнала (<) и график зависимости числа нм25 пульсов, записанных в счетчике, и температуры защищаемого электрообору" дования от времени (L).

Устройство содерлйт формирователь

1 выпрямленного напряжения, пропорционального току (например, выпрямитель с КС-фильтром), пусковой орган

2, выполненный, например, в виде триггера Шмитта с потенциапьньяи выходом, преобразователь 3 напряжения 35 в пропорциональную ему частоту импульсов, двоичный реверсивный m-разрядный счетчик 4, дешифратор 5, m логических элементов И б и 7 первой группы, .ш логических элементов И 8 и 40

9 второй группы, резисторы 10-14, образующие резистивные делители напряжения 10, 14, 11,14 12,14, 13,14, имеющие, например, в данном случае, общую среднюю точку и подключенные.к 45 выходам дешифратора 5, логический ключ И 15, логический элемейт И 16, делитель 17 частоты импульсов с постоянным коэффициентом деления, пусковую цепь 18 (например, дифференци- 56 рующая RC-цепь), раздельные диоды

19 и 20, логический элемент И 21 блокировки выхода и вы содной триггер 22. .Шины "Сложение" и "Вычитание" реверсивного счетчика 4 подключены со- $5 ответственно к неинвертирующему и ин вертирующему вйходам пускового органа 2 единичный выход 23 каждого разряда счетчика 4 и неинвертнрующий выход пускового органа 2 подключены к соответствующему логическому элементу И первой группы, а нулевой выход

24 счетчика и инвертирующий выход пускового органа — к соответствующему логическому элементу И второй группы, причем выходы логических элементов И первой н второй групп, подключенных к одному н тому же разряду счетчика, подсоединены к одному входу дешифратора 5, общая точка резисторов 10-14, т.е. выходы резистивных делителей 10, 14-13,14, подключена к входу преобразователя 3 напряжения в пропорциональную ему частоту импульсов. Логический ключ И 15 и логический элемент И 16 предназначены для прохождения.импульсов преобразователя 3 на вход счетчика 4 либо непосредственно, либо через делитель 17 частоты импульсов соответственно.

Пусковая цепь 18 предназначена для формирования первого импульса записи в счетчик в момент возникновения перегрузки или первого импульса считывания при переполнении счетчика. Выходной триггер 22 подключен к выходу старшего разряда (Н) дешифратора 5 через логический элемент И 21 блокировки выхода.

Дпя обеспечения правильной работы устройства необходимо, чтобы резистор, подключенный к выходу младшего разряда дешнфратора, имел более низкое сопротивление.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал "1" датчиков тока преобразуется формирователем 1 в выпрямленное и сглаженное напряжение U+,, пропорциональное току в защищаемой сети и поступающее на вход пускового органа 2. На второй вход последнего подано опорное напряжение U задающее порог срабатывания. При отсутствии тока форсировки и отсутствии информации в счетчике 4 схема находится в исходном состоянии: U> (U на неинвертирумцем выходе пускового органа 2, иа выходе преобразователя

3, на единичных выходах 23 всех разрядов счетчика 4, всех .логйческих элементов И 6 и 7 первой группы, на выходах дешифратора 5 имеется логический сигнал "0",(напряжение отсутствует), и, следовательно, напряжение, снимаемое с резистора 14, так- з 1160 же равно О. При этом на нулевых выходах 24 всех разрядов счетчика и нц .!инвертирующем выходе пускового орга на 2 имеется логический сигнал "1", поэтому на выходах всех логических элементов И 8 и 9 второй группы также имеются -сигналы "1", поступающие на все входы дешифратора 5, что приводит к появлению сигнала "1" на последнем выходе дешифратора, Однако 10 этот сигнал не проходит на выходной триггер 22, ввиду того, что на второй вход логического элемента И 21 блокировки выхода подан сигнал "О" с неинвертирующего выхода пускового органа 2.

На фиг.2а даны эпюры напряжения входного сигнала U „. Соответствующие этому сигналу эпюры управляющего напряжения У„ нa входе преобразовате- 20 ля Зпредставлены на фиг.2 .Как видно из фиг.2,в исходномсостоянии информация,запасенная в.счетчик 4,т.е. число записанных импульсов п, равна О.

