Устройство для защитного отключения электроустановки в сети переменного тока

Союз Севетскик Соцналистичес 3 еиз Республик(22) ЗаЯвлвноОЯО 178 (21) 2566952/24-0с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 1 М, Кл Н 02 Н 3/16 осударственный комнте СССР но делам нзобретеннй н отнрытн й.925 (088. 8) Дата опубликования описания 25068(71) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА е Изобретение относится к электротехнике, в частности, к устройствамдля защиты от поражения электрическим током,Известны устройства для защитногоотключения, в которых для повышенияпомехоустойчивости используются интегрирующие ВС-контуры 1). Они содержат трансформаторы тока, на выходе которых включены последовательно выпрямители, интегрирующие РС-контуры, высокочувствительные усилители постоянного тока (нуль-органы),выходные реле и цепи положительнойобратной связи между выходом и входом усилителей.Недостатками таких устройств являются ограниченная чувствительностьиз-за наличия выпрямительных диодови сложность выполнения усилителейпостоянного тока, выполненных в виде многокаскадных транзисторных усилителей .Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является устройство длязащитного отключения, которое содержит источник стабилизированногопитания, трансформатор тока нулевойВОследовательности, на выходе кото,рого включены последовательно транзисторный усилитель с положительной обратной связью, с цепью отстройки от высших гармоник и с цепьюсмещения на его входе и выходноереле.Укаэанное устройство имеет болеевысокую чувствительность 21.Однакоотсутствие интегрирующих цепей и наличие жесткой положительной обратной связи обусловливает невысокуюпомехоустойчивость устройства, которое имеет сравнительно сложную схему.Перспективным является выполнениеустройств для защитного отключенияс выносными трансформаторами токаутечки и выполненным отдельно чувствительным релейным блоком. Указанныустройства могут использоваться с 20 любыми серийно выпускаемыми автоматнческими выключателями, в тсм числеи на большие номинальные токи (100 Аи более) при неизменной конструкциирелейного блока. При таком выполнении- необходим самоконтроль исправности входных цепей релейного блока,соединяющих его с трансформаторамитока утечкит так как обрыв укаэанныхцепей, являющихся внешними, приводит ЗО к отказу устройства.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и упрощение устройства при обеспечении самоконтролявходных цепей.Это достигается тем, что в устройстве для защитного отключения, содержащем трансформатор тока нулевой последовательности, к выходу которогоподключен многокаскадный усилительс положительной обратной связью,выполненной в виде диода, с цепьюотстройки от высших гармоник и сцепью смещения на его входе, включенной между выводом вторичной об"мотхой трансформатора тока нулевойпоследовательности и полюсом источ"ника стабилизированного питания,выходное реле, подсоединенное к выходному каскаду упомянутого усилителя,выпслненному на транзисторе, блокпредварительного усиления многокаскадного усилителя выполнен на операционном усилителе, выход которогочерез выпрямитель подключен к интегрирующей ВС-цепи,. конденсаторкоторой одной обкладкой соединен сотрицательным полюсом источникастабилизированного питания, а другой - с анодом диода положительнойобратной связи и через резистор -со входом выходного каскада упомянутого усилителя, а катод диодаположительной обратной связи подклю"чен к средней точке цеписмещения,выполненной на двух резисторах, и кпервому входу операционного усилителя, при этом к выводам вторичнойобмотки трансформатора тока нулевой последовательности подключеныдва резистора, соединенные с полюсамиисточника стабилизированного пита"ния, причем резистор, подключенныйк положительному полюсу указанногоисточника, другим выводом присоеди"нен к цепи смещения, а резистор,подключенный к отрицательному полюсу указанного источника другим выводом присоединен непосредственно ковторому входу операционного усилителя.На Фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - диаграмма режима работы устройства,Устройство содержит датчик 1 тока утечки и релейный блок 2, Датчик1 содержит трансформатор 3 тока нулевой последжзательности и резистор 4,служащий для подстройки уставки сра "батыйания и обеспечения работы трансформатора 3 в режиме трансформаторноготока.