Устройство для измерения напряжения нулевой последовательности

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ , содержащее датчик измеряемого напряжения, выполненный в виде резистивной звезды, подключенной к фазам сети, усилитель, выход которого соединен с входом регистрирующего прибора, ограничитель напряжения , диодньй коммутатор, вспомогательный резистор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения уровня электробезопасности обслуживания и точности измерения, усилитель выполнен двухтактным с включенными по схеме с общим эмиттером выходными транзисторами, база одного из которых через вспомогательный резистор соединена с общим выводом звезды, а база другого подключена к шине нулевого потенциала, и снабжен дополнительными транзис- . торными каскадами отрицательной i обратной связи по току, ограничитель напряжения вьшолнен в виде двух (Л стабилитронов, включенных встречнопоследовательно мелоду общим выводом звезды и щиной нулевого потенциала , а диодный коммутатор в виде двух диодов, включенных встречно-паралделыю с входами соответствующих выходных транзисторных каскадов усилителя.

- СО)Оа СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ()9) () )) 27 А (s))4 G 01 К 19 /00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3424044/24-21 (22) 07.04-.82 (46) 07. 11.85. Вюл. У 41 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (72) В.С. Дзюбан, Ф.А. Айдаров, И.А. Чеппель и В.В. Багаутдинов (53) 621.317.7 (088.8) (56) Цапенко E.Ô. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. — М.: Энергия, 1972, с, 46, рис. 23.

Авторское свидетельство СССР

У 175554, кл. G 01 R 31/02, 1963. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ, содержащее датчик измеряемого напряжения, выполненный в виде резистивной звезды, подключенной к фазам сети,. усилитель, выход которого соединен с входом регистрирующего прибора, ограничитель напряжения, диодный коммутатор, вспомогательный резистор, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения уровня электробезопасности обслуживания и точности измерения, усилитель выполнен двухтактным с включенными по схеме с общим эмиттером выходными транзисторами, база одного из которых через вспомогательный резистор соединена с общим выводом звезды, а база другого подключена к шине нулевого потенциала, и снабжен дополнительными транзисторными каскадами отрицательной обратной связи по току, ограничитель напряжения выполнен в виде двух стабилитронов, включенных встречнопоследовательно между общим выводом звезды и шиной нулевого потенциала, а диодный коммутатор в виде двух диодов, включенных встречно-параллельно с входами соответствующих выходных транзисторных каскадов усилителя.

190270 2

5 !

О

25

55

1 1

ИзобреТение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации измерительных органов релейной защиты от однофазных замыканий на землю в высоковольтных сетях горнодобывающих предприятий.

Цель изобретения - повышение уровня электробезопасности обслуживания устройства за счет обеспечения возможности увеличения сопротивлений резистивного датчика напряжения нулевой последовательности и ограничения возможных перенапряжений на выходе последнего, а также повышение точности измерения путем обеспечения независимости выходной величины от разброса коэффициентов усиления транзисторов, температуры окружающей среды и колебаний напряжения питания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для измерения напряжения нулевой последовательности

Устройство содержит датчик измеряемого напряжения, выполненный в виде звезды на резисторах 1-3, подключенный к фазам сети, усилитель, выполненный на транзисторах

4-7, резисторах 8-11, трансформаторе

12 и источнике 13 питания, ограничитель напряжения, выполненный на стабилитронах 14 и 15, диодный коммутатор, выполненный на диодах

16 и 17 и вспомогательный резистор 18.

Усилитель реализован двухтактным с включенными по схеме с общим эмиттером выходными транзисторами 4 и 5, причем база транзистора 4 через вспомогательный резистор 18 соединена с общим выводом звезды, а база транзистора 5 подключена к шине нулевого потенциала. Дополнительные транзисторные каскады, построенные с использованием транзистора 6 и резистора 10 транзистора 7 и резистора 11, обеспечивают отрица. тельную обратную связь .по току.

Выход усилителя (вторичная обмотка трансформатора 12) соединен с входом регистрирующеГо прибора (не показан). Стабилитроны 14 и 15 ограничителя напряжения включены встречно-последовательно между общим выводом звезды и шиной нулевоro потенциала.,Диоды 16 и 17 диодного коммутатора включены встречнопараллельно с входами выходных каскадов усилителя на транзисторах

4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии однофазного замыкания фазы на землю напряжения между фазами сети и шиной нулевого потенциала (землей) равны между собой и смещены на 120О. Если при этом равны между собой и сопротивления резисторов 1-3, то между общим выводом звезды н шиной нулевого потенциала напряжение также равно нулю.

Вследствие этого напряжение к входу усилителя не прикладывается и выходное напряжение на вторичной обмотке трансформатора 12 отсутствует.

При замыкании фазы сети на землю напряжение одних фаз относительно шины нулевого потенциала увеличивается, а других снижается. В связи с этим между общим выводом звезды и шиной нулевого потенциала появляется переменное напряжение.

Замыкаясь по цепи резистор 18— диод 16 или i? — эмиттер-базовый переход транзистора 5 или 4 — шина нулевого потенциала, это напряжение периодически открывает то один, то другой транзистор, в результате чего во вторичной обмотке трансформатора 12 наводится переменное на-. пряжение, пропорциональное напряжению смещения нейтрали .

При перенапряжениях, возможных во время переходных процессