Устройство для защиты от утечки тока в контактной сети с цикличным прерыванием цепи нагрузки

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫОТ УТЕЧКИ ТОКА В КОНТАКТНОЙ СЕТИ С ЦИК-г ЛИЧНЫМ ПРЕРЫВАНИЕМ ЦЕПИ НАГРУЗКИ, содержащее коммутирующий блок, вклю:чающий в себя последовательно сое«диненныё многовходовой транзисторный ключ и делитель частоты и своим выходом соединенный с управляемыми входами тиристорного трехфазного выЛрямителя , подключаемого к трехфазной сети переменного тока, источник , оперативного напряжения защиты,источник оперативных напряжений, чувствительный элемент, подключенный к контактной сети постоянного тока и своим выходом соединенный с первым входом транзисторного .ключа коммутирующего блока, отличающееся тем, что, iC целью повышения надежност, в него введены триггер, дополнительный делитель частоты коммутирующий ключ, оптронный усилитель-инвертор , последовательно соединенные элемент контроля наличия оперативных напряжений, усилитель-. 1инвертор, потенциально-импульсный элемент, первый и второй логические элементы И-НЕ, причем выходы упомянутых логических элементов соединены с первым и вторым входами делителя частоты коммутирующего блока, а кроме того выход первого логического элемента И-НЕ подключен к первым входам триггера и дополнительного делителя частоты и к второму входу коммутирующего ключа, а выход второго логического элемента И-НЕ подсоединен к вторым входам дополнительного делителя частоты и делителя час S стоты коммутирующего блока, выход которого подключен к второму входу (Л триггера и к третьим входам дополнительного делителя частоты и коммутирующего ключа, четвертый вход которого подсоединен к одному из полюсов источника оперативного напряжения защиты, к второму полюсу которого подключен оптронный усилитель-инвертор , первый выход ко . торого подсоединен к третьему входу триггера, а второй выход - к ка00 ел тоду первого вновь введенного разделительного диода, анод которого ij подключен к выходу коммутирующего GO ключа и к аноду второго вновь введенного разделительного диода, катод которого подсоединен к одному из полюсов контактной сети, а пятый вход коммутирующего ключа подключен к выходу чувствительного элемента, к пятому входу дополнительного делителя частоты и к четвертому входу триггера , первый выход которого, подсоединен к второму входу транзисторного ключа коммутирующего блока, а второй

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 Н,О " 3/ 7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3346734/24-07 (22) 08.10.81 (46) 15. 10.83. Бюл. И 38 (72) O.С.Ремха, А .И.флидермойз, 10.В.Цыбенко, 0.Я.Кучер, П.Е;Петров,-.

Л.А.Астапов и В.И.Коваленко (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт горнорудного машиностроения (53) 62!.326.925(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11. 402111, кл. Н 02 H 3/16, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР и 674143, кл. H 02 Н 3/16, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР Ь 562032, кл. H 02 Н 3/16, 1976. (54)(57) УстРОЙстВО ДлЯ зАЩиты оТ

УТЕЧКИ ТОКА В КОНТАКТНОЙ СЕТИ С ЦИК-, ЛИЧНЫИ ПРЕРЫВАНИЕИ ЦЕПИ НАГРУЗКИ, содержащее коммутирующий блок, вклю-.

;чающий в себя последовательно сое;диненные многовходовой транзистор ный ключ и делитель частоты и своим выходом соединенный с управляемыми входами тиристорного трехфазного вы"

Прямителя, подключаемого к трехфаз" ной сети переменного тока, источник,. оперативного напряжения зациты, источник оперативных напряжений, чув" ствительный элемент, подключенный к контактной сети постоянного тока и своим выходом соединенный с первым входом транзисторного ключа коммутирующего блока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,,с целью повышения надежности, в него введены триггер,дополнительный делитель частоты, коммутирующий ключ, оптронный усилитель-инвертор, последовательно соединенные элемент контроля наличия

