Способ защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республиксударстеенный кометет СССР оо делам нзобретеннй н открытий(54) СПОСОБ ЗАШИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯм трехых реьзовано и без- мников Изобретение относится к защита фазных потребителей от ненормаль жимов работы и может быть испол для повышения уровня надежности опасности эксплуатации токоприе в трехфазных электрических сетях. Известны различные способы осуществления защиты токоприемников от ненормальных режимов работы 1 и 2. Наиболее близким по техническои сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению являются способ защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы, основанный на измерении пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путем формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, и получения выходного сигнала при превышении разностью порогового значения, и устройство для осуществления этого способа, содержащее конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником 2выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения 13.Недостатком известного способа является то, что он не позволяет обеспечить устройству защиты функций самоконтроля исправности элементов их электрических схем.Цель изобретения - повьшение надежности осуществления защиты трехфазныхпотребителей от ненормальных режимов работы,Указанная цель достигается -ем, что вспособе защиты трехфазных потребителейот неполнофазных режимов работы, основанном на измерении пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путемформирования разности двух сигналов, одиниз которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений,и получения выходного сигнала при превышении разностью порогового значения, в качестве другого сравниваемого сигнала принимают постоянный сигнал в диапазоне из 20 менения амплитуды мгновенных значенийвыпрямленных фазных напряжений, и ихразность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при уменьшении частотыкоторого получают выходной сигнал.6630 3В устройстве для осуществления описанного способа, содержащем конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительныйорган и транзистор, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазныхнапряжений и источником постоянного напряжения, оба упомянутых источника подключены к полупроводниковому прибору,шунтирующему вход транзистора, к выходукоторого через конденсатор подключен исполнительный орган, зашунтированный полупроводниковым прибором, включенным"согласно с источником постоянного напряжения, а в качестве полупроводниковогоприбора, шунтирующего исполнительныйорган, использован стабилитрон.На фиг. 1 приведена диаграмма временных характеристик токов, полученных припредлагаемом способе защиты трехфазныхпотребителей; на фиг. 2 - электрическаясхема устройства защиты, реализующегопредлагаемый способ.Предлагаемый способ защиты состоитв следующем,Для измерения пульсаций (фиг. 1) формируют разность между током, пропорциональным мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений 1 а, 14, 1 с, и током,пропорциональным амплитудному значениюпостоянного напряжения 1. Разность формируют в виде величины, пропорциональноймгновенному значению сигнала прямоугольной формы, и контролируют частоту этогосигнала. Устройство для осушествления предлагаемого способа защиты (фиг. 2) состоит из конденсатора 1, полупроводниковых приборов 2 и 3, исполнительного органа 4 и транзистора 5, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений 6 и источником постоянного напряжения 7.Оба источника 6 и 7 подключены к полупроводниковому прибору 2, шунтируюшему вход транзистора 5. К выходу указанного транзистора 5 через конденсатор 1 подключен исполнительный орган 4, зашунтированный полупроводниковым прибором 3; включенным согласно с источником постоянного напряжения 7.При нормальной работе потребителя транзистор периодически открывается и закрывается О, 14 - соответственно длительность открытого и закрытого состояния транзистора 5) и, работая как коммутатор, подключает конденсатор 1 то к источнику постоянного напряжения 7, то к исполнительному органу 4. Конденсатор 1 при открытомсостоянии транзистора 5 заряжается через полупроводниковый прибор 3 до напряжения источника 7, а при закрытом состоянии транзистора 5 разряжается через исполнительный орган 4 и резистор, включенный в коллекторную цепь указанного транзистора. 5 4 О 15 20 25 30 35 40 455055 14 В результате через исполнительный орган (обмотка реле) за период промышленной частоты протекает средний ток, обусловленный тремя импульсами разряда конденсатора 1, которые соответствуют трем закрытым состояниям 1 з транзистора 5.