Устройство для защитного отключения электроустановки в сети переменного тока

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ИИЛЬСТВУ

«в 743102

3 с г (6 I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаявлвиоОЯ0178 (21) 2566952/24-07 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 2506.80. Бюллетень Ио 23

Дата опубликования описания 2506.80

Н 02 Н З/16

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н отнрытн и (5Ç) УДК 621. 316..925 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Э.К. Федоров, Э.М. Шмеерсон и A Õ. Слободкин (71 ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В СЕТИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствам для защиты от поражения электрическим током

Известны устройства для защитного отключения, в которых для повышения помехоустойчивости используются интегрирующие ВС-контуры (1). Они содержат трансформаторы тока, на выходе которых включены последовательно выпрямители, интегрирующие QC-контуры, высокочувствительные усилители постоянного тока (нуль-органы), выходные реле и цепи положительной обратной связи между выходом и вхо» 35 дом усилителей.

Недостатками таких устройств являются ограниченная чувствительность

as-за наличия выпрямительных диодов и сложность выполнения усилителей 20 постоянного тока, выполненных в виде многокаскадных транзисторных усилителей .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для защитного отключения, которое содержит источник стабилизированного питания, трансформатор тока нулевой цОследовательности, на выходе кото- 30.рого включены последовательно тран зисторный усилитель с положительной обратной связью, с цепью отстройки от высших гармоник и с цепью смещения на его входе и выходное реле.

Укаэанное устройство имеет более высокую чувствительность(21 .Однако отсутствие интегрирующих цепей и наличие жесткой положительной обратной связи обусловливает невысокую помехоустойчивость устройства, которое имеет сравнительно сложную схему.

Перспективным является выполнение устройств для защитного отключения с выносными трансформаторами тока утечки и выполненным отдельно чувствительным релейным блоком. Указанные устройства могут использоваться с любыми серийно выпускаемыми .автоматическими выключателями, в тсм числе и на большие номинальные токи (100A и более) при неизменной конструкции релейного блока. При таком выполнении- необходим самоконтроль исправности входных цепей релейного блока, соединяющих его с трансформаторами тока утечки, так как обрыв укаэанных цепей, являющихся внешними, приводит к отказу устройства.

743102

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и упрощение устройства при обеспечении самоконтроля входных цепей.

Это достигается тем, что в устройстве для защитного отключения, содержащем трансформатор тока нулевой последовательности, к выходу которого подключен многокаскадный усилитель с положительной обратной связью, выполненной в виде диода, с цепью отстройки от высших гармоник и с цепью смещения на его входе, включенной между выводом вторичной обмоткой трансформатора тока нулевой последовательности и полюсом источника стабилизированного питания, выходное реле, подсоединенное к выходному каскаду упомянутого усилителя, выполненному на транзисторе, блок предварительного усиления многокаскадного усилителя выполнен на операционном усилителе, выход которого через выпрямитель подключен к интегрирующей PC-цепи,. конденсатор которой одной обкладкой соединен с отрицательным полюсом источника стабилизированного питания, а другой — с анодом диода положительной обратной связи и через резистор— со входом выходного каскада упомянутого усилителя, а катод диода положительной обратной связи подключен к средней точке цепи смещения, выполненной на двух резисторах, и к первому входу операционного усилителя, при этом к выводам вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности подключены два резистора, соединенные с полюсами источника стабилизированного питания, причем резистор, подключенный к положительному полюсу указанного источника, другим выводом присоединен к цепи смещения, а резистор, подключенный к отрицательному полюсу указанного источника другим выводом присоединен непосредственно ко второму входу операционного усилителя.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройствами на фиг. 2 - диаграмма режима работы устройства.

Устройство содержит датчик 1 тока утечки и релейный блок 2. Датчик

1 содержит трансформатор 3 тока нулевой последжзательности и резистор 4, служащий для подстройки уставки срабатывания и обеспечения работы трансформатора 3 в режиме трансформаторного тока.

Релейный блок 2 содержит конденсатор 5 фильтра, блокпредварительного усиления, выполненный на операционном усилителе 6, выпрямитель 7, интегрирующий контур 8 и 9; диод 10 для обеспечения положительной обратной связи и исключения вибрации выходного реле, выходной усилитель, выполненный на транзисторе 11, выходное реле 12, блок питания, выполненный с использованием трансформатора 13, выпрямителя 14, сглаживающей емкости 15 и стабилитрона 16.

Конденсатор 5, включенный параллельно со вторичной обмоткой трансформатора 3 датчика 1, образует с ней резонансный контур, частота резонанса которого выбирается близкой к 50 Гц. Благодаря этому.снижается возможность ложных отключений при наличии дополнительных небалансов, обусловленных наличием высших гармоник.

В исходном режиме через резисторы

15 17, 18 и 19 протекает ток, и на резисторе 18 формируется напряжение смещения, которое через вторичную обмотку трансформатора 3 датчика 1 подводится дифференциально ко вхощ,дам операционного усилителя 6. При этом напряжение на выходе усилителя

6 относительно отрицательного полюса источника стабилизированного питания примерно равно нулю, конденсатор 9 Разряжен, транзистор 11 закрыт, а выходное реле 12 обесточено.

