Устройство для токовой защиты сети переменного тока

 

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам токовой защиты. Содержит трансформаторы тока, выпрямитель, исполнительный блок защиты, тиристорный ключ, электромеханический исполнительный орган, р-n-р- и n-р-n-транзисторы, три конденсатора, четыре диода, стабилитрон и четыре резистора. Соединение элементов определенным образом обеспечивает упрощение и повышение надежности. 2 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам токовой защиты.

Известно устройство для токовой защиты от повреждений в сети переменного тока [1] , содержащее трансформаторы тока, выпрямитель, измерительные резисторы, накопительные конденсаторы, стабилизатор напряжения с симисторными ключами и исполнительный блок защиты из органа контроля тока, тиристорного ключа и катушки электромеханического исполнительного органа.

В этом устройстве ток через измерительные резисторы протекает независимо от коммутационного положения симисторных ключей стабилизатора, определяемого напряжением на накопительных конденсаторах. Следовательно, величина напряжения на измерительных резисторах может стать достаточной для срабатывания органа контроля тока и включения ключа, подающего напряжение на исполнительный орган, раньше, чем накопительные конденсаторы зарядятся до напряжения, достаточного для нормальной работы исполнительного органа, что снижает надежность устройства.

В реальной схеме устройства [1], описанной в [2], во избежание включения тиристора при напряжении на накопительном конденсаторе ниже допустимого уровня в схему введен узел контроля напряжения, содержащий резисторы, стабилитрон, транзисторы, диод, что усложняет устройство.

Рассмотренные недостатки в полной мере относятся и к устройству [3], наиболее близкому к предлагаемому. Схема этого устройства приведена на фиг. 1.

Оно содержит трансформаторы тока 1, выходы которых подключены ко входам выпрямителя 2, плюсовой вывод которого через первый диод 3, включенный в проводящем направлении, соединен с первым выводом первого (накопительного) конденсатора 4, первым входом питания исполнительного блока защиты 5 и первым выводом катушки электромеханического исполнительного органа 6, второй вывод которой соединен с первым выводом тиристорного ключа 7, второй (управляющий) вывод которого соединен с выходом исполнительного блока защиты 5, третий вывод тиристорного ключа 7 соединен со вторым входом питания исполнительного блока защиты 5, вторым выводом накопительного конденсатора 4 и первым выводом первого (измерительного) резистора 8, n-p-n-транзистор 9 со вторым резистором 10, шунтирующим его переход эмиттер - база, p-n-p-транзистор 11 с третьим резистором 12, шунтирующим его переход эмиттер - база, к эмиттеру которого подключен первый вывод второго конденсатора 13, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора 14 и анодом второго диода 15, цепочку из параллельно соединенных третьего диода 16 и третьего конденсатора 17, четвертый диод 18 и стабилитрон 19, минусовой вывод выпрямителя 2 соединен со входом управления исполнительного блока защиты 5 и вторым выводом измерительного резистора 8, первый вывод которого соединен с катодом второго диода 15, вторым выводом четвертого резистора 14, с эмиттером n-p-n-транзистора 9 и анодом стабилитрона 19, катод которого подключен к базе p-n-p-транзистора 11 и к аноду третьего диода 16, катод которого подключен к коллектору n-p-n-транзистора 9, база которого подключена к коллектору p-n-p-транзистора 11, эмиттер которого подключен к катоду четвертого диода 18, а анод четвертого диода 18 - к плюсовому выводу выпрямителя 2.

Как видно из схемы, ток через измерительный резистор 8 может протекать от плюсового вывода выпрямителя 2 через диод 3 и конденсатор 4 во время его заряда к минусовому выводу выпрямителя 2 или, когда конденсатор 4 зарядится и после пробоя стабилитрона 19 откроются транзисторы 11 и 9, от плюсового вывода выпрямителя 2 через диод 18, транзисторы 11, 9 к минусовому выводу выпрямителя 2.

Следовательно, как и в устройстве-аналоге [1] для надежной работы устройства [3] необходимо контролировать напряжение на накопительном конденсаторе 4 и блокировать исполнительный блок защиты 5, когда это напряжение недостаточно для надежного срабатывания исполнительного органа 6, что усложняет устройство.

Задачей, которую решает предлагаемое устройство, является повышение надежности и упрощение путем исключения возможности протекания тока через измерительный резистор при малых уровнях напряжения на накопительном конденсаторе.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для токовой защиты сети переменного тока, содержащем трансформаторы тока, выходы которых подключены ко входам выпрямителя, плюсовой вывод которого через первый диод, включенный в проводящем направлении, соединен с первым выводом первого (накопительного) конденсатора, первым входом питания исполнительного блока защиты и первым выводом катушки электромеханического исполнительного органа, второй вывод которой соединен с первым выводом тиристорного ключа, второй (управляющий) вывод тиристорного ключа соединен с выходом исполнительного блока защиты, третий вывод тиристорного ключа соединен со вторым входом питания исполнительного блока защиты, вторым выводом накопительного конденсатора и первым выводом первого (измерительного) резистора, n-p-n- транзистор со вторым резистором, шунтирующим его переход эмиттер - база, p-n-p-транзистор с третьим резистором, шунтирующим его переход эмиттер - база, к эмиттеру которого подключен первый вывод второго конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора и анодом второго диода, цепочку из параллельно соединенных третьего диода и третьего конденсатора, четвертый диод и стабилитрон, минусовой вывод выпрямителя соединен с первым выводом измерительного резистора, второй вывод которого соединен со входом управления исполнительного блока защиты, катодом второго диода, коллектором p-n-p-транзистора и анодом третьего диода, катод которого подключен к базе n-p-n-транзистора и катоду четвертого диода, анод которого подключен к аноду стабилитрона, катод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора, второй вывод четвертого резистора подключен к эмиттеру n-p-n-транзистора, коллектор которого подключен к базе p-n-p-транзистора, а эмиттер p-n-p- транзистора подключен к плюсовому выводу выпрямителя.

Схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 2.

Оно содержит трансформаторы тока 1, выходы которых подключены ко входам выпрямителя 2, плюсовой вывод которого через первый диод 3, включенный в проводящем направлении, соединен с первым выводом первого (накопительного) конденсатора 4, первым входом питания исполнительного блока защиты 5 и первым выводом катушки электромеханического исполнительного органа 6, второй вывод которой соединен с первым выводом тиристорного ключа 7, второй (управляющий) вывод тиристорного ключа 7 соединен с выходом исполнительного блока защиты 5, третий вывод тиристорного ключа 7 соединен со вторым входом питания исполнительного блока защиты 5, вторым выводом накопительного конденсатора 4 и первым выводом первого (измерительного) резистора 8, n-p-n-транзистор 9 со вторым резистором 10, шунтирующим его переход эмиттер - база, p-n-p-транзистор 11 с третьим резистором 12, шунтирующим его переход эмиттер - база, к эмиттеру которого подключен первый вывод второго конденсатора 13, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора 14 и анодом второго диода 15, цепочку из параллельно соединенных третьего диода 16 и третьего конденсатора 17, четвертый диод 19 и стабилитрон 19. Минусовой вывод выпрямителя 2 соединен с первым выводом измерительного резистора 8, второй вывод которого соединен со входом управления исполнительного блока защиты 5, катодом второго диода 15, коллектором p-n-p-транзистора 11 и анодом третьего диода 16, катод которого подключен к базе n-p-n-транзистора 9 и катоду четвертого диода 18, анод которого подключен к аноду стабилитрона 19, катод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора 4, второй вывод четвертого резистора 14 подключен к эмиттеру n-p-n-транзистора 9, коллектор которого подключен к базе p-n-p-транзистора 11, а эмиттер p-n-p-транзистора 11 подключен к плюсовому выводу выпрямителя 2.

При появлении тока в защищаемой сети появляется ток на выходах трансформаторов тока 1, который через выпрямитель 2 и диод 3 заряжает накопительный конденсатор 4. Пока напряжение на конденсаторе 4 ниже напряжения пробоя стабилитрона 19, транзисторы 9 и 11 закрыты. При пробое стабилитрона открываются транзисторы 9 и 11, ток проходит от трансформаторов 1 через выпрямитель 2, транзистор 11 и измерительный резистор 8. Если напряжение на резисторе 8 превышает заданную уставку, срабатывает исполнительный блок защиты 5, открывается тиристорный ключ 7, электромеханический исполнительный орган 6 отключает выключатель защищаемой сети. Конденсатор 13 через резистор 14, диод 16 и конденсатор 17 поддерживает транзисторы в открытом состоянии. По мере разряда конденсатора 13 транзисторы закрываются, ток от трансформаторов 1 подзаряжает конденсатор 4, после подзаряда которого вновь пробивается стабилитрон 19, открываются транзисторы 9, 11 и процесс повторяется. Диоды 15, 16, 18 служат для разделения цепей.

Как видно из рассмотрения работы устройства, напряжение на измерительном резисторе 8 появляется после полного заряда накопительного конденсатора 4. Это исключает необходимость введения специального узла, контролирующего напряжение на конденсаторе 4 и блокирующего исполнительный блок защиты 5 при малых напряжениях.

Таким образом, предлагаемое устройство решает поставленную задачу - упрощает схему путем исключения необходимости специального узла для контроля напряжения на накопительном конденсаторе и блокировки исполнительного блока защиты и повышает надежность.

Источники информации 1. А.С. СССР N 1267522, H 02 H 3/08, 1986 г.

2. Блоки полупроводниковые серии БПР11 и БПР22 максимального расцепителя. Техническое описание ИГПН.656111.004ТО.

3. А.С. СССР N 1599930, кл. H 02 H 3/08, 1990 г.

Формула изобретения

Устройство для токовой защиты сети переменного тока, содержащее трансформаторы тока, выходы которых подключены ко входам выпрямителя, плюсовой вывод которого через первый диод, включенный в проводящем направлении, соединен с первым выводом первого (накопительного) конденсатора, первым входом питания исполнительного блока защиты и первым выводом катушки электромеханического исполнительного органа, второй вывод которой соединен с первым выводом тиристорного ключа, второй (управляющий) вывод тиристорного ключа соединен с выходом исполнительного блока защиты, третий вывод тиристорного ключа соединен со вторым входом питания исполнительного блока защиты, вторым выводом накопительного конденсатора и первым выводом первого (измерительного) резистора, n-p-n- транзистор со вторым резистором, шунтирующим его переход эмиттер - база, p-n-p-транзистор с третьим резистором, шунтирующим его переход эмиттер - база, к эмиттеру которого подключен первый вывод второго конденсатора, второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого резистора и анодом второго диода, цепочку из параллельно соединенных третьего диода и третьего конденсатора, четвертый диод и стабилитрон, отличающееся тем, что минусовой вывод выпрямителя соединен с первым выводом измерительного резистора, второй вывод которого соединен со входом управления исполнительного блока защиты, катодом второго диода, коллектором p-n-p-транзистора и анодом третьего диода, катод которого подключен к базе n-p-n-транзистора и катоду четвертого диода, анод которого подключен к аноду стабилитрона, катод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора, второй вывод четвертого резистора подключен к эмиттеру n-p-n-транзистора, коллектор которого подключен к базе p-n-p-транзистора, а эмиттер p-n-p-транзистора подключен к плюсовому выводу выпрямителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2