Устройство защитного отключения при замыкании на землю контактной сети постоянного тока с силовым управляемым выпрямителем и прерывателем отпирающих импульсов в цепи управления

 

О и и С А н и Е (il) 6oo646

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советский

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.12.75 (21) 2301093/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.78. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 04.04.78 (51) М. Кл.2 Н 02Н 3/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.925 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Палванов, В. И. Шуцкий и Ш. Г. Насритдинов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

ПРИ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА С СИЛОВЫМ УПРАВЛЯЕМЫМ

ВЫПРЯМИТЕЛЕМ И ПРЕРЫВАТЕЛЕМ ОТПИРАЮЩИХ

ИМПУЛЬСОВ В ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение предназначено для защитного отключения контактных сетей подземного электровозного транспорта при снижении сопротивления изоляции контактного провода в результате естественного старения изоляции, различного рода повреждений и прикосновения людей к контактному проводу.

Известен ряд устройств, осуществляющих контроль изоляции и защитное отключение контактной сети при помощи импульсов тока обратной полярности, которые создаются в контактной сети источником оперативного напряжения во время искусственно создаваемых и периодически повторяющихся пауз в питании контактной сети (1, 2). Основными элементами указанных защитных устройств являются прерыватель тока нагрузки, источник оперативного напряжения и чувствительный элемент (реле), реагирующий на величину тока обратной полярности в контактной сети. Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является защитное устройство, в котором прерывание тока нагрузки осуществляется путем запирания управляемых вентилей силового выпрямителя (3). Источник оперативного напряжения подключен napaллельно контактной сети таким образом, что во время пауз в питании он создает в контактной сети ток обратной полярности, причем для того, чтобы этот ток не замыкался через нагрузку последовательно с последней включены вентильные заградители (силовые диоды) .

5 Чувствительный элемент (реле) подключен параллельно другому силовому диоду, включенному в контактную сеть в прямом направлении.

В связи с тем, что источник оперативного

10 тока постоянно подключен к контактной сети, через него в промежутках между паузами протекает значительный ток, определяемый суммой напряжения силового выпрямителя

Un и напряжения самого источника оператпв15 ного тока У,: где R, — внутреннее сопротивление источника

20 оперативного тока. Расчеты показывают, что этот ток в десятки раз превышает ток срабатывания чувствительного элемента защиты.

Протекание значительного тока через источник оперативного тока является причиной то25 го, что чувствительный элемент включен не непосредственно в цепь этого источника, а в контактную сеть, причем для того, чтобы через чувствительный элемент не протекал ток нагрузки, он подключен параллельно силово800646 му диоду . Ток нагрузки, таким образом, проходит через указанный силовой диод, минуя чувствительный элемент. Необходимость включения в контактную сеть силового диода в значительной степени усложняет конструкцию защитного устройства, так как практически этот диод должен быть рассчитан -на максимальный ток в контактной сети и представляет собой, параллельное соединение большого числа полупроводниковых вентилей, оборудованных системой теплоотвода.

Величина тока 1р, протекающего через чувствительный элемент во время паузы в питании контактной сети, зависит не только от сопротивления изоляции контактного провода

R 3, ío и от внутреннего сопротивления источника оперативного тока R,: общей.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого защитного устройства; на фиг. 2 — пример выполнения защитного устройства для случая, когда силовой выпрямитель выполнен по мостовой схеме.

Защитное устройство состоит из вспомогательного выпрямителя — источника оперативного напряжения 1, соединенного минусовым выводом с минусовым выводом силового выпрямителя 2, дросселя 3, подключенного на выход вспомогательного выпрямителя, чувствительного элемента (реле) 4, включенного между плюсовыми выводами силового и вспомогательного выпрямителей, и прерывателя 5 отпирающих импульсов, поступающих на вентили силового и вспомогательного выпрямителей от общего источника отппрающих импульсов б. Нагрузка 7 подключена к контактной сети через вентиль-заградитель 8. Сопротивление утечки представлено на фиг. 1 и 2 резистором 9.

Работает защитное устройство следующим образом.

