Устройство для защиты от перегрузки по току

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ, содержащее трансформатор тока, подключенный вторичной обмоткой к входу формирователя напряжения, пропорционального току, выход которого через последовательно соединенные первый ре .зистор и стабилитрон подключен к входу первого органа сравнения, выполненного в виде двухкаскадного усилителя с положительной обратной связью и выходного усилителя, промежуточное реле, обмотка которого подключена к выходу первого органа сравнения, времязадающую RC-цепочку с тремя последовательно.соединенными группами резисторов, включенную.параллельно входу первого органасравнения , конденсатор которой зашунтирован последовательно соединенными вторым резистором и размыкающим контактом промежуточного реле, второй орган сравнения, выполненный в виде многокаскадного усилителя, вход которого подключен к конденсатору время задающей RC-цепочки, а выход - к исполнительному органу, причем цепь питания обоих органов сравнения через третий резистор подключена к выходу формирователя напряжения., пропорционального току, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности путем расширения диапазона выдержек времени , введены три конденсатора, управляющий транзистор и два дополнительных резистора, причем цепи (П положительной обратной связи и межкаскадной связи двухкаскадного усилителя первого органа сравнения выполнены емкостными, входы выходных усилителей обоих органов сравнения зашунтированы первым и вторым дополнительными конденсаторами соот- . вественно, база управляющего транзистора подключена к вьпсоду двухкаскадного усилителя первого органа сравнения и через первый дополни тельный резистор объединена с эмит;о тером коллектор включен последоN5 вательно с вторым дополнительным резистором, подключенным параллельно конденсатору и первой группе резисторов время задающей RC-цепочки , причем третий дополнитель ный ковдеисатор шунтирует вторую группу резисторов , а выход транзистора третью группу резисторои времязадающей RC-цепочки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (! !) 4(5!) Н 02 Н 3 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

21) 3669995/24-07

° °

22) 08.12.83

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 23.02.85. Бюл, 9 7 (72) С.л. Кужеков, В.Ф. Минаков, Е.Ф. Минаков, В,М. Редькин и А.Ф. Кочнева . (71) Северо-Кавказский научно-исследовательский институт природных газов, Ставропольский политехнический . институт и Новочеркасский ордена

Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 448529, кл. Н 02 Н 3/06, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 399955, кл. Н 02 Н 3/08, 1971. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПО ТОКУ, содержащее трансформатор тока, подключенный вторичной обмоткой к входу формирователя напряжения, пропорционального току, выход которого через после-. довательно соединенные первый резистор и стабилитрон подключен к входу первого органа сравнения, выполненного в виде двухкаскадного усилителя с положительной обратной связью и выходного усилителя, промежуточное реле, обмотка которого подключена к выходу первого органа сравнения, времязадающую КС-цепочку с тремя последовательно соединенными группами резисторов, включенную.параллельно входу первого органа сравнения, конденсатор которой зашунтирован последовательно соединенными вторым резистором и размыкающим контактбм промежуточного реле, второй орган сравнения, выполненный в виде многокаскадного усилителя, вход которого подключен к конденсатору время задающей КС-цепочки, а выход — к исполнительному органу, причем цепь питания обоих органов сравнения через третий резистор подключена к выходу формирователя напряжения, пропорционального току, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем рас" ширения диапазона выдержек времени, введены три конденсатора, управляющий транзистор и два дополнительных резистора, причем цепи положительной обратной связи и межкаскадной связи двухкаскадного усилителя первого органа сравнения выполнены емкостными, входы выходных усилителей обоих органов сравнения эашунтированы первым и вторым дополнительными конденсаторами соотвественно, база управляющего транзистора подключена к выходу двухкаскадного усилителя первого органа сравнения и через первый дополнительный резистор объединена с эмиттером коллектор включен последовательно с вторым дополнительным резистором, подключенным параллельно конденсатору и первой группе резисторов время задающей RC-цепочки, причем третий дополнительный конденсатор шуптирует вторую группу резисторов, а выход транзистора — третью группу резисторов времяэадающей RC-.öåïî÷êè °

1141492

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам релейной защиты электроустановок от токовых перегрузок.

Известно устройство для токовой 5 защиты с ограниченно зависимой выдержкой времени, содержащее трансформатор тока, зашунтированный двумя последовательно соединенными постоянным и переменным резисторами, выпрямительный мост с подключенными на цыходе сглаживающим коиденсато ром и стабилитроном . К сглаживающему.конденсатору присоединен время.задающий последовательный RC-контур, конденсатор которого шунтирован резистором, Параллельно последнему включена управляющая цепь тиристора, содержащая последовательно соединенные дииистор, стабилитрон и ограни- 20 чительный резистор. Анод тиристора через исполнительный элемент соединен с конденсатором времязадающего контура (11.