„„SU„„1048543 A оперативных напряжений, усилитель-. .инвертор, потенциально-импульсный элемент, первый и второй логические элементы И-НЕ, причем выходы упомянутых логических элементов соединены с первым и вторым входами делителя частоты коммутирующего блока, а кроме того„ выход первого логического элемента И-НЕ подключен к первым входам триггера и дополнительного делителя частоты и к второму входу коммутирующего ключа, а выход второго логического элемента И-НЕ подсоединен к вторым входам дополнительного делителя частоты и делителя частоты коммутирующего блока, выход которого подключен к второму входу триггера и к третьим входам дополнительного делителя частоты и коммутирующего ключа, четвертый вход которого подсоединен к одному из полюсов источника оперативного напряжения защиты, к второму полюсу которого подключен оптронный усилитель-инвертор, первый выход которого подсоединен к третьему входу триггера, а второй выход - к катоду первого вновь введенного разделительного диода, анод которого подключен к выходу коммутирующего ключа и к аноду второго вновь введенного разделительного диода, катод которого подсоединен к одному из . полюсов контактной сети, а пятый вход коммутирующего ключа подключен к выходу чувствительного элемента, к пятому входу дополнительного делителя частоты и к четвертому" входу триггера, первый выход которого. подсоединен к второму входу транзисторного ключа коммутирующего блока, а второй

1048543 выход упомянутого триггера подключен подключен к первому входу коммутирук четвертому входу дополнительного ющего ключа и к третьему входу транделителя частоты, выход которого эисторного ключа коммутирующего блока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты от утечек тока в шахтной контактной сети постоянного тока рудничной электровозной откатки с . периодическим (цикличным) прерыванием цепи нагрузки.

Известны устройства для защиты

or утечки тока в контактной сети с цикличным прерыванием цепи нагруз- 10 ки (1) .

Недос тат ками их являются сложность силовой схемы преобразователь" ной части, использование двойного принципа преобразования, многоэлементность, ограниченные функциональ" ные возможности.

Известно также устройство для защитного отключения шахтной тяговой сети постоянного тока с цикличным прерыванием цепи нагрузки (2) .

Недостатками данного устройства являются пониженная надежность в переходных режимах включения и ограниченные защитные показатели. 25

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты от утечки тока в контактной сети с циклнчным прерыванием цепи нагрузки, содержащее управляемый тиристорный трехфазный выпрямитель с источ= ником питания и коммутирующим блоком в цепи управляющих электродов тиристоров, источник оперативного питания защиты включенный парал3 Э

35 лельно выпрямителю через ограничительное сопротивление и чувстви|тельный элемент, зашунтированный силовым диодом, включенным в цепи питания нагрузки, коммутирующий блок, выполненный s виде последовательно соединенных транзисторного ключа и делителя частоты и подключенный к дополнительному источнику питания, а втррой вход коммутирующего блока связан с выходом чувствительного элемента 13) .

Однако у данного устройства недостаточная надежность работы, проявляющаяся в моменты его включения, так как триггерные элементы делителя частоты в рассматриваемый момент устанавливаются водно из двух своих устойчивых состояний и могут ошибочно показать наличие утечки в контактной сети и блокировать работу устройства в целом;,ограниченные защитные показатели; так как включение напряжения основного выпрямителя на контактную сеть осуществляется без предварительной проверки изоляции сети, источник оперативного напряжения защиты постоянно включен на контактную сеть и сам является источником опасности. Кроме того, отсутствует самоконтроль режимов подачи устройством в контактную сеть оперативного напряжения защиты, т.е. возможна работа устройства при неработающем источнике оперативного напряжения защиты, отсутствует се" лективность работы при воздействии на устройство ЗДС самоиндукции контактной сети.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от утечки тока в контактной сети с цикличным прерыванием цепи нагрузки,, содержащее коммутирующий блок, включающий последовательно соединенные многовходовой транзисторный ключ и делитель частоты, и своим выходом соединенный с управляемыми входами тиристорного трехфазного выпрямителя, подключаемого к трехфазной сети переменного тока, источник оперативного напряжения защиты, источник оперативных напряжений, чувствительный элемент, подключенный к контактной сети постоянного тока, и своим выходом соединенный с пер" вым входом транзисторного ключа коммутирующего блока, введены триггер, дополнительный делитель частоты, коммутирующий ключ, оптронный усилитель-инвертор, последовательно

1048543 а соединенные элемент контроля наличйя оперативных напряжений, усилительинвертор, потенциально-импульсный элемент, первый и второй логические элементы И-НЕ, причем выходы упомянутых логических элементов соединены с первым и вторым входами делителя частоты коммутирующего блока, а кроме того, выход первого логического элемента И-HE подключен к первым входам триггера и дополнительного делителя частоты и к второму входу коммутирующего ключа, а выход второго логического элемента

