Устройство защиты от токов однофазных коротких замыканий для автоматических выключателей

 

Изобретение относится к полупроводниковым устройствам защиты, устанавливае1 1ым в автоматических выключателях трехфазных сетей с глухозаземленной нейтралью. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Указанная цель достигается введением в устройство второго резистора 18, полевого транзистора 19, третьего 8 и четвертого 7 диода, благодаря чему обеспечивается достаточно мальй промежуток времени от моi мента начала однофазного к.з. до мо (Л мента возврата устройства в исходное состояние, то есть обеспечивается малый коэффициент возврата реле по времени . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (И1

А1 (5ó 4 Н 02 Н 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3858108/24-07 (22) 02.01.85 (46) 15. 11.86. Бюл. В 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) В.Л. Карась и В.Е. Райнин (53) 621.316.925(088.8) (56) Maier, Shimp, New Nolded Сазе

Circuit Brakers Have Easy Selection

of Continuou Current Rating.

Westinghous Engineering, July,1973..

Могилевский Г.В., Райнин В.Е., Гребенник В,И. Полупроводниковые аппараты защиты. М.: Энергия, 1980, с. 55. (54) УСТРОЙСТВО ЗАЦИТЫ ОТ ТОКОВ ОДНОФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к полупроводниковым устройствам защиты, устанавливаемым в автоматических выключателях трехфазных сетей с глухозаземленной нейтралью. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Указанная цель достигается введением в устройство второго резистора 18, полевого транзистора 19 третьего 8 и четвертого 7 диода, блаroäàðÿ чему обеспечивается достаточно малый промежуток времени от мо- д мента начала однофазного к.з. до момента возврата устройства в исходное состояние, то есть обеспечивается малый коэффициент возврата реле по вре- С мени. 1 ил.

1270823

Изобретение относится к полупроводниковым устройствам защиты, уста Мвливаемых в автоматических выключателях трехфазных сетей с глухозаземленной нейтралью.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства защиты.

На чертеже приведена схема устройства защиты.

Устройство содержит три трансформатора тока 1. Параллельно вторичной обмотке каждого трансформатора тока 1 включен измерительный резистор

2. Концы трех вторичных обмоток и трех резисторов 2 соединены в общую точку. Между началом вторичных обмоток каждого трансформатора тока 1 и инвертирующим входом операционного усилителя 3 включен фильтр токов нулевой последовательности, состоящий из резисторов 4. Часть схемы, состоящей иэ операционного усилителя 3, интегрирующего конденсатора 5, первого 6, четвертого 7, третьего

8 диодов и первого резистора 9 представляет собой реле с зависимой от тока выдержкой времени. Второй диод

10, конденсатор 11, резистор 12, операционный усилитель 13 и делитель напряжения на резисторах 14 и 15 представляет собой селектор импульсов по длительности. Конденсатор

RC-цепи 16, резистор RC-цепи 17, второй резистор 18 и полевой транзистор 19 обеспечивают разряд интегрирующего конденсатора 5 после окончания аварийного режима.

Устройство защиты работает следующим образом.

При отсутствии. в защищаемой сети

Оцнофазного короткого замыкания сигнал на выходе фильтра тока нулевой последовательности (резисторы 4), выделяемый из системы вторичных токов трансформаторов тока 1, значительно ниже тока смещения, подаваемого на инвертирующий вход операционного усилителя 3 с помощью резистора 9. При этом полярность выходного напряжения операционного усилителя 3 отрицательно, диод 6 закрыт, полевой транзистор 19 открыт и интегрирующий конденсатор 5 разряжен.

При возникновении в защищаемой сети однофаэного короткого замыкания на выходе фильтра нулевой последовательности (резисторы 4) выделяется ток нулевой последовательности, по

55 величине пропорциональной току однофаэного короткого замыкания. Если амплитудное значение этого тока превышает величину тока смещения, то в отрицательную полуволну в промежуток времени, пока ток нулевой последовательности превышает величину тока смещения, выходное напряжение операционного усилителя 3 меняет знак. При этом диод 6 открывается и начинается заряд интегрирующего конденсатора 5, причем скорость заряда интегрирующего кондейсатора 5 пропорциональна величине тока на выходе фильтра 4.

Одновременно конденсатор 16 быстро перезаряжается под воздействием выходного напряжения операционного усилителя 3 через переход затвор — исток полевого транзистора 19. Как только в отрицательную полуволну мгновенное значение тока нулевой последовательности становится ниже тока смещения, меняется полярность сигнала на входе операционного усилителя 3, а следовательно, и полярность выходного напряжения операционного усилителя 3. При этом на затворе полевого транзистора

19 устанавливается отрицательный потенциал, вызывающий эапирание полевого транзистора 19, вследствие чего предотвращается разряд интегрирующего конденсатора 5 в промежутке между двумя последующими отрицательными импульсами на входе операционного усилителя 3. Длительность запертого состояния полевого транзистора 19 обеспечивается параметрами

RC-цепи (резистором 17 и конденсатором 16). Максимальная длительность запертого состояния полевого транзистора 19 может определяться работой реле в условиях перемещающихся однофазных коротких замыканий и легко регулируются соответствующим подбором параметров RC-цепи (резистора 17 и конденсатора 16).

По мере заряда интегрирующего конденсатора 5 растет амплитуда положительных импульсов на выходе операционного усилителя 3. При этом всякий раз при появлении положительных импульсов на выходе операционного усилителя 3 закрывается диод 10 и перезаряжается конденсатор t1 через резистор 12, Дальнейшая работа происходит следующим образом. При наличии в сети тока однофазного короткого замыкания, превьппающего уставку, 0823 4 затвор полевого транзистора 19,вследствие чего некоторое время после окончания режима однофазного замыкания полевой транзистор 19 остается закрытым, а на конденсаторе 5 будет сохраняться заряд, полученный им в предыдущем режиме однофазного замыкания. Отрицательный потенциал на затворе полевого транзистора будет сохраняться в течение промежутка времени, пока по мере перезаряда конденсатора 16 через резистор 17 под воздействием источника +Еп и отрицательного выходного напряжения операционного усилителя 3 на затворе полевого транзистора установится положительный потенциал. При этом откроется полевой транзистор 19, а конденсатор.

5 разрядится по цепи резистор 18, сток-исток транзистора 19, диод 7.

Диод 8 необходим для предотвращения попадания тока разряда конденсатора

5 во входную цепь операционного усилителя 3. Параметры RC-цепи (16,17) выбраны таким образом, чтобы, с одной стороны, предотвратить появление положительного потенциала на затворе полевого транзистора между двумя последующими положительными импульсами на выходе усилителя 3 в режиме однофазного короткого замыкания и, с другой стороны, обеспечить достаточно малый промежуток времени от момента окончания режима однофазного короткого замыкания до момента возврата устройства защиты в исходное состояние, т.е. до момента, когда откроется полевой транзистор 19 и разрядится интегрирующий конденсатор 5.

Именно введением полевого транзистора 19, RC-цепи (16, 17), диодов

7 и 8 предлагаемое устройство защиты отличается от прототипа, где такой узел разряда интегрирующего конденсатора отсутствует, и, следовательно, не обеспечивается, в отличие от предлагаемого устройства, малый коэффициент возврата реле по времени.

127 когда частота положительных импульсов на выходе операционного усилителя 3 равна 50 Гц, каждый раз в отрицательную полуволну входного тока нулевой последовательности, сопровож- 5 дающуюся появлением положительного импульса на выходе операционного усилителя 3, величина напряжения, до которого заряжается конденсатор

11 за один импульс, определяется 10 амплитудой положительного импульса.

По окончании положительного импульса конденсатор 11 быстро переэаряжается под воздействием отрицательного выходного напряжения операцион- 15 ного усилителя 3. По мере роста амплитуды положительного импульса увеличивается величина напряжения, до которого успевает зарядиться конденсатор 1 за один импульс. Когда вели- 20 чина этого напряжения превысит величину напряжения на инвертирующем входе операционного усилителя 13, на его выходе появится положительный импульс, свидетельствующий о сраба- 25 тывании защиты. При появлении на входе операционного усилителя 3 тока небаланса тройной частоты при насыщении трансформаторов тока 1 соответственно уменьшится длительность З0 положительных импульсов на выходе операционного усилителя 3 и, следовательно, величина напряжения, до которого зарядится конденсатор 11, В результате этого положительных импульсов на выходе операционного усилителя 13 не будет, т.е. срабатывание защиты не происходит. Для быстрого возврата устройства защиты в исходное состояние после оконча- 40 ния режима однофаэного короткого замыкания необходимо разрядить интегрирующий конденсатор 5. Это осуществляется с помощью полевого транзистора 19 и RC-цепи (17 и 16). В мо-45 мент окончания режима однофазного короткого замыкания конденсатор 16 заряженный в предыдущем режиме однофазного замыкания от выходных положи" тельных импульсов усилителя 3 таким образом, что на.левой обкладке конденсатора 16 устанавливается положительный по отношению к правой обкладке потенциал. В момент окончания однофаэного короткого замыкания 55 на выходе усилителя 3 устанавливается отрицательный потенциал, который через конденсатор 16 передается на

Формула изобретения

Устройство защиты от токов однофазных коротких замыканий для автоматических выключателей, содержащее фильтр токов нулевой последовательности, подключенный к трансформаторам тока, установленным в полюсах

12708

Составитель К. Шилан

Техред В.Кадар

Редактор А. Гулько

Корректор M. Самборская

Заказ 6249!54 Тираж 612 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4

3 автоматического выключателя, выход фильтра токов нулевой последовательности подсоединен к инвертирующему входу операционного усилителя непосредственно, а к выходу указанного операционного усилителя — через интегрирующий конденсатор и первый диод, селектор импульсов по длигельности, первый вход которого является

:положительным полюсом источника 10 питания и через первый резистор соединен с выходом фильтра токов нулевой последовательности, второй вход через второй диод соединен с выходом операционного усилителя, а выход се- 1 лектора импульсов по длительности соединен с исполнительным органом,, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства путем увеличения коэффициента воз- щ врата по времени, в него дополнитель23 б но введены второй резистор, полевой транзистор, RC-цепь, а также третий и четвертый диоды, при этом сток полевого транзистора через второй резистор подключен к одной из обкладок интегрирующего конденсатора операционного усилителя, затвор полевого транзистора подключен к выходу операционного усилителя через конденсатор дополнительно введенной RC-цепи, резистор упомянутой RC-цепи подключен между первым входом селектора импульсов по длительности и затвором полевого транзистора, исток которого и анод четвертого диода подключены к общей точке схемы, к другой обкладке интегрирующего конденсатора подключены катод четвертого диода и анод третьего диода, а катод третьего диода подключен к инвертирующему входу операционного усилителя.