Устройство для двухступенчатой токовой защиты сети переменного тока

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ СЕТИ ПЕРЕШННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные трансформатор тока. / г потенциометр задания уставки срабатывания , пороговьй элемент и первый исполнительньй элемент, а также второй исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства , вход второго исполнительного элемента подключен к выходу порогового элемента, выполненного на последовательно соединенных автогенераторе , амплитудном детекторе и формирователе импульсов, причем исполнительные элементы выполнены в виде реле частоты. (Л « 9 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (11) 4(5g) Н 02 H 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ (21) 3710605/24-07 (22) 09.01.84. (46} 07.06.85. Бюл. 9 21 (72} Л.И.Гитман (53) 621 316.925(088.8) (56) 1..Патент ГДР Ф 149739, кл. Н 02 Н 3/08, 1981.

2. Паперно Jf.Á. Бесконтактные токовые защиты электроустановок. И, Энергоиздат, 1983, рис. 6. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее последовательно соединенные трансформатор тока, потенциометр задания уставки срабатывания, пороговый элемент и первый исполнительный элемент, а также второй исполнительный элемент, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения устройства, вход второго исполнительного элемента подключен к выходу порогового элемента, выполненного на последовательно соединенных автогенераторе, амплитудном детекторе и формирователе импульсов, причем исполнительные элементы выполнены в виде реле частоты.

2. Устройство по п.1, о т л и— в виде параллельно соединенных тунч а ю щ е е с я тем, что автогене- нельного диода и RC-контура. ратор порогового элемента выполнен в 4. Устройство по и. 1, о т л и— виде последовательно соединенных ч а ю щ е е с я тем, что автогенетуннельного диода и катушки индуктив- pGTop порогового элемента выполнен кости, зашунтированной конденсатором. в виде последовательно, соединенных

3. Устройство по п.1, о т л и — двух встречновключенных туннельных ч а ю щ е е с я тем, что автогене- диодов и катушки индуктивности, за- ратор порогового элемента выполнен шунтированной конденсатором.

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к устройствам для защиты электроустановок от токовых перегрузок.

Известно устройство, позволяющее 3 контролировать момент возникновения перегрузки и вносить коррекцию в работу защищаемого агрегата до момента . его аварийного отключения цепями максимальной токовой защиты, выполнен- 1© ное на основе теплового реле, имеющего дополнительные контакты. При воз- никновении перегрузки расцепляющий рычаг реле начинает движение сразу, без выдержки времени, производя раз †- и мыкаиие контактов первой ступени, дополнительно введенных в реле и используемых в системах сигнализации.

При.возрастании тока в контролируемой цепи до величин, соответствующих щ значениям аварийных режимов, осущест. вляется размыкание контактов второй ступени устройства, функционально связанных с исполнительным узлом защиты контролируемого агрегата ГЦ . рф

Недостатки данного устройства состоят в низкой надежности и малой точности вследствие использования в ка-, честве датчика тока нагревательного элемента теплового реле. 30

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для двухступенчатой токовой защиты, содержащее трансформатор тока с выпрямителем контролируемого сигнала и потенцио- З метром уставки, два пороговых и два исполнительных элемента, выполненных . в виде операционных усилителей. Входы пороговых элементов подключены к фильтру, установленному на выходе 40 выпрямителя контролируемого сигнала, посредством потенциометров. На другие входы пороговых элементов подаетcs опорное напряжение, формируемое параметрическим стабилизатором из напряжения питания устройства 2 .

Однако стабильность порогов ñðàбатывания устройства зависит от параметров конденсатора фильтра, устройству требуются прецизионные источники питания операционных усилителей и цепи температурной стабилизации опорного напряжения. Таким образом его основные недостатки сводятся к низкой точности и сложности.

Цель изобретения — повышение точ- . ности и упрощение устройства. указанная цель достигается тем, что в устройстве для двухступенчатой токовой защиты сети переменного тока, содержащем последовательно соединенные трансформатор тока, потенциометр задания уставки срабатывания, пороговый элемент и первый исполнительный элемент, а также второй исполнительный элемент, вход второго исполнительного элемента подключен к выходу порогового элемента, выполненного на последовательно соединенных автогенераторе, амплитудном детекторе и формирователе импульсов, причем исполнительные элементы выполнены в виде реле частоты.

Автогенератор порогового элемента может быть выполнен либо s виде последовательно соединенных туннельного диода и катушки индуктивности, защунтированной конденсатором, либо в виде параллельно соединенных туннельного диода и RC-контура.

Автогенератор порогового элемента выполнен в виде последовательно.1160500 4 соединенных двух встречновключенных туннельных диодов и катушки индуктивности, зашунтированной конденсатором.

На фиг.1 показана схема устройства, на фиг.2 — временные диаграммы его работы.