Недостатком устройства является низкий диапазон изменения времени срабатывания в функции первичного тока. Это обусловлено малым снижением выдержки времени при больших кратностях тока. 30

Известно также устройство для защиты от перегрузки по току, содержащее трансформатор тока, соединенный через формирователь напряжения и стабилитрои с первым органом срав- 35 пения, выполненным на многоканаль ном усилителе с положительной обратной связью, времязадающую RC-цеппочку, конденсатор которой зашунтироваи резистором через размыкающий 40 контакт промежуточного реле, включающего на выходе первого органа сравнения. Выход времязадающей КС-цепочки подключен ко входу второго органа сравнения с исполнительным 45 органом на выходе. Напряжение формирователя, соответствующее режиму перегрузки, превышает опорное напряжение стабилитрона. Это фиксируется первым органом сравнения, промежу- gp точное реле дешунтирует времязадающий конденсатор. Последний заряжается напряжением формирователя,. пропорциональным кратности первичного тока за вычетом единичного у (пропорционального номинальному току) значения. Тем самым достигается снижение «ремени действия устройства при больших кратностях первичного тока .(27.

Однако в известном устройстве для защиты наряду с расширением диапазона выдержек времени в области больших перегрузок имеет место сужение его в области малых, где малое изменение напряжения времязадающего кон-. денсатора по экспоненциальному закону не позволяет получить большие выдержки времени срабатывания с заданной точностью.

Цель изобретения —. повышение точности путем расширения диапазона выдержек времени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты от перегрузки по току, содержащее трансформатор тока, подключенный вторичной обмоткой к входу формирователя напряжения, пропорционального току, выход которого через последовательно соединенные первый резистор и стабилитрон подключен к входу первого органа сравнения, выполненного в виде двухкаскадного усилителя с положительной обратной связью и выходного усилителя, промежуточное реле, обмотка которого подключена к выходу первого органа сравнения, времязадающую

RC-цепочку с тремя последовательно соединенными группами резисторов, включенную параллельно входу первого органа сравнения, конденсатор которой зашунтирован последовательно соединенными вторым резистором и размыкающим контактом промежуточ" ного реле, второй орган сравнения, выполненный в виде многокаскадного усилителя, вход которого подключен к конденсатору времяэадающей RC-цепочки, а выход — к исполнительному органу, причем цепь питания обоих органов сравнения через третий резистор подключена к выходу формирователя напряжения, пропорционального току, введены три конденсатора, управляющий транзистор и два дополнительных резистора, причем цепи положительной обратной связи и межкаскадной связи двухкаскадного усилителя первого органа сравнения выполнены емкостными, входы выходных усилителей обоих органов сравнения зашунтированы первым и вторым дополнительными конденсаторами соответственно, база управляющего транзистора подключена к выходу двухкаскадного

1141492!

О кратности тока и, соотусилителя первого органа сравнения и через первый дополнительный резистор объединена с эмиттером, коллектор включен последовательно с вторым дополнительным резистором, подклю- 5 ченным параллельно конденсатору и первой группе резисторов времязадающей RC-цепочки, причем третий дополнительный конденсатор шунтирует вторую группу резисторов, а выход транзистора — третью группу резисторов времязадающей RC-цепочки.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для защиты от перегрузки по !5 току; на фиг. 2, — диаграммы, иллюстрирующие.получение время — токовой характеристики устройства.

Устройство, содержит подключенный к вторичной обмотке трансформатора 20

1 тока формирователь 2 напряжения пропорциональный току. К его выходу присоединены: через стабилитрон 3 вход первого органа 4 сравнения, резисторы 5 и 6, последний из которых 25 принадлежит времязадающей RC-цепочке

7, а также второй орган 8 сравнения ° Первый орган 4 сравнения представляет собой ждущий мультивибратор на транзисторах 9 и 10 с емкост- 30 ной межкаскадной и обратной связями.

11 и 12 соответственно и выходной усилитель, выполненный на транзисторе 13 с промежуточным реле 14 в коллекторной цепи и шунтирующим конден- 5 сатором 15 в базовой цепи, Контакт

16 промежуточного реле 14 замыкает на разрядный резистор времязадающий конденсатор 17 ° Второй орган 8 сравнения включает транзисторы 18 — 40

22, последний иэ которых нагружен исполнительным органом 23 и входной цепью подключен к конденсатору 24.

