Расцепитель максимального тока

 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам релейной защиты. Расцепитель состоит из датчиков тока, блока питания, выпрямителя, измерительного резистора, реле перегрузки, выходного каскада, исполнительного электромагнита и элемента выдержки времени, в которой входят семь резисторов, два диода, конденсатор, транзистор и переключатель. Расцепитель позволяет повысить селективность, исключить недопустимое увеличение выдержек времени при нарушении контактирования в контактах переключателя режимов работы. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам релейной защиты.

Известны устройства максимальной токовой защиты (расцепители максимального тока) для автоматических выключателей, например [1, 2] обеспечивающие защиту в зоне токов перегрузки с зависимой от величины тока выдержкой времени.

В эти устройствах не обеспечивается возможность перехода на независимую от тока выдержку времени, в том числе мгновенное срабатывание (с собственным временем отключения выключателя).

Выполнение этих функций обеспечивает устройство [3] принципиальная схема которого приведена в [4] и которое является наиболее близким к изобретению. Оно содержит датчики тока, выходы которых подключены к блоку питания и через выпрямитель к измерительному резистору, подключенному к входу реле перегрузки и первому входу элемента выдержки времени, второй вход которого подключен к выходу реле перегрузки, а выход к входу выходного каскада, выход которого подключен к исполнительному электромагниту, причем блок питания соединен с реле перегрузки, элементом выдержки времени и исполнительным электромагнитом, общие точки блока питания, измерительного резистора, реле перегрузки, элемента выдержки времени и выходного каскада общим проводом соединены между собой, элемент выдержки времени содержит времязадающий конденсатор, первый, второй, третий, четвертый и пятый резисторы, диод, первый и второй переключатели, первый вывод первого резистора является первым входом элемента выдержки времени, второй вывод первого резистора соединен с первыми выводами второго резистора и диода, второй вывод диода с первым выводом третьего резистора, первые выводы четвертого и пятого резисторов соединены с блоком питания, первый вывод конденсатора соединен с выходом реле перегрузки, входом выходного каскада и вторым выводом четвертого резистора, второй вывод второго резистора и первый (общий) контакт первого переключателя соединены с общим проводом, второй контакт первого переключателя соединен с вторым выводом конденсатора, первый (общий) контакт второго переключателя соединен с общей точкой конденсатора и четвертого резистора, второй контакт второго переключателя соединен с вторым выводом пятого резистора, а третий контакт второго переключателя соединен с вторым выводом третьего резистора.

При замыкании в первом переключателе первого и второго контактов устройство в режиме перегрузки отключает выключатель с выдержкой времени, а при их размыкании мгновенно. При замыкании во втором переключателе первого и второго контактов выдержка времени не зависит от величины тока перегрузки, а при замыкании первого и третьего контактов выдержка времени обратно пропорциональна величине тока перегрузки.

Нарушение контактирования замкнутых первого и второго контактов первого переключателя приводит к мгновенному отключению выключателя при токе перегрузки, что недопустимо в случаях, когда требуется обязательное обеспечение селективности в зоне токов перегрузки.

Независимая от тока выдержка времени при перегрузке обычно выбирается на порядок меньше зависимой от тока выдержки времени в зоне малых токов перегрузки, для чего в этом устройстве замыканием первого и второго контактов второго переключателя параллельно четвертому резистору подключается пятый резистор. Нарушение контактирования этих контактов приводит к недопустимому при больших токах увеличению независимой от тока выдержки времени при перегрузке.

Нарушение контактирования замкнутых первого и третьего контактов второго переключателя вместо зависимой от тока выдержки приводит к работе с независимой от тока выдержкой большой длительности, недопустимой при больших токах перегрузки.

Величина зависимой от тока выдержки времени при определенной кратности тока регулируется третьим резистором, который при независимой от тока выдержке времени отключен. Отсутствие регулировки независимой от тока выдержки времени ограничивает функциональные возможности устройства.

Целью изобретения является исключение потери селективности и недопустимого увеличения выдержек времени при нарушении контактирования в контактах переключателя режимов работы.

На фиг. 1 представлена структурная схема расцепителя максимального тока; на фиг. 2 структурная схема элемента выдержки времени, вариант.

Расцепитель содержит датчики 1 тока, выходы которых подключены к блоку 2 питания и через выпрямитель 3 к измерительному резистору 4, подключенному к входу реле 5 перегрузки и первому входу элемента 6 выдержки времени, второй вход которого подключен к выходу реле 5 перегрузки, а выход к входу выходного каскада 7, выход которого подключен к исполнительному электромагниту 8. Блок 2 питания соединен с реле 5 перегрузки, элементом 6 выдержки времени и исполнительным электромагнитом 8. Общие точки блока 2 питания, измерительного резистора 4, реле 5 перегрузки, элемента 6 выдержки времени и выходного каскада 7 проводом соединены между собой. Элемент 6 выдержки времени включает времязадающий конденсатор 9, первый 10, второй 11, третий 12, четвертый 13 и пятый 14 резисторы, первый диод 15, переключатель 16, шестой 18 и седьмой 19 резисторы, второй диод 20 и транзистор 21, а также второй транзистор 23, восьмой резистор 24.