При подаче тока форсировки U „ о

U„ ° При этом на неинвертирующем выходе пускового органа 2 появляется логический сигнал "1", поступающий на шину "Сложение" импульсного счет- чика 4, на входлогического ключа И15 и входы логических элементов И б и 7 первой группы, пусковая цепь 18 формирует импульс, поступающий на вход счетчика 4, а на выходах всех логических элементов И второй группы З5 появляется логический сигнал "О". Запись первого импульса в счетчике 4 сопровождается появлением на единичном выходе первого разряда счетчика логического сигнала "1", поступаю- 40 щего на вход первого логического элемента И 6 первой группы. На выходе этого элемента также появляется сиг. нал "1", поступающий на вход дешифратора 5, что приводит к тому, что на первом выходе дешифратора появляется сигнал "1" в виде напряжения U, которое подается на резистивный делитель напряжения, состоящий из резисторов 10, 14. Выходное напряжение

Π— "а этого делителя, равное

10 14 подается на вход преобразователя 3 .

Выходной импульс преобразователя 3, появляющийся через промежуток време- 55 ни, определяемый напряжением UA, через логический ключ 1 5 поступает на вход счетчика 4 .

498 4

Запись второго импульса в счетчи- ке 4 приводит к появлению логического сигнала "1" на втором выходе дешифратора 5 и подаче на вход преобразователя 3 напряжения 1 ц + р

11 т R,„>R, vo U z7 Н следовательно, появление выходного импульса преобразователя 3 происхо .дит через больший промежуток времени.

В дальнейшем поступление импульсов с выхода преобразователя 3 на счетчик

4 в режиме ".Сложение", т,е. в режиме форсировки, вызывает увеличение записанной в счетчике информации, поступающей в двоичном прямом коде на дешифратор, что сопровождается последовательным появлением сигнала

1! 11

1 на выходах все более старших разрядов дешифратора и подаче напряжения управления на преобразователЬ

3 все более низких уровней. Это приводит к тому, что запись информации происходит с замедляющимся темпом до момента, когда все разряды счетчика .4 не переведены в состояние "1".При соответствующем выборе сопротивлений резисторов 10-13 на вход преобразователя 3 подаются напряжения U, при которых выходные импульсы этого преобразователя производят запись информации в счетчике 4 с темпом нагрева ния защищаемого электрооборудования при заданном токе формировки, а изменение во времени числа импульсов, записанных в счетчике 4, представляет ступенчатую временную зависимость п=Й, (t), приближающуюся к экспоненци.альной характеристике процесса нагревания электрооборудования

T=T (1-е 4), г,е Т вЂ” температура

T> — максимально допустимая температура электрооборудования (при заданном токе форсировки); — постоянная времени нагревания; — время; е — основание натуральных логарифмов (е=2,71828...), При уменьшении тока в защищаемой сети ниже установки срабатывания (т.е. при U,„ (U„) в момент времени на неинвертирующем выходе пускового органа 2 сигнал "1" исчезает, а появляется на инвертирующем выходе. Счетчик 4, в котором записано M

1160498 6

Ь

Вь и рудо ани такие", а на входы логического эле- . альная зависимость процесса охлаждемента И 16 и логических элементов И 8 ния электрооборудования Т=Т е 4;» где и 9 второй группы подается логический „ — постоянная времени охлаждения, сигнал 1 . Ри этом

«1« ° П м на выходе эле- 5 дополняет экспоненту нагревания.при ментов второ группы, и у пы на входы Ko- : =9 до величины T для любого мон торых подается сигнал «1« с нулевых мента времени, получаем, что изменевыходов счетчика, появ являются сигналы ние во времени числа импульсов, зак 4 «В«1« ступающие на соответствующие писанных в счетчике 4 в режиме Выпо

« входы дешифратора 5 1Е читание, представляет ступенчатую

Следовательно на входы дешифра- временнУю зависимость пй».(Г)» пРиближающуюся к экспоненциальной характора подается инверсное значение код И Это при теРнстике пРоцесса охлаждениЯ.