Релейный блок 2 содержит конденсатор 5 фильтра, блокпредварительногоусиления, выполненный на операционномусилителе б, выпрямитель 7, интегрирующий контур 8 и 9; диод 10 дляобеспечения положительной обратнойсвязи и исключения вибрации выходного реле, выходной усилитель, выполненный на транзисторе 11, выходноереле 12, блок питания, выполненный сиспользованием трансформатора 13,выпрямителя 14, сглаживающей емкости 15 и стабилитрона 16,5Конденсатор 5, включенный параллельно со вторичной обмоткой трансформатора 3 датчика 1, образует сней резонансный контур, частотарезонанса которого выбирается близкой к 50 Гц. Благодаря этому.снижается возможность ложных отключений при наличии дополнительных небалансов, обусловленных наличиемвысших гармоник,В исходном режиме через резисторы15 17, 18 и 19 протекает ток, и на резисторе 18 формируется напряжениесмещения, которое через вторичную обмотку трансформатора 3 датчика 1подводится дифференциально ко вхощ,дам операционного усилителя 6, Приэтом напряжение на выходе усилителя6 относительно отрицательного полюсаисточника стабилизированного питания примерно равно нулю, конденсатор 9 разряжен, транзистор 11 закрыт,а выходное реле 12 обесточено.При появлении тока утечки, превышающего уставку реле, на выходетрансформатора 3 появляется напряжение, превышающее напряжение смещения.30 На выходе усилителя б появляется напрэжение, и начинается заряд конденсатора9. При превышении напряжения на кон-денсаторе 9 величины напряжения нарезисторе 19 открывается диод 1035 и начинается действие положительнойобратной связи. Напряжение на выходе усилителя возрастает, транзистор 11 открывается, и выходное реле 12 срабатывает, обеспечивая с,О помощью дополнительного коммутационного аппарата отключение электроустановки. Благодаря положительнойобратной связи улучшается релейностьи исключается вибрация выходного реле при токах утечки, близких к току45 срабатывания реле.Возврат устройств происходит пу"тем снятия напряжения питания, осуществляемого коммутационным аппаратом.59При обрыве хотя бы одного иэпроводов, соединяюших релейный блок2 с датчиком 1, происходит срабатывание устройства, так как черезрезистор 20 подается отрицательныйсигнал на вход 21 усилителя 6 иосуществляется таким образом самоконтроль схемы.Транзистор 13 релейного блока изолирует устройство от сети и повышает 66 электробеэопасноСть его обслуживания.Диоды 22 и 23 обеспечивают защитуусилителя от возможных перенапряжений.Помехоустойчивость устройства И повышается за счет выполнения вход 743102ных цепей усилителя 6. При выборе сопротивлений резисторов 1720 и 19( 20 в исходном режиме напряжение Ц (см. фиг, 2) на резисторе 19 мало и определяется в основном соотношением сопротивлений реэис торов 17 н 19 (влиянием сопротивлений вторичной обмотки трансформатора 3 и резистора 18 иэ-за их малой величины можно пренебречь). В момент вРемени 1 о, когда 09 - 09 = Оо 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 О 9:- 01 . При этом напряжение смещения, снимаемое с резистора 18, медленно уменьшается и в момент временистановится равным нулю. При этом наступает равенство 20 напряжений 09=(3 = ОО =О 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 1, когда напряжение 09 =0) несколько превышает напряжение ОоТаким образом, помимо основной задержки на срабатываниеЯ, устройство имеет дополнительную задержку на подхват положительной обратной связи 1 -1 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 ф обеспечивается правильная работа в режимах коммутации источника пи,тания реле при имеющейся утечке в сети, а время срабатыванияустройства при больших токах утечки прак тически не увеличивается, что обеспечивает необходимое быстродействие.Упрощение устройства обусловливается выполнением основной и дополнительной задержек на основе одного Я и того же интегрирующего ВС-контура, а также тем, что резистор 19, используемый в схеме дополнительной задержки подхвата обратной связи, одновременно обеспечивает и самокои троль исправности входных цепей устройства, необходимый для контроля отказа устройства. Формула изобретенияУстройство 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 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и упрощения устройства при обеспечении .самоконтроля входных цепей, блок предварительного усиления много- каскадного усилителя выполнен на операционном усилителе, выход которого через выпрямитель подключен к интегрирующей ВС-цепи, конденсатор которой одной обкладкой соединен с отрицательным полюсном 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 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. М., Энергия, 1970, с. 58-66.2. Авторское свидетельство СССРЮ 450279, кл. Н 02 Н 3/16, 1970,;г Составитель О. ЛисицынФельдман Техред И. Асталош едакт оррек Зака Подписн ое иал ППП Патентф, г, Ужгород, ул. Проектна 3479/47 ЦНИИПИ по 13035, Иотираж осударстве елам изобре ва, Ж, 783ного комитета СССРений и открытийаушская наб.,д. 4/