И-HE подсоединен к вторым входам допо11иительного делителя частоты и делителя частоты коммутирующего блока, выход которого подключен к второму входу триггера и к третьим входам дополнительного делителя частоты и коммутирующего ключа, четвертый вход которого подсоединен к одному из полюсов источника оперативного напряжения защиты,к второму по" люсу которого подключен оптронный усилитель-инвертор, первый выход которого подсоединен к третьему входу триггера, а второй выход - к катоду. первого вновь введенного разделительного диода, анод которого подключен к выходу коммутирующего ключа и к аноду второго вновь введенного раз-делительного диода, катод которого подсоединен к одному йз полюсов кон; тактной сети, а пятый вход коммутирующего ключа подключен к выходу чувствительного элемента, к пятому входу дополнительного делителя частоты и к четвертому входу триггера, первый выход которого подсоединен к второму входу транзисторного ключа коммутирующего блока, а второй выход упомянутого триггера подключен к четвертому входу дополнительного делителя частоты, выход которого подключен к первому входу коммутирующего ключа и к третьему входу транзисторного ключа коммутирующего блока.

На чертеже представлена принципиальная электрическая. блок-схема данного устройства.

Устройство содержит управляемый (циклично) тиристорный трехфазный выпрямитель 1, управление элементами которого осуществляется коммутирующим блоком 2, выполненным в виде многовходового ключа 3, управляемо5

10 .15

45 50

55 го делителем 4 частоты, в свою очередь ведомого питающей сетью, чувствительный элемент 5, включенный на сопротивление 6 утечки, а также источник 7 оперативного напряжения защиты, подключаемый к тяговой сети через коммутирующий ключ 8, причем на выходной цепи коммутирующего ключа 8 и источника 7 оперативного напряжения защиты включен оптрон- ный усилитель-инвертор 9. Для контроля оперативного напряжения устройство содержит элемент l0 контроля наличия питающего напряжения источника 11 оперативных напряжений, при этом выход элемента 10 включен на вход усилителя-инвертора l2, сигнал с которого поступает иере3 потенциально-импульсный элемент .13, элементы И-НЕ соответственно 14 и

15, включенные последовательно 12-.15.

Для контроля цикличности работы устройства в схему введен триггер 16 с дополнительным делителем 17 частоты, при этом выходы элементов

И-,НЕ 14 и 15 связаны с основным и дополнительным делителями частоты соответственно 4 и 17, выход элемен" та 15 — с коммутирующим ключем 8 и триггером lá. В свою очередь, на второй и третий входы триггера 16 включены выходы оптронного усилителя-инвертора 9 и делителя 4 частоты, выход триггера 16 связан прямо и через дополнительный делитель

17 частоты,с коммутирующим блоком 2 °

Для исключения влияния тяговой сети на коммутирующий ключ 8 и оптронный усилитель-инвертор 9 в схему введены разделительные диоды

18 и 19; для исключения влияния на нагрузку 20 цикличного характера изменения питающего тяговую сеть напряжения нагрузка 20 содержит вентильный заградитель 21 и обратный диод 22. Наряду с этим чувствительный элемент 5 кроме блока 2 связан с триггером 1б и дополнительным делителем 17 частоты, à последний связан с коммутирующим блоком 2.

Введение в схему устройства элементов 14 и 15 обьясняется тем, что инверторный выход с элемента 14 используется для стирания ошибочной информации счетчиков, а прямой с элемента 15 - для ориентации триггеров в требуемое состоя5

1048543 ние; триггера и счетчики:используются как составные элементы основио; го .4 и дополнительного 17 делителей частоты.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на схему напряжения питающей сети переменного тока формируются оперативные напряжения ис" точника 11 оперативных напряжений и источника 7 оперативного напряжения защиты; опаративные напряжения с элемента 11 поступают на цифровые элементы устройства. При этом триггер lб, а также делители 4 и 17 ча" стоты ориентируются в любое из сво- . их .возможных состояний. Указанное может привести н ошибочным включениям (отклонениям) в схеме, Одновременно, с появлением оперативных напряжений включается элемент

10 контроля наличия питающего напряжения, сигнал с которого поступает на усилитель-инвертор,,12, где происходит формирование сигнала по уровню и фронту.

Сигнал с элемента 12 формируется по длительности в потенциально-им" пульсном элементе 13, усиливается и формируется по знаку элементами

И-HE 14 и 15..

При этом сигнал с элемента И-НЕ 14 кратковременно(на-36-40 мкс) изменяется (логически) с О в 1 - данный сигнал поступает на установочные входы делителей 4 и 17 частоты, а с элемента И-НЕ 15 на это же время изменяется с 1 в 0 - данный сигнал поступает на входы триггера 16, а по истечении указанного времени - соответственно с 1 в 0 и с 0 в 1. Ука1 занное изменение состояний приводит . к установке триггера 16 и делителей

4 и 17 частоты, а также коммутирующего ключа 8 в требуемое состояние..