При появлении тока утечки, превышающего уставку реле, на выходе трансформатора 3 появляется напряжение, превышающее напряжение смещения.

30 На выходе усилителя 6 появляется напрэжение, и начинается заряд конденсатора

9. При превышении напряжения на конденсаторе 9 величины напряжения на резисторе 19 открывается диод 10

35 и начинается действие положительной обратной связи. Напряжение на выходе усилителя возрастает, транзистор 11 открывается, и выходное реле 12 срабатывает, обеспечивая с, о помощью дополнительного коммутационного аппарата отключение электроустановки. Благодаря положительной обратной связи улучшается релейность и исключается вибрация выходного реле при токах утечки, близких к току срабатывания реле.

Возврат устройств происходит путем снятия напряжения питания, осуществляемого коммутационным аппаратом.

59

При обрыве хотя бы одного иэ проводов, соединяюших релейный блок

2 с датчиком l происходит срабатывание устройства, так как через резистор 20 подается отрицательный сигнал на вход 21 усилителя 6 и осуществляется таким образом самоконтроль схемы.

Транзистор 13 релейного блока изолирует устройство от сети и повышает

46 электробеэопаснооть его обслуживания.

Диоды 22 и 23 обеспечивают защиту усилителя от возможных перенапряжений.

Помехоустойчивость устройства

И повышается за счет выполнения вход743102 ных цепей усилителя 6. При выборе сопротивлений резисторов 17 20 и

19(< 20 в исходном режиме напряжение Ц (см. фиг. 2) на резисторе

19 мало и определяется в основном соотношением сопротивлений реэис- 5 торов 17 и 19 (влиянием сопротивлений вторичной обмотки трансформатора 3 и резистора 18 иэ-за их малой величины можно пренебречь). В момент времени 1о, когда 09 - 0 9--Uo, происходит открытие диода 10 и начинается действие положительной обратной связи. Однако пОдхвата схемы не происходит, так как заряд конденсатора 9 протекает медленно, и начинается постепенное увеличение напряжения 09 .- U . При этом напряжение смещения, снимаемое с резистора 18, медленно уменьшается и в момент времени становится равным нулю. При этом наступает равенство Щ напряжений (39 = Uqq = О О =0 При дальнейшем заряде конденсатора 9 напряжение смещения, снимаемое с резистора 18, меняет свой знак, и обеспечивается жесткий подхват схемы. 25

Параметры резисторов 8 и 24 выбираются таким образом, чтобы открытие транзистора 11 происходило в момент времени т, когда напряжение

U9 =О(несколько превышает напряжение Uo . Таким образом, помимо основной задержки на срабатывание Я „, устройство имеет дополнительную задержку на подхват положительной обратной связи 2 - о обусловленную принятым выполнением входных цепей усилителя 6 и определяемую соотношениями между резисторами 17, 20 и 19. При этом повышается помехоустойчивость схемы при наличии внешних помех и обеспечивается правильная работа в режимах коммутации источника пи,тания реле при имеющейся утечке в сети, а время срабатывания устройства при больших токах утечки прак- 45 тически не увеличивается, что обеспечивает необходимое быстродействие.

Упрощение устройства обусловливается выполнением основной и дополнительной задержек на основе одного Я} и того же интегрирующего RC-контура, а также тем, что резистор 19, используемый в схеме дополнительной задержки подхвата обратной связи, одновременно обеспечивает и самокон- у троль исправности входных цепей устройства, необходимый для контроля отказа устройства.

Формула изобретения

Устройство для защитного отключения электроустановки в сети переменного тока, содержащее трансформатор тока нулевой последовательности, к выходу которого подключен многокаскадный усилитель с положительной обратной связью, виполиенной в виде диода, с цепью атстройки от внешних гармоник и с цепью смещения на его входе, включенной между выводом вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности и полюсом источника стабилизированного питания, выходное реле, .подсоединенное к выходному каскаду упомянутого усилителя, выполненному на транзисторе, о т личавщееся тем,что,с целью повышения помехоустойчивости и упрощения устройства при обеспечении . самоконтроля входных цепей, блок предварительного усиления многокаскадного усилителя выполнен на операционном усилителе, выход которого через выпрямитель подключен . к интегрирующей RC-цепи, конденсатор которой одной обкладкой соединен с отрицательным полюсном источника стабилизированного питания, а другой — с анодом диода полокительной обратной связи и через резистор — со входом выходного каскада упомянутого усилителя, а катод диода -положительной обратной связи подключен к средней точке цепи смещения, выполненной на двух резисторах, и к первому входу операционного усилителя, при этом к выходам вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности подключены резисторы, соединенные с полюсами источника стабилизированного питания, причем резистор, подключенный к положительному полюсу указанного источника, другим выводом присоединен к цепи смещения, а резистор, подключенный к отрицательному полюсу указанного источника, другим выводом присоединен непосредственно ко второму входу операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Грейвулис Я.П. и др. Полулроводниковые реле тока и напряжения. N., Энергия, 1970, с. 58-66.

2. Авторское свидетельство СССР

9 450279, кл. Н 02 Н 3/16, 1970.

743102 и„к

Фиг.2

Составитель О. Лисицын

Редактор В. Фельдман Техред И.Асталаа Корректор И.йуска

Заказ 3479/47 Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4