Устройство (фиг. 1 а, б) содержит трансформатор 1 тока, нагруженный потенциометром 2 задания уставки, пороговый элемент 3, имеющии автогенератор 4, амплитудный детектор 5, выполненный.в виде диода 6 и конденсатора

7, и формирователь 8 импульсов, а также исполнительные элементы 9 и 10, выполненные в виде реле частоты. Фор«15 мирователь импульсов 8 может, например, содержать транзисторный усилитель 11 и формирующую цепочку, состо-, ящую из конденсатора -12, резистора

13 и диода 14. Исполнительный элемент

10, так же как и элемент 10, может . 1 быть выполнен в виде двухтранзисторного усилителя 15 и 16, к нагрузке

17 которого подключен диод 18, соединенный также с конденсатором 19, 25 шунтированным резистором 20.и соединенным с базой выходного транзистора 21, коллектор которого соединен с выходной клеммой 22 устройства.

Возможны различные варианты испол. ЗО нения автогенератора 4 порогового элемента -3, выполненного на туннельном диоде 23 (фиг. 1L,,Э).

При протекании по первичной обмотке трансформатора 1 тока контроли- 35 руемого тока, на его вторичной обмотке появляется напряжение, пропорциональное величине тока. Это напряжение (фиг.2, диаграмма 24) прикладывается к потенциометру 2, который является 40 регулятором порога срабатывания устройства. Снимаемое с его движка напряжение подается на автогенератор 4 °

„ порогового элемента 3. При возрастании контролируемого тока до величины 45 уставки, амплитуда напряжения, снимаемого с движка потенциометра 2, достигает величины, необходимой для смещения рабочей точки туннельного диода 23 порогового элемента 3 на .50 участок с отрицательным сопротивлением. При этом автогенератор 4 возбуждается и с него снимается пачка импульсов, совпадающая по времени с максимумом напряжения в данном полу- 55 периоде (фиг.2, диаграмма 25). Указанная пачка импульсов подается на амплитудный детектор 5, на выходе которого формируется огибающая (фиг.2 диаграмма 26); При действии,на вторичной обмотке трансформатора I полупериодов другОй полярности туннельный диод 23 порогового элемента 3 смещается на обратную ветвь вольтамперной характеристики и, следовательно, генерации пачек импульсов в указанные полупериоды не происходит.

Получаемый на выходе амплитудного детектора 5 импульс (фиг.2, диаграмма 25) преобразуется формирователем

8 в прямоугольный импульс (фиг.2, диаграмма 27), который после снятия с коллектора транзисторного усилителя

11 дифференцируется конденсатором 12.

С резистора 13 снимаются короткие положительные импульсы (фиг.2, диаграмма 28), подаваемые на вход исполнительных элементов 9 и 10.

Входной импульс преобразуется транзисторами 15 и 16 в положитель-. ный импульс заданной длительности (фиг.2, диаграмма 28), определяемой параметрами цепи из конденсатора 12 и резистора 13. При запирании транзистора 16.при действии указанного импульса происходит заряд конденсатора 19 через резистор 17 и диод 18 до напряжения, определяемого соотношением резисторов 17 и 20. Величины указанных резисторов подобранны таким образом, что при следовании входных импульсов с частотой 50 Гц, конденсатор 19 заряжается до напряжения, необходимого для отпирания транзистора 21, к коллектору котороro может быть присоединено электрочагнитное реле.

Таким образом, при достижении контролиуемым током величины уставки. срабатывает один из исполнитель- ных элементов, например, 10, Соотношение величин резисторов 17 и 20 для исполнительного элемента 9 выбрано таким образом, чтобы заряд конденсатора 19 указанного элемента до напряжения, необходимого для отпирания транзистора 21 этого блока, осуществлялся при частоте следования входных импульсов 100 Гц.

При дальнейшем нарастании контролируемого тока растет напряжение на вторичной обмотке трансформатора 1 тока. При этом автогенератор 4 в течение действия положительного полупериода напряжения выдает две пачки импульсов, имеющих высокочастотное за11605

Составитель Ю.Барабанов

Редактор Е.Папп Техред А.Кикемезей Корректор Л.Бескид

Заказ 3837/51 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, ваушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 полнение. Генерация двух пачек импульсов объясняется возможностью работы автогенератора 4 только если напряжение, подающееся ) на его пита-! ния, смещает рабочую точку туннель- 3 ного диода 23 на участок характеристики,,юузющий отрицательное сопротивление дальнейшее увеличение напряже,ния, так же как.и снижение его величины "йрекращает генерацию автогене- 10 ратора 4. Прохождение получаемых им= пулвсов по элементам устройства полностью совпадает с описанным, за иск " аочением того, что поскольку частот

00 б та Формируемых импульсов 100 Гц,срабатывают оба исполнительных элемента

9 и 10.

Таким образом, порог срабатывания перЮой ступени устройства задается потенциометром 2, а порог. срабатывания второй ступени - выбором туннельных диодов 23, имеющих различное отношение тока пика к току впадины.

Предлагаемое устройство обладает стабильностью порогов срабатывания и высокой надежностью, что улучшает снабжение потребителей электроэнергией.