Устройство для защиты электроустановки от изменения чередования и обрыва фазы

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова СоветсимкСоцивлистнчесникРеснубпйк оц 991547вв далем кзебретеккй и втевмтий(71) Заявител 5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОТ ИЗМЕНЕНИЯ ЧЕРЕДОВАНИЯ И ОБРЫА ФАЗЫ 1Изобретение относится к электротех нике и предназначено для использова" ния в установках, питаемых от трехфазной сети переменного тока, в част" ности в преобразовательной технике,Пофазный контроль наличия и правильности чередования Фаз питающего напряжения необходим, например для защиты реверсивных управляемых выпрямителей для электроприводов, где обрыв Фаз и нарушения чередования фаз, питающих устройства Фазового уп" равления, при наличии силового напря жения приводят к аварии.Известно устройство для защиты блока тиристорных логических элементов от изменения чередования и обрыва фаз питающей сети, содержащее питаемый от двухфазной нулевой схемы выпрямления исполнительный орган, подключенный к нулевому проводу через тиристор, управляющий электрод которого соединен с выходом тиристор" ной схемы запуска 1 . е Однако пульсации напряжения, пи"тающего исполнительный орган, настолько велики, что исключают возможностьприменения в качестве исполнительного органа большинства типов реле постоянного тока. Кроме того, это уст"ройство нельзя применить для контролясетей без нулевого провода.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является устрой 1 о ство, которое содержит исполнительный орган, подключенный к катодной выпрямительной группе, вентили которойсоединены катодами через резисторы,причем цепь управления каждого венти" 15 ля через формирующее устройство под"ь ключена между общей точкой резисторови катодом вентиля предшествующей фа"зы 21.Для запуска этого устройства послеподачи напряжения необходимо с помощью дополнительных устройств принудительно включить один из вентилей. Приэтом, в случае обрыва либо обратного3 99154чередования фаэ, во время запуска через исполнительный орган будут проходить пульсы тока, вызывая ложные сра-батывания.Недостатками известного устройстватакже являются невозможность его применения для сетей без нулевого провода и пульсации напряжения в цепи ис"полнительного органа.Целью изобретения является повышение надежности запуска устройства,расширение области применения для сетей с изолированной нейтралью, уменьшение пульсаций напряжения в цепи исполнительного органа, а также уменьшение мощности, выделяемой в пусковомрезисторе.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для защиты электроустановки от изменения чередования иобрыва фазы, содержащее исполнительный орган, подключенный к катоднойвыпрямительной группе, вентили кото"рой соединены катодами через резисторы, а анодами подключены соответствен но по порядку чередования к первой,второй и третьей фазам сети, цепи управления второй и третьей фаз черезформирующие элементы подключены к катодам вентилей первой и второй фаз,дополнительно введены управляемый вентиль с,формирующим устройством в цепи управления и пусковой резистор, ав качестве вентиля первой фазы применен диод, причем первый вывод ис"полнительного органа подключен к катодной выпрямительной группе черезуправляемый вентиль, цепь управлениякоторого через формирующий элементподключена между общей точкой резис"40торов и катодом вентиля третьей фазы,а соединенные последовательно управляемый вентиль и и сполни тель ный ор ганшунтированы пусковым резистором,Расширение области применения устройства для сетей с изолированнойнейтралью и уменьшение пульсаций напряжения в цепи исполнительного органа достигается тем, что в него введе"на анодная выпрямительная группа, ккоторой подключается второй вьвод ис"полнительного органа, причем венти"ли первой и третьей фаз,неуправляемые,а цепь управления вентиля второй фазычерез второе дополнительное формирующее устройство подключена между вто"рой и третьей фазами.Для уменьшения мощности, выделяе"мой в пусковом резисторе, параллельно 7 фрезисторам, через которые соединены катоды вентилей, подключены стабилитроны.