Устройство для токовой защиты от повреждения в сети переменного тока

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет Опубликовано 2506.80, Бюллетень Ио,23 Государственный комитет СССР оо делам изобретений н открытий,925(088.8) Дата опубликования описания 250680(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫОТ ПОВРЕЖДЕНИЯ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГОТОКА Изобретение относится к устройствам защиты, в частности к полу" проводниковым расцепителям низковольтных автоматических выключателей.Известны бесконтактные устройства защиты, выполненные на основе трансформаторов тока, Например, известно устройство, содержащее трансформаторы тока, выпрямитель, изме" рительный резистор, накопительный конденсатор, тиристор, коммутирующий катушку исполнительного электро- механического органа,и орган контроля тока .1) и 2 .Трансформатор тока н один полупериод работает как датчик тока, в другой - подэаряжает накопительный конденсатор. Вследствие резко:асимметричной нагрузки трансформатор тока насыщается при токах, близких к номинальному, В связи с этим передаточная характеристи" ка датчика тока имеет нелинейный характер в рабочем диапазоне токов, что является недостатком. Кроме то" го, данное устройство не позволяет относительно просто выполнить защиту от однофазных замыканий с малыми токами замыкания. Известно также устройство защиты трехфазных потребителей энергии, в котором питание исполнительного 5 органа также осуществляется от емкостного накопителя энергии. данное устройство отличается повышенной сложностьюНаиболее близким по технической то сущности и достигаемому результатук иэобретенао является устройство, в котором в цепь вторичной обмотки основных траисформаторов тока включены последовательно первичная обмотка промежуточного трансформатора тока и измерительный резистор, с которого снимается сигнал, пропорцщаальный Фазному току. Промежуточный трансформатор нагружен на блок птания орана конкурс тока и .исполнительного электромеханическогооргана 3)Так как промежуточный трансформатор тока используется для передачи мощности, необходимой для питания устройства защиты, то его габариты оказываются соиэмериьыми с габаритами основных трансформаторов тока. В связи с этим такое техническое решение затруднительно ис50 пользовать для малогабаритных устройств,Цель изобретения - уменьшитьгабариты устройства и повысить надежность Функционирования.Это достигается тем, что и устройство, содержащее трансформаторытока по числу фаз, во вторичные обмотки которых включены последовательно измерительные резисторы, присоединенные ко входу органа контроля тока, выход которого соеди 10нен с управляющим входом тиристора,включенного и цепь питания обмоткиэлектромеханического исполнительногооргана, блок питаниясостоящий иэсилового выпрямителя, входы которого 15подключены последовательно ко вторичным обмоткам упомянутых трансформаторов тока, а выход - к емкостномунакопителю энергии, введены симисторыпо числу фаз, выпрямитель управле- щния и два стабилитрона, при этом параллельно цепи, состоящей из вторичной обмотки упомянутых трансформаторон тока с последовательно включенным измерительным резистором, подключены симисторы, управляющие электроды которых соединены с зажимамипеременного тока выпрямителя управления, к зажимам постоянного токакоторого подключены соединенные последовательно согласно стабилитроны, 30а емкостный накопитель энергии состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов, причем общаяточка конденсаторов соединена с общей точкой соединения стабилитронов 35и с общей точкой соединения измерительных резисторов.Именно такое схемное решение позволяет существенно уменьшить габариты устройства за счет того, что 40симисторы одновременно выполняютФункцию ключевых стабилизаторовнапряжения на накопительных конденсаторах, а также за счет исключения промежуточных трансформаторовтока (в сравнении с прототипом) итем самым повысить надежность Функционирования.Схема предлагаемого устройстваприведена на чертеже.Устройство содержит трансформаторы тока 1, включенные в каждуюфазу защищаемой сети. Начала вторичных обмоок трансформаторов тока 1через измерительные резисторы 2 включены в звезду, концы через силовой 55выпрямитель 3 подсоединены к накопитвльным конденсаторам 4 . Параллельно выходу выпрямителя 3 подключенацепь тиристор 5 - катушка б электромеханического исполнительного органа. С каждого накопительного конденсатора снимается питание положительной и отрицательной. полярности относительно общей точки для органа 7контроля тока, Симисторы 8 подключены катодами к входным зажимам выпрямителя 3, управляющими электрода-.ми - к входным зажимам маломощноговыпрямителя 9 управления, анодамик общей точке, Выходные зажимы выпрямителя 9 подключены к общей точкечерез стабилитроны 10,Устройство работает следующимобразом,Так как схема симметрична,то рассмотрим ее работу в один полупериод для одной из фаз.В начале каждого полупериода вторичного тока происходит подзарядчерез выпрямитель 3 соотнетствующего накопительного конденсатора 4 .