При этом одновременно триггер 16, своим выходным сигналом блокирует коммутирующий блок 2, а следовательно, и управляемый (циклично) тиристорный трехфазный выпрямитель 1, т.е. внешняя сеть и цепи нагрузки 20 находятся в электрически нейтральном состоянии (напряжение в этот момент отсутствует).

Далее, через время, не превышающее заданное, с делителя 4 частоты поступает сигнал на коммутирующий ключ 8, на коммутирующий блок питающее напряжение. Переброс триг40 гера 16 в состояние, снимающее запрет в формирований напряжения на нагрузке, является дополнительным свидетельством работоспособности уст" ройства в целом.

Величина заданного времени под" ключения нагрузки к напряжению выпрямителя 1:,обоснована и применительно к сети напряжением 250(275) В равняется 0,2 с, т.е. по истечении времени около- 0,2 с напряжение с нагрузки

20 циклично снимается, ток в ней не прерывается, а за счет энергии са55

1.5

2 и триггер 16. В результате напряжение источника 7 оперативного напряжения защиты поступает в тяговую сеть и устройство осуществляет контроль сопротивления изоляции. При наличии утечки сигнал с чувствительного элемента 5 на время до 1 с блокирует коммутирующий блок 2 (выпрямитель 1) и коммутирующий ключ 8, через время, кратное заданному, на выходе дополнительного делителя 17 частоты появляется сигнал, снимающий блокировку с коммутирующего ключа 8 и дающий тем самым разрешение на подачу в сеть напряжения источника 7 оперативного напряжения защиты. При наличии повторной утечки триггер 16 самоблокируется и накладывает блокировку на коммутирующий блок 2. Ввод в работу устройства возможен только после устранения утечки и ручной деблокировки.

Последняя осуществляется путем кратковременного отключения устройства и последующим вводом в действие элементов 11, 10, 12, l3, 14, 15 или путем ввода нулевого (логического) сигнала на независимый вход элемента 14.

При отсутствии утечки по истечении времени контроля триггер 16 сигналом с оптронного усилителяинвертора 9 переводится в другое устойчивое состояние и снимает за-. прет с формирования выходного напряжения управляемого .(циклично) тиристорного трехфазного выпрямителя 1, а к нагрузке 20 прилагается моиндукции замыкается через обратный диод 22. Для создания цикличности через заданное время делитель

4 частоты коммутирующего блока 2 выдает сигнал, блокирующий посредством ключа 3 работу выпрямителя 1

7 10485 одновременно данный сигнал поступает на коммутирующий ключ 8, что llpMBo» дит к его включению и подаче напря" жения источника 7 оперативного напряжения защиты на тяговую сеть (поляр- 5 ность данного напряжения обратна напряжению выпрямителя 1 ик нагрузке 20 оно не -прикладывается, так как отделено от нее вентильным заградителем 21), и на триггер 16, переводя . 1О последний в блокирующее выпрямитель (через связь элементов 16, 2, -3) состояние.

C включением источника 7 на внешнюю сеть и исправной работе элементов 7 и 8 усилитель 9 возвращает триггер 16 в исходное состояние и снимает блокировку с элемента 2 (выпря" мителя 1) .

По истечении времени паузы контро- 2О ля изоляции тяговой сети импульс с делителя 4 частоты пропадает. и своим задним фронтом выключает ключ 8 и снимает с тяговой сети напряжение источника 7 оперативного напряжения защиты и одновременно дает разре" шение на формирование элементами

1-4 напряжения на нагрузке 20.

При наличии утечки, воздействия на процесс контроля изоляции энергии самоиндукции. тяговой сети .или отказа в работе источника 7 оперативного напряжения защиты, а так" же коммутирующего ключа 8 устройство работает аналогично.

При отсутствии утечки и истечении. заданного времени цикла процессы отключения выпрямителя 1 и подачи в сеть напряжения с источника 7 повторяются.

Наличие в устройстве принудительной установки состояний опережающеIo KoHTpoJlR изоляции с автоматической повторной проверкой при ее нарушениях или при выраженном воздействии энергией самоиндукции тяговой сети на процесс контроля, а также контроля подачи оперативного напряжения защиты с одновременным контро-: лем выполнения заданного алгоритма управления цикличностью. повышают надежность и показатели защиты.

1048543

Раюбюа дХ9

ЕЯ773 Р7ЮЫ2

Составитель О.Лисицин

Редактор И.Касарда,Техред К.Мыцьо Корректор А.Повх

Заказ 7943/58 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб. д. 4/5

Филиал ПГ П "Патент", г. Ужгород,,ул. Проектная, 4