На фиг, 1 представлена схема уст" ройства; на фиг. 2 - эпюры фазных напряжений и токов в вентилях, поясняющие работу устройства при правильном и неправильном чередовании фаз,Устройство для защиты трехфазной нагрузки от изменения чередования иобрыва фаз содержит исполнительный орган 1, неуправляемые вентили диоды 2-5, управляемые вентили тирис" торы 6-9, стабилитроны 10"15, резис" торы 16-23, В катодной выпрямительной группе катоды диода 2 и управляемых вентилей 6 и 7, в качестве кото" рых используются, например тиристоры соединены между собой через резисторы 16-18, а их аноды подключены к фазам А, В, С прямой последовательности. Цепь управления тиристора 6 через йормирующее устройство, представляющее собой соединенные последовательно резистор 19 и стабилитрон 13, подключенак катоду диода 2, Кроме того, в формирующих устройствах можно использовать пик-трансформаторы, динисторы, транзисторы и другие элементы, Цепь управления управляемого вентиля 7 через аналогичное Формирующее устройство на резисторе 20 и стабилитроне 14 подключена к катоду управляемого вентиля 6. Первый вывод исполнительного органа 1 через дополнительный управляемый вентиль 8, в качествекоторого использован, например. оптронный тиристор, подключен к общей точкерезисторов 16-18, функции управляе" мого вентиля 8 может выполнять любойполупроводниковый прибор с характеристикой управления во втором квадранте: анодное напряжение - ось абсцисс,управляющее напряжение - осЬ ординат.Управляющий светодиод оптронного тиристора 8 через формирующее ус оойст"во на резисторе 21 и стабилитрс е 15подключен между общей точкой резисторов 16"18 и катодом управляемого вентиля 7,Соединениые последовательно управ"ляемый вентиль 8 и исполнительный орган 1 шунтируются пусковым резисто"ром 22, Такая схема могла бы функционировать, если бы второй вывод исполнительного органа был подключен к нулевому приводу. Для работы в сетяхбез нулевого провода введена аноднаявыпрямительная группа на диодах 3 и5 9915М и управляемом вентиле 9, в качест"ве которого использован, например тиристор, Катод управляемого вентиля 9подключен к Фазе В. Цепь управлениявентиля 9 через второе дополнительноеформирующее устройство на резисторе 23и диоде 5 подключена к фазе С, Парал-.лельно резисторам 16"18 подключеныстабилитроны 10-12,Устройство для защиты трехфазнойнагрузки от изменения чередования иобрыва фаз работает следующим обра. зом.При правильном чередовании подве".денного напряжения в момент времени,когда напряжение фазы А перестает быть:самым отрицательным, открывается ди"од 2 и получает управляющий. сигналвентиль 6. В момент времени, когданапряжение Фазы В становится большенапряжения фазы А, открывается управляемый вентиль 6 и получает управля"ющий сигнал вентиль 7. В момент времени, .когда напряжение фазы С стано"вится больше напряжения Фазы В, от 1крывается управляемый вентиль 7 иполучает управляющий сигнал вентиль 8,который открывается и подключает кмостовому трехфазному выпрямителюисполнительный орган 1. До этого мо"мента времени ток протекал толькочерез пусковой резистор 22. Следуе;отметить, что при наличии Фазы С управляемый вентиль 9 Функционируеткак диод.35Если изменено подсоединение, - на"пример Фаз В и С, то при данном на"пряжении схема функционирует следую"щим образом. В момент времени, когданапряжение фазы А перестает быть самым отрицательным, открывается диод 2и получает управляоций сигнал вен"тиль 6, Так как его анод подключен кфазе С с большим в данный момент напряжением, то управляемый вентиль 6открывается и получает управляющийсигнал вентиль 7. Однако вентиль 7подключен к фазе В, напряжение которой в это время самое отрицательноеи не имеет условий для включения. За"тем в момент времени, когда напряже"ние фазы А становится больше напряжения фазы С, включается диод 2 и полу"чает управляющий сигнал вентиль 6.Однако напряжение фазы С в это времяменьше напряжения фазы А. В моментМравенства Фазных напряжений А и Сток в диоде 2 спадает до нуля и диодзакрывается, так как нагрузка выпрями 6теля чисто активная, Затем напряже" ние фазы С становится больше напряжения Фазы А, но управляемый вентиль 6 не открывается из-за отсутствия сиг" нала управления, Далее следуют анало" гичные циклы работы устройства. При этом управляемый вентиль 8 не открывается и не подключает исполнительный орган 1 к выходу трехфазной мостовой выпрямительной схемы.