Устройство для токовой защиты от повреждения в сети переменного тока

(505 Н 02 Н 3/08 Е К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения(56) Авторское свидетельство СССР М 743098, кл. Н 02 Н 3/08, 1977.Авторское свидетельство СССР В 1267522, кл, Н 02 Н 3/08, 1985,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ПОВРЕЖДЕНИЙ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной Ж 1686567 А 1 защиты электроустановок. Цель изобретения - повышение надежности работы. Поставленная цель достигается тем, что за каждый полупериод вторичного тока ТТ 1 происходит подзаряд соответствующего накопительного конденсатора 5, Когда мгновенное значение тока превышает уровень стабилизации стабилитрона 11, начинает генерировать управляемый генератор 10, при этом транзистор 14 своими выходными электродами закорачивает выход выпрямителя 3 с соответствующей частотой включения и тем самым поддерживает напряжение на накопительном конденсаторе 5 на заданном уровне. Напряжение на измерительных резисторах 2 прикладывается к входу блока контроля тока 8, который в аварийной ситуации подает команду на включение тиристора 6 и оба накопительных конденсатора 5 разряжаются на катушку электромеханиче1686567 Целью изобретения является повышение надежности работы.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства,Устройство содержит трансформаторы 1 тока, включенные в каждую фазу защищаемой сети. Начала вторичных обмоток трансформатора 1 тока через измерительные резисторы 2 включены в звезду, а концы через вход выпрямителя 3 и блокирующие диоды 4 подсоединены к последовательно включенным накопительным конденсаторам 5. Параллельно выходу выпрямителя 3 подключена цепь, содержащая тиристор 6 и катушку 7 электромеханического исполнительного элемента, С каждого накопительного конденсатора 5 снимается питание положительной и отрицательной полярности относительно среднего вывода для блока 8 контроля тока. Выходы выпрямителя 3 эашунтированы относительно средней точки измерительных резисторов 2 в обратном направлении шунтирующими диодами 9,Плюсовый выход выпрямителя 3 подключен к выходу управляемого генератора 10, к входу которого через стабилитрон 11 подключен выход полупроводникового переключателя 12.Управляемый генератор 10 включает два транзистора 13 и 14 различной проводимости, коллектор транзистора 13 непосредственно соединен с базой транзистора 14, а база транзистора 13 через диод 15, зашунтированный конденсатором 16, подключена к коллектору транзистора 14, Переходы база - эмиттер транзисторов 13 и 14 эашунтированы соответственно резисторами 17 и 18, а к эмиттерам упомянутых транзисторов 13 и 14 подключена цепь, состоящая из конденсатора 19 и поседоаено с ним включенного диода 2 О, зашунтироаанного ского исполнительногоэлемента 7. В однофаэном или трехфазном аварийных режимах контроль напряжений на накопительных конденсаторах 5 в каждом полупериоде первичного тока ТТ 1 выполняется раздельно, а в двухфазном аварийном режиме подзаряд обоих накопительных .конденсаторов 5 происходит одновременИзобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите электроустановок. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 но, поэтому для контроля напряжения на них в этом режиме используется работа полупроводникового переключателя 12, настроенного на контроль напряжения на конденсаторе, заряжаемом положительной полуволной тока. При этом приоритет обеспечивается эа счет запирания в этом режиме транзисторов, 1 ил. резистором 21. Эмиттер транзистора 13 подключен через диод 22 к выходу управляемого генератора 10,Полупроводниковый переключатель 12 включает два транзистора 23 и 24 различной проводимости, эмиттер транзистора 24 соединен с общим зажимом полупроводникового переключателя 12, а эмиттер транзистора 23 - с вторым входом полупроводникового переключателя 12, при этом первый его вход подключен через резистор 25 к базе транзистора 23, эмиттер транзистора 23 через диод 26 подключен к коллектору транзистора 24, который, в свою очередь, подключен к выходу полупроводникового переключателя 12, Переход эмиттер - база транзистора 23 зашунтирован в обратном направлении диодом 27, а переход змиттер - база транзистора 24 - резистором 28, База транзистора 23 через резистор 29 подключена к общему зажиму полупроводникового переключателя 12, а коллектор транзистора 23 через резистор 30 подключен к базе транзистора 24.Устройство работает следующим образом.Так как схема относительно всех фаз симметрична, то рассмотрим ее работу для одной из фаз.