Расцепитель работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии тока перегрузки реле 5 своим выходом шунтирует конденсатор 9 и вход выходного каскада 7. При появлении тока перегрузки напряжение на измерительном резисторе 4, пропорциональное величине тока, становится достаточным для срабатывания реле 5 перегрузки. Если контакты переключателя 16 не шунтируют переход эмиттер-база транзистор 21, транзистор 21 открыт, конденсатор 9, подключенный к резистору 13 и общему проводу, начинает заряжаться. После его заряда до некоторого опорного напряжения срабатывает выходной каскад 7, и исполнительный электромагнит 8 отключает с выдержкой времени выключатель 22.

Если контакты переключателя 16 шунтируют переход база-эмиттер транзистора 21, последний закрыт, в результате чего происходит отключение выключателя 22 без выдержки времени (мгновенно). Резистор 12 во всех случаях остается включенным в цепь заряда конденсатора 9 и может регулировать величину как зависимой, так и независимой от тока выдержки времени.

Если контакты переключателя 16 соединяют с общим проводом общую точку резисторов 14 и 19, отключение происходит с зависимой от тока выдержкой времени.

Если контактами переключателя 16 с общим проводом соединена общая точка резисторов 10 и 11, отключение происходит с независимой от тока небольшой, регулируемой резистором 12 выдержкой времени.

Ни в первом, ни во втором случае нарушение контактирования замкнутых контактов переключателя 16 не приводит к мгновенному отключению при токах перегрузки, так как транзистор 21 остается открытым.

В обоих случаях при нарушении контактирования в зоне малых токов перегрузки расцепитель работает с независимой выдержкой времени, а в зоне больших токов с зависимой от тока выдержкой времени. При любом нарушении контактирования исключается как ведущее к потере селективности мгновенное отключение, так и работа с выдержкой времени недопустимой длительности.

При установке переключателя в положение, когда соединены его первый и четвертый контакты, через пятый резистор может протекать значительный ток, что увеличивает потребление. В случае строго ограниченного энергопотребления этот недостаток может быть устранен введением второго транзистора и восьмого резистора.

На фиг. 2 в структурную схему введены второй транзистор 23 и восьмой резистор 24, соединение четвертого контакта переключателя 16 с вторым выводом пятого резистора 14 выполнено через переход база-коллектор транзистора 23, а с первыми выводами второго диода 20 и седьмого резистора 19 через переход база-эмиттер транзистора 23, база которого через восьмой резистор 24 соединена с общей точкой четвертого 13, пятого 14 и шестого 18 резисторов.

При установке переключателя 16 в положение, когда соединены его первый и четвертый контакты, транзистор 23 закрыт, ток через пятый 14 и седьмой 19 резисторы не протекает, а величина сопротивления восьмого резистора 24, по которому в этом случае протекает ток, может быть выбрана больше величины сопротивления пятого pезистоpа 14 в β раз (β коэффициент усиления транзистора 23), что снижает потребляемую мощность.

Таким образом, расцепитель наряду с расширением функциональных возможностей и упрощением конструкции при нарушении контактирования в контактах переключателя исключает потерю селективности и недопустимое при больших токах увеличение выдержки времени, что повышает надежность работы.

Формула изобретения

1. РАСЦЕПИТЕЛЬ МАКСИМАЛЬНОГО ТОКА для защиты от токов перегрузки, содержащий датчики тока, выходы которых подключены к входу блока питания и через выпрямитель к измерительному резистору, подключенному к первому входу реле перегрузки и первому входу элемента выдержки времени, второй вход которого подключен к выходу реле перегрузки, а выход к входу выходного каскада, выход которого подключен к первому выводу исполнительного электромагнита, выход блока питания соединен с вторым входом реле перегрузки, третьим входом элемента выдержки времени и вторым выводом исполнительного электромагнита, общие точки блока питания, измерительного резистора, реле перегрузки и выходного каскада общим проводом соединены между собой, элемент выдержки времени включает времязадающий конденсатор, пять резисторов, первый диод и переключатель, при этом первый вывод первого резистора является первым входом элемента выдержки времени, второй вывод первого резистора соединен с первыми выводами второго резистора и катодом первого диода, анод первого диода с первым выводом третьего резистора, первые выводы четвертого и пятого резисторов объединены и являются третьим входом элемента выдержки времени, первый вывод конденсатора соединен с выходом реле перегрузки, вторым выводом четвертого резистора и является выходом элемента выдержки времени, второй вывод второго резистора и первый (общий) контакт переключателя соединены с общим проводом, отличающийся тем, что в элемент выдержки времени дополнительно введены два резистора, второй диод и транзистор, при этом коллектор транзистора подключен к второму выводу конденсатора, эмиттер к общему проводу, база к второму контакту переключателя и первому выводу шестого резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу четвертого резистора, общая точка первого и второго резисторов соединена с третьим контактом переключателя, четвертый контакт переключателя соединен с вторым выводом пятого резистора, катодом второго диода и первым выводом седьмого резистора, анод второго диода соединен с анодом первого диода, второй вывод третьего резистора соединен с первым выводом конденсатора, второй вывод седьмого резистора с общим проводом.

2. Расцепитель п. 1, отличающийся тем, что в элемент выдержки времени дополнительно введены второй транзистор и восьмой резистор, причем четвертый контакт переключателя соединен с вторым выводом пятого резистора через переход база-коллектор второго транзистора, а с катодом второго диода и первым выводом седьмого резистора через переход база эммитер второго транзистора, база которого через восьмой резистор соединена с первым выводом пятого резистора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2