Рассмотрим режим отключения испол" нитепьного органа 1 при обрыве фазы через некоторое время после подачи трехфазных напряжений прямой последовательности.При обрыве фазы А диоды 2 и 3 те- . ряют питающее напряжение, а управляе" мые вентили 6 и 7 теряют управление и исполнительный орган обесточивается.При обрыве фазы В управляемые вентили 6 и 9. не включаются,. так как те" ряют питающее напряжение, а вентиль 7 теряет управление.После спадания до нуля тока в ис" полнительном органе 1 управляемый вентиль 8 закрывается.и не имеет усло" вий для включения.При обрыве фазы С управляемый вентиль 7 и диод 1 теряют питающее на" пряжение, а управляемый вентиль 9 теряет управление. После спадания до нуля тока в исполнительном органе 1 управляемый вентиль 8 закрывается и не имеет условий для включения,Увеличение сопротивления пускового резистора 22 с целью уменьшения потребляемой мощности влечет за собой увеличение сопротивления катодных резисторов 16-18, Для нормального функционирования выпрямительной схе" мы при открытом управляемом вентиле 8, подключающем низкоомный исполнительный орган, катодные резисто" ры 16-18 зашунтированы стабилитронами 10-12, которые включаются в работу только после открывания управляемоговентиля 8. Для того, чтобы от тока в диоде 2 не включался управляемый вентиль 7, пороговое напряжение стабилитрана 10 должно быть, меньше, чем сумма пороговых напряжений стабилитроков 13 и 1 Й, Такое же требование необходимо .для стабилитронов 11, 1 и 1. Реально величина сопротивления пускового резистора 22 в десятки раэ больше величины сопротивления обмот" ки исполнительного органа.Автоматический запуск позволяет повысить надежность устройства, при 991547менение в сетях с изолированной найт" ралью позволяет расширить его область применения, а уменьшение пульсаций питающего напряжения позволит уменьшить потери мощности в исполнитель ном органе, ликвидировать дребезг контактов и повысить его долговечность10Формула изобретенияУстройство для защиты электроуста" новки от изменения чередования и обрыва Фазы, содержащее исполнительньй 1 орган, подключенйый к катодной выпря" мительной группе, вентили которой соединены катодами через резисторы, а анодами подключены соответственно по порядку чередования к первой, второй 20 и третьей фазам сети, цепи управленин второй и третьей фаз через формирующие элементы подключены к катодам ,вентилей первой и второй фаз, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це лью повышения надежности запуска уст" ройства, в него дополнительно введены управляемый вентиль с формирующим элементом в цепи управления и пусковой резистор, а в качестве вентиля 30 первой Фазы использован диод, причем первый вывод исполнительного органа подключен к катодной выпрямительной группе через дополнительный управляемый вентиль, цепь управления которого через формирующий элемент подключена между общей точкой резисторов и катодом вентиля третьей фазы,а соединенные последовательно дополнительныйуправляемый вентиль и ис"полнительный орган шунтированы пусковым резистором,2, Устройство по пп, 1, о т л ичающее с я тем, что, с цельюрасширения области применения длясетей с изолированной нейтралью иуменьшения пульсации напряжения в цепи исполнительного органа, в неговведена анодная выпрямительная группа, к которой подключается второй вы"вод исполнительного органа, причемвентили первой и третьей фаз неуправ"ляемые, а цепь управления вентилявторой фазы через второй дополнительный формирующий элемент подключенамежду второй и третьей фазами,3, Устройство по пп. 1, о т л и " ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения мощности, выделяемой в пусковом резисторе, параллельно ре" зисторам, через которые соединены ка" тоды вентилей, подключены стабилитроны.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 687522, кл. Н 02 Н 7/09, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР М 579675, кл. Н 02 Н 7/09, 1976.о ль В. . Неце цд ,цЪа Фю е е 8 актор В. Иван аказ 158/73 ВНИИП по 110, Филиал ПП Составите а Техоед О Тираж 615 Государственного елам изобретений осква Ж"3 Раа"Патент", г. У Новоеа а ее ещеПодпмитета СССРоткрытийая наб. д.од, ул. Орое тор У. Пономареное ная,