:да числа И, т.е. число И-И. то приПри повторной токовой перегрузке во нт к тому что сигнал 1 на выИ счетчик 4 переводится в режим «Сложехо е И ешиф aiopa 5 исчезает, а поние", и происходит его заполнение с является на выходе Н-И. Соответственучетом информации, соответствующей температурному режиму защищаемого обоаваемый на п еобразователь 3. Вы- температ рудования, нагретого током перегрузки хо ной имп льс преобразователя 3, 26 предыдущих циклов н остывающего во появляющийся через промежуток времевремя пауз между включениями. ни, обратно пропорциональный напряжению 0 вычитает «1« из числа И» . При длительной перегрузке счетчик жению записанного в счетчике, т.е. в счет- „заполняется импульсами, пос у ю чч ике записано число И-1 импульсов.

25 ми с выхода преобразователя 3 до моИнфоРмациЯ об этом, представленнаЯ в мента переполнения счетчика, т.е. инверсном значении кода в вире чис- п=и. Сигнал переполнения проходит . ла Ы-(И-1), снимаемого с нулевых вы- на выходной триггер 22, который вы.ходов счетчика, подается на вход де- дает сигнал на отключение защитного, шифРатора 5» m"о пРиводи oaa a anaapava. Температура защищаемого нию сигнала «1« на выходе И-(И+1) со ® оборудования при этом в момент врееДнего старшего РазрЯДа ДешифРатоРа мени » „„ достигает максимально дореднего н уменьшению напряжения на входе пустимого значения Т После отключепреобразователя 3 до величины Ue- м+4» ния счетчик 4 р д

4 пе ево ится в режим так как R„ „, (К„, „ . В дальнейшем «Вычитание« (О»,,(Пи), пусковая цепь поступление импульсов с выхода преоб- ЭЗ 18 формирует импульс, который постуразователя 3 на счетчик 4 в режиме пает на вход счетчика и переводит

"Вычитание", т.е. при отсутствии пе- его в состояние И-1 а на вход дешифРегрузки, вызывает уменьшение запи- ратора 5 подается число «1 -, предсанной в счетчике информации, по у ставляющее собой инверсное значение пающей в инверсном значении кода на .4 кода числа М-1. Дальнейший процесс дешифратор, что ф 5 сопровождается по считывания информации после отключеследовательным появлением сигнала, ния производится аналогично описанно"1« на выходах все более старших раз- му режиму 0 „< U„ до момента появлерядов дешифратора ф и подачей напряже- ния сигнала «О« на всех единичных ния управления на преобразователь 3 4 выходах счетчика, когда схема возвравсе более низких уровней. Это приво- щается в исходное состояние. дит к тому что считывание информа»

tt ции происходиг с з с замедляющимся тем" График зависимости числа импульпом до момента; к огда все разряды сов и записанных в счетчике 4, от

» счетчика 4 не перевед едены в состояние > времени t и график зависимости темпе-, «0 Учитывая, что сопротивления ре- ратуры Т защищаемого оборудования от. зисфоров — дел

10-13 елителей напряжения времени t для рассматриваемого повыбраны таким о р зо б азом что обеспечи-, вторно-кратковременного режима вклювают в режиме ожение

«Сл ение" достаточно чения тока форсировки представлен на близкое при лиже б ижение изменения во вре-Я фиг.2 . Так как в большинстве случамени числа импульсов, з в записанных в ев Ч н, то импульсы преобразова« tt счетчике, к экспоненци нциальной зависи- .теля 3 поступают s режиме Вычитание мости процесса нагрев вания электрообо- на вход счетчика 4 через логический

7 11б0498 8 элемент И 16 и делитель 17 частоты что приводит к замедлению процесса импульсов с постоянным коэффициентом считывания импульсов в сравнении с деления, соединенные последовательно, процессом записи.

1160498

Составитель Л.Анисимова

Редактор К.Панн ТехредМ.Гергелв Корректор С.Черни

Заказ 3831/51 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З, Рауыская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4