Один из резисторов времязадающей цепи зашунтирован. конденсатором 25. Резистор 6 подключен параллельно коллекторно-эмиттерной цепи управляющего транзистора 26.

На фиг. 2 приняты следующие обоз-,:начения: 50 зависимость непряжения

U>on на выходе резистора

6 от кратности первичного тока К;

В и  — кривые Ð<À< время 55 задающего конденсатора 17 при различной вественно, различной величине Пооп (например, U<);

С< и С вЂ” времятоковые характеристики предлагаемого и известного устройств при заряде конденсатора от нулевого значения до порога срабатывания U >, — ось времени;

1 — суммарное напряжение конденсатора 17 и выхода резистора 6.Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода Формирователя 2, пропорциональный. первичному току трансформатора 1, подается на вход органа 4 сравнения. Если его величина меньше порога пробоя стабилитрона 3, то транзистор 9 заперт,транзистор 10 открыт (введение емкостных связей 11 и 12 между этими транзисторами обеспечивает их работу в режиме ждущего мультивибратора), IIpH этом транзистор 13 выходного усилителя закрыт в реле 14 в его .коллекторной цепи обесточено,. Вход последнего усилителя шунтирован конденсатором 15, преобразующим выходное импульсное напряжение мультивибратора в сглаженное, практически постоянное. Размыкающий контакт 16 реле !4 в таком режиме замыкает времязадающий конденсатор 17 на разрядный резистор. Поэтому второй орган 8 сравнения сохраняет обесточенное состояние исполнительного ор гана .23 (.транзисторы 18,19,20 и 22 закрыты, транзистор 21 — открыт).

Режиму перегрузки соответствует напряжение формирователя 2, большее уровня пробоя стабилитрона 3, База транзистора 9 теперь имеет отрицательный потенциал, мультивибратор возбуждается, вызывая отлирание транзистора 13 и срабатывание реле

14. Контакт 16 при этом дешунтирует времязадающий конденсатор 17. Начинается его заряд напряжение:, пропорциональным первичному току. Кроме того, часть зарядного тока .проходит через конденсатор 25. Эта сос-. тавляющая практически пропорциональна производной огибающей перьичного тока, что ускоряет действие защиты, особенно при больших кратнос1141492 тях первичного тока, появление которых вызывает заметный ток через конденсатор 25.

С выхода мультивибратора на базу транзистора 26 поступают длинные отрицательные импульсы. На этих участ-, ках времени идет заряд конденсатора 17, который нижней своей обклад" кой оказывается подключенным к положительному полюсу формирователя

2. На оставшейся части цикла:работы мультивибратора отпирающее базовое напряжение на транзисторе 26 отсутствует, он переходит в непроводящее состояние. При этом дешунтируется резистор 6., Падение напряжения на этом резисторе У оп в функции от кратности тока (фиг. 2) — прямая А суммируется с разностью потенциалов конденсатора 17 и вместе с ним /кривые  — В при различных кратностях) подается на вход органа 8 сравнения. Достигая порога срабатывания

U p оно вызывает переключение органа 8 сравнения, который, воздействуя на исполнительный орган 23, вызывает отключение защищаемого объекта (при этом транзисторы 18 " 20, 22 открываются, а транзистор 21 закрывается; конденсатор 24 обеспечивает 30 расширение входных импульсов органа сравнения . Из диаграммы (фиг. 2, видно, что такой алгоритм срабатывания устройства защиты обеспечивае большие выдержки времени при малых перегрузках (кривая В„)и малые выдержки при больших кратностях тока.

Например кривая В . здесь большая часть напряжения, достаточного для срабатывания устройства U подается с резистора 6 — U< конденсатор

17 при заряде не проходит всего диапазона U

23. На фиг. 2 моменты срабатывания защиты при различных кратностях К, найденные из условия прохождения кривых В„ - В через порог Upp спроецированы с оси абсцисс на отрицательную полуось ординат, и построена времятоковая характеристика t=f(К) устройства защиты (кривая С .на фиг. 2) .

Положительный эффект изобретения заключается в расширении диапазона выдержек времени устройства для защиты путем включения последовательно с времязадающим конденсатором резистора.

I)41492

Тираж б20 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Заказ 508/4!

Филиал ППН "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Ю. Барабанов

Редактор Н; Яцола Техред О.Ващишина Корректор М. Леонтв..