В промежутках,,ежду паузами на вентили силового и вспом, ательного выпрямителей поступак от исто ника 6 отпирающие импульсы, и на выходах обоих выпрямителей создается одинаковое напряжение. При этом черсз дроссель протекает относительно небольшой по величине ток, а ток чувствительного элемента равен нулю, так как он включен на разность выпрямленных напряжений обоих выпрямителей. При прерывании отпи40 рающих импульсов вентили силового и вспомогательного выпрямителей, которые должны были бы включиться в данный момент времени, остаются запертыми, вентили же, проводившие ток до этого момента, продолжают ос45 таваться открытыми при одновременном снижении выходных напряжений обоих выпрямителей. Так как силовой выпрямитель работает на контактную сеть, обладающую сравнительно небольшой индуктивностью, то его ток

50 быстро спадает до нуля, и его вентили запираются. Вспомогательный выпрямитель нагружен на значительную индуктивность дросселя, ток которого мало изменяется во время короткой паузы. Поэтому работавшие вентили

55 вспомогательного выпрямителя продолжают проводить ток, а его выпрямленное напряжение, т. е. напряжение на зажимах дросселя постепенно переходит в область отрицательных значений. Под действием этого напряже60 ния в цепи контактная сеть — чувствительный элемент появляется обратный ток, величина которого равна о

1р ——

R0 + 1 из + Rp

1 1о

R +R где Rð — собственное сопротивление чувствительного элемента.

Сопротивление Л„которое должно быть достаточно большим, чтобы ограничить ток источника оперативного тока I,, снижает чувствительность защитного устройства. Если сопротивление R значительно превышает контролируемое сопротивление изоляции, то защита вообще не будет действовать, так как при этом изменение сопротивления изоляции практически не будет вызывать изменения тока чувствительного элемента 1р.

Целью изобретения является повышение чувствительности защитного устройства, Для достижения этой цели в устройство, предназначенное для защитного отключения при замыкании на землю контактной сети, подключенное к силовому управляемому выпрямителю, периодически запираемому при помощи прерывателя отпирающих импульсов в цепи управления и содержащее, источник оперативного тока и чувствительный элемент (реле), дополнительно введен дроссель, подключенный в цепь чувствительного элемента параллельно источнику оперативного тока, который выполнен управляемым, причем его управляющая цепь подключена к указанному прерывателю управляющих импульсов, минусовой вывод соединен с минусовым выводом силового выпрямителя, а чувствительный элемент включен между плюсовыми выводами силового выпрямителя и источника оперативного тока.

Для того, чтобы в промежутках между паузами через чувствительный элемент не протекал ток, способный вызвать его ложное срабатывание, вспомогательный выпрямитель выполняется на выпрямленное .напряжени е, одинаковое по величине и фазе с выпрямленным напрежением силового выпрямителя, при этом подача отпирающих импульсов на вентили силового и вспомогательного выпрямителей и их прерывание осуществляются синхронно.

В том случае, когда силовой выпрямитеЛь выполнен по мостовой схеме, анодная группа вентилей силового и вспомогательного выпрямителей с целью упрощения конструкции защитного устройства может быть выполнена

600646 где U, — мгновенное значение выпрямленного напряжения вспомогательного выпрямителя во время паузы. Из этого выражения видно, что ток чувствительного элемента зависит только от сопротивления изоляции контактной сети и внутреннего сопротивления чувствительного элемента, поскольку источником оперативного напряжения по существу является питающая сеть переменного тока с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.

В связи с тем, что оперативное напряжение

U, изменяется во времени практически линейно, чувствительный элемент целесообразно включать через дифференцирующую цепочку.

Применение предлагаемого защитного устройства исключает необходимость включения в контактную сеть силовых вспомогательных вентилеи, что существенно упрощает конструкцию защитного устройства и снижает его стоимость по сравнению с известными защитными устройствами. Одновременно с этим повышается чувствительность защитного устройства и надежность его работы.

Лабораторные испытания описанного защитного устройства показали надежность его работы и возможность его применения для защиты от утечек в подземных контактных сетях.

Формула изобретения

Устройство защитного отключения при замыкании на землю контактной сети постоян5 ного тока с силовым управляемым выпрямителем и прерывателем отпирающих импульсов в цепи управления, содержащее источник оперативного тока и чувствительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повыше10 ния чувствительности, в него дополнительно введен дроссель, подключенный в цепь чувствительного элемента параллельно источнику оперативного тока, который выполнен управляемым, причем его управляющая цепь под15 ключена к указанному прерывателю отпирающих импульсов, минусовой вывод соединен с минусовым выводом силового выпрямителя, а чувствительный элемент включен между плюсовыми выводами силового выпрямителя и ис20 точника оперативного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ¹280624, кл, Н 02Н 3/16, 1967.

25 2. Авторское свидетельство СССР №373812, кл. Н 02Н 3/16, 1970.

3. Авторское свидетельство СССР №402111, кл. Н 02Н 3/16, 1970.