При этом симистор 8 закрыт. Как только напряжение на конденсаторе 4 превысит напряжение стабилизации соответствующего стабилитрона 10, начинает протекать через выпрямитель9 ток управляющего электрода симистора 8, который, включаясь, закорачивает вторичную обмотку трансформатора тока на измерительный резистор 2. При изменении полярности вторичного тока симистор 8 выключается,и вышеописанный процесс повторяетсядля другого накопительного конденсатора, заряженного до напряжения противоположной полярности. Выключениесимистора может также происходить ипри насыщении трансформаторов тока,характерно для больших значений первичного тока.Ток по измерительному резистору 2протекает независимо от коммутационного состояния симистора 8 Напряжение на измерительном резисторе 2, пропорциональное первичному току фазы,поступает на вход органа 2 контролятока, который в аварийной ситуации,(перегрузке, междуфазном или однофаэном коротком замыкании, обрывефазы) подает по заданной программекоманду на. включение тиристора 5, иоба конденсатора 4, включенные последовательно, разряжаются на катушкуб электромеханического исполнительногооргана. Подсоединение симисторовкатодами ко входным зажимам выпрямителя 3 позволяет относительно просто с помощю одного общего длякаждого полупериода опорного элемента (стабилизрона 10) осуществитьраздельное управление симисторами,что необходимо.для .обеспечения симметричного режима работы трансформаторов тока.Таким образом, нведение и соответствующее подсоединение симисторов,стабилизирующих напряжение на накопительных конденсаторах путем эакорачивания вторичных обмоток трансФорматоров тока на измерительныерезисторы, позволяет исключить промежуточные трансформаторы тока и всвязи с этим уменьшить габаритыустройства.Так как симисторы эффективно защищают вторичные цепи трансформаторов тока от действия сверхтоков, то предлагаемое устройство может работать в сетях с большими токами коротких, замыканий . 5Уменьшение напряжения на каждом накопительном конденсаторе 4 при сохранении неизменной суммарной запасаемой энергии позволяет значительно увеличить мощность, потребляемую от емкостного накопителя энергии органом 7 контроля тока, что существенно облегчает конструирование устройства. Кроме того, вследствие симметричной работы трансформаторов тока удается сушественно расширить зону первичных токов, внутри которой трансформаторы тока работают в ненасыщенном режиме. Последнее обстоятельство позволяет расширить зону линейности передаточной характе ристики трансформаторов тока и реагировать на однофаэные короткие замыкания путем выявления токов нулевой последовательности во вторичных цепях трансформаторов тока. 25Заявляемое устройство предназначенс для применения в качестве полупроводникового расцепителя в новой перспективной серии малогабаритных низковольтных автоматических выключате- у лей. Его применение в сравнении с полупроводниковыми расцепителями выключателей А 3700 позволит снизить трудоемкость изготовления (эа счет исключения калибровки Устройства по первичному току), ввести новые виды защит от одиофазных замыканий и обрыва фазы, применить современную более надежную элементную базу.Формула изобретенияУстройство для токовой защитыот повреждения в сети переменного тока, содержащее трансформаторы токапо числу фаз, во вторичные обмоткикоторых включены последовательно измерительные резисторы, присоединенныеко входу органа контроля тока, выход которого соединен с управляющимвходом тиристора, включенного в цепьпитания обмотки электромеханического исполнительного органа, блок питания, состоящий из силового выпрямителя, входы которого подключены последовательно ко вторичным обмоткамупомянутых трансформаторов тока, авыход подключен к емкостному накопителю энергии, о т л и ч а ю -щ е е с я теьФ, что, с целью уменьшения габаритов и повышения надежности функционирования, в него введены симисторы по числу фаз, выпрямитель управления и два стабилитрона, при этом параллельно цепи, состоящей из вторичной обмотки упомянутых трансформаторов тока с последовательно включенным измерительнымрезистором, подключены симисторы,управляющие электроды которых соединены с зажимами переменного тока,выпрямителя управления, к зажимампостоянного тока которогопсдключены соединенные последовательно согласно стабилитроны, а емкостный накопитель энергии состоит из двухпоследовательно соединенных конденсаторов, причем общая точка конденсаторов соединена с общей точкой соединения стабилитронов и собщей точкой соединения измерительных резисторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 163252, кл. Н 02 Н Э/08, 1963.2. Акцептованная заявка ЯпонииР 43-109930, кл. 58 0 21, 1968.3. СМА Е 1 ес 1 г 1 са 1 ЕпдЫеег 1 пд9 11, 1961.. Вигула Заказ Филиал ППП Патент, г. Ужгород, Ул, Проектная, 4 3478/46 Тираж 783ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретени 13035, Москва, Ж, Раушск комитета СССР и открытий я наб., д. 4/ Корректо Подписно