За каждый полупериод вторичного тока происходит подзаряд через выпрямитель 3 и блокирующие диоды 4 соответствующего накопительного конденсатора 5, При этом положительной полуволной заряжается левый накопительный конденсатор 5, а отрицательной полуволной - правый конденсатор 5.По мере нарастания мгновенного значения тока положительной полуволны от выпрямителя 3 заряжается конденсатор 19 через диоды 22 и 20. Одновременно с этим повышается напряжение на базе транзистора 13 и на стабилитроне 11 и, когда напряжение превысит уровень стабилизации45 50 55 стабилитрона 11, через переход эмиттер - база транзистора 13 потечет ток по цепи: плюсовый выход выпрямителя 3, диод 22, эмиттер- база транзистора 13, стабилитрон 11, диод 26 и общая точка измерительных резисторов 2. Это приведет к лавинообразному открыванию транзисторов 13 и 14, в результате конденсатор 19 окажется закороченным на цепь, состоящую из транзисторных переходов и резистора 21, при этом конденсатор 19 разряжается, по мере разряда ток через транзисторные переходы транзисторов 13 и 14 снижается до нуля, и транзисторы 13 и 14 закроются. Далее начнет повторно заряжаться конденсатор 19, По мере его заряда повышается напряжение на базе транзистора 13 и на стабилитроне 11, когда это напряжение превысит уровень стабилизации стабилитрона 11, сноввлавинообразно откроются транзисторы 13 и 14. Далее процесс генерации импульсов повторяется до тех пор, пока мгновенное значение тока полуволны станет меньше тока разряда накопительного конденсатора 5, после этого процесс генерации прекращается, а транзисторы 13 и 14 закрываются.В следующий полупериод по мере нарастания мгновенного значения тока отрицателвной полуволны от выпрямителя 3 аналогичным образом заряжается конденсатор 19, при этом повышается напряжение на базе транзистора 13 и на стабилитроне 11, и, когда напряжение превысит уровень стабилизации стабилитрона 11, через переход эмиттер - база транзистора 13 потечет ток по цепи: плюсовый выход выпрямителя 3, диод 22, эмиттер - база транзистора 13, стабилитрон 11, открытый переход эмиттер - коллектор транзистора 24 и минусовый выход выпрямителя 3. Это приводит к лавинообразному открыванию транзисторов 13 и 14. Далее процесс генерации происходитаналогично описанному процессу для положительной полуволны тока.Таким образом, в положительный полупериод задающий стабилитрон 11 контролирует уровень напряжения на левом накопительном конденсаторе 5, при этом вход управляемого генератора 10 подключается через стабилитрон 11 и диод 26 к среднему выводу накопительных конденсаторов 5,Транзисторы 23 и 24 при этом закрыты, так как к базе транзистора 23 прикладывается запирающий потенциал через резистор 25, В отрицательный полупериод первичного тока задающий стабилитрон 11 контролирует уровень напряжения на пра 5 10 15 20 25 30 35 40 вом накопительном конденсаторе 5, при этом вход управляемого генератора 10 подключается через стабилитрон 11 и открытый переход эмиттер - коллектор транзистора 24 к минусовому выходу выпрямителя 3. Транзисторы 23 и 24 при этом открыты, так как к переходу база - эмиттер транзистора 23 прикладывается открывающий потенциал.При большем токе трансформатора 1 конденсатор 19 заряжается до заданного уровня быстрей, и поэтому частота следования импульсов управляемого генератора 10 станет выше прежней, и наоборот, при меньшем токе трансформатора 1 конденсатор 19 заряжается до заданного уровня большее время, поэтому частота следования импульсов станет меньше прежней.В процессе генерации управляемого генератора 10 на время открытого состояния транзистора 14 шунтируется вторичная обмотка трансформатора 1 тока, при этом в положительный полупериод тока образуется следующая короткозамкнутая цепь: конец вторичной обмотки трансформатора 1 тока, диод выпрямителя 3, плюсовый выход выпрямителя 3, эмиттер - коллектор транзистора 14, минусовый выход выпрямителя 3, правый шунтирующий диод 9, измерительный резистор 2 и начало вторичной обмотки трансформатора 1 тока, В отрицательный полупериод образуется аналогичная короткозамкнутая цепь через левый шунтирующий диод 9,Таким образом, в процессе генерации управляемого генератора 10 выходные электроды транзистора 14 шунтируют с соответствующей частотой выход выпрямителя 3, тем самым обеспечивая поддержание на заданном уровне напряжения на выходе выпрямителя 3 и на накопительных конденсаторах 5,В однофазном и трехфазном режимах контроль напряжений на накопительных конденсаторах 5 в каждом полупериоде первичного тока выполняется раздельно.