Величина этого тока, которая определяется частотой импульсов разряда конденсатора 1, достаточна для притяжения якоря реле и его удержания, Длительность импульсов разряда определяется только параметрами конденсатора 1, исполнительного органа 4 и резистора, включенного в коллекторную цепь транзистора 5, и поэтому не зависит от состояния контролируемого потребителя. Критерием нормального функционирования устройства и контролируемого потребителя является задаваемая частота следования прямоугольных импульсов, образуемых за счет открытого и закрытого состояния транзистора 5.При нарушении режима работы (обрыв фазы, уменьшение напряжения фазы или сдвиг фазных углов напряжений сети) за период промышленной частоты проходит максимум два разрядных импульса, В результате этого ток через исполнительный орган 4 становится меньше тока удержания якоря в притянутом состоянии и реле 4 отпадает, вызывая отключение (сигнализацию) потребителя. Т, е. пороговым значением является пропуск (отсутствие) за период промышленной частоты хотя бы одного из прямоугольных импульсов, обусловленных вышеуказанной разностью токов.На фиг. 1, например, показано возникновение сдвига фазы В, в результате которого частота следования прямоугольных импульсов достигла порогового значения.Регулировка уставки срабатывания, которая учитывает возможный в сети небаланс фазных напряжений, осуществляется резис,тором 8, параметры которого определяет ток ь.Реализация описанного способа зашиты трехфазных потребителей позволяет обеспечить устройство защиты функцией самоконтроля исправности элементов. При выходе из строя элементов выпрямительного моста 6 (пробой, обрыв) или резисторов, образующих искусственную нулевую точку, частота импульсов разряда конденсатора 1. достигает критического значения (отсутствует одно из фазных выпрямленных напряже-ний) и исполнительный орган отпадает. При выходе из строя остальных элементов устройства (пробой или обрыв цепи транзистора 5, обоих полупроводниковых приборов 2, 3, конденсатора 1) ток через исполнительный орган падает до нуля.Таким образом, любое повреждение элементов устройства приводит к отключению сети, т, е, исключается возможностью эксплуатации трехфазных потребителей с неисправным устройством защиты.эС целью ограничения тока в исполнительном органе 4 при увеличении питающего напряжения в сети в качестве полупроводникового прибора 3, шунтирующего исполнительный орган, использован стабилитрон.Описанное техническое решение позволяет обеспечить устройствам защиты стабильную работу в широком диапазоне температур окружающей среды за счет того, что транзистор работает в ключевом режиме и изменение его коэффициента усиления с изменением температуры практически не влияет на уставки срабатывания, при которых происходит отключение сети,Устройство защиты обеспечивает эффективную работу, независимо от подсоединенной нагрузки, так как подведенные к потребителю напряжения трех фаз контролируются и по амплитуде, и по их фазным сдвигам. Это позволяет обеспечить защиту трехфазных потребителей с несимметричными фазными нагрузками, а также однофазных потребителей, подсоединенных к системе трехфазного тока, функциональная работа которых зависит друг от друга.формула изобретения1, Способ защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы, основанный на измерении пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путемзо формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, и получения выходного сигнала при древь 1- шении разностью порогового значения, отличающийся тем, что, с целью расширения з 5 6функциональной надежности осуществления защиты, путем введения контроля по мини. муму, в качестве другого сравниваемого сигнала принимают постоянный сигнал в диапазоне изменения амплитуды мгновенных значений выпрямленных фаз ных напряжений, и их разностьформируют в виде сигнала прямоугольной формы, при уменьшении час-" тоты которого получают выходной сигнал:2. Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности осуществления защиты за счет обеспечения самоконтроля исправности элементов, оба упомянутых источника подключены к полупроводниковому прибору, шунтирующему вход транзистора, к выходу которого через конденсатор подключен исполнительный орган, зашунтированный полупроводниковым прибором, включенным согласно с источником постоянного напряжения.3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что в качестве полупроводникового прибора, шунтирующего исполнительный орган, использован стабилитрон.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Каринский Ю. А.,Кривцов С, Е. Принципы выполнения токовых защит с торможением от несимметричных режимов работы трехфазных установок.2; Авторское свидетельство СССР349056, кл. Н 02 Н 3/26, 1973.3. Авторское свидетельство СССР375330, кл. Н 02 Н 3/24, 1975.Редактор Д. ЗубовЗаказ 2711/54ЦНИИп13035,Филиал ПП Составитель Т. ЩегольковаТехред О, Луговая Корректор И. МускТираж 856 ПодписноеПИ Государственного комитета СССРделам изобретений и открытийМосква, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4