В двухфазном режиме из-за сдвига фаз на 180 подзаряд обоих конденсаторов 5 происходит одновременно. Для контроля напряжения на накопительных конденсаторах 5 в этом режиме используется работа полупроводникового. переключателя 12, настроенного на контроль напряжения на конденсаторе, заряжаемом положительной полувол ной тока.Для обеспечения правильного функционирования схемы в двухфазном режиме работы необходимо, чтобы сопротивление резистора 25 было в два раза меньше сопро 16865675 10 15 20 30 50 тивления резистора 29, При этом приоритет обеспечивается за счет запирания в этом режиме транзисторов 23 и 24,Ток протекает по измерительному резистору 2 независимо от коммутационного состояния транзистора 14. Напряжение на измерительном резисторе 2, пропорциональное величине первичного тока фазы, прикладывается к входу блока 8 контроля тока, который в аварийной ситуации(перегрузка, междуфазное или однофазное короткое замыкание, обрыв фазы) подает по заданной программе команду на включение тиристора 6 и оба накопительных конденсатора 5, включенные последовательно, разряжаются на катушку 7 электромеханического исполнительного элемента. Формула изобретения Устройство для токовой защиты от повреждений в сети переменного тока, содержащее. трансформаторы тока по числу фаз сети, к началам вторичных обмоток которых подключены первый, второй и третий входы блока контроля тока и первые. выводы измерительных резисторов, вторые выводы которых объединены и подключены к четвертому входу блока контроля тока, выход которого подклк)чен к управляющему электроду тиристора, включенного в цепь питания обмотки электромеханического исполнительного элемента, второй вывод которого и катод тиристора включены между пятым и шестым входами блока контроля тока и подключены к первым обкладкам двух накопительных конденсаторов, включенных последовательнообщая точка соединения которых подключена к четвертому входу блока контроля тока, к концам вторичных обмоток трансформаторов тока подключен вход выпрямителя, стабилитрон, полупроводниковый переключатель, выполненный в виде двух транзисторов разного типа проводимости, четырех резисторов и двух диодов, при этом база первого транзистора соединена с первыми выводами первого и второго резисторов, эмиттер - с общей точкой соединения накопительных конденсаторов, коллектор через последовательно соединенные третий и четвертый резисторы - с эмиттером второго транзистора, база которого подключена к общей точке соединения третьего и четвертого транзисторов, анод первого диода соединен с анодом стабилитрона, отл ич а ю щеес я тем, что, с целью повышения надежности работы, дополнительно введены два блокирующих диода, два шунтирующих диода и управляемый генератдр, при этом выходы выпрямителя относительно общей точки вторых выводов измерительных резисторов закорочены в обратном направлении шунтирующими диодами, управляемый генератор выполнен в виде третьего и четвертого транзисторов разного типа проводимости, двух конденсаторов, пятого, шестого и седьмого резисторов и третьего, четвертого и пятого диодов, при этом плюсовой вывод выпрямителя соединен с вторым выводом первого резистора полупроводникового переключателя, через первый блокирующий диод, включенный в прямом направлении, - с шестым входом блока контроля тока и через третий диод управляемого генератора, включенный в прямом направлении, - с первым выводом пятого резистора, с эмиттером третьего транзистора и с первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с анодом четвертого диода и с первым выводом шестого резистора, катод и второй вывод которых объединены и подключены к эмиттеру второго транзистора полупроводникового переключателя, к первому выводу седьмого резистора и к минусовому выходу выпрямителя, база третьего транзистора соединена с катодом стабилитрона, с вторым выводом пятого резистора, с анодом четвертого диода и первой обкладкой второго конденсатора, катод и вторая обкладка последних объединены и подключены к аноду третьего диода и к коллектору четвертого транзистора, база которого соединена с коллектором третьего транзистора и с вторым выводом седьмого резистора, а эмиттер через второй блокирующий диод, включенный в обратном направлении, - с пятым входом блока контроля тока, при этом второй вывод второго резистора полупроводникового переключателя соединен с эмиттером второго транзистора, коллектор которого подключен к аноду первого диода, катод которого соединен с эмиттером первого транзистора и с катодом второго диода, анод которого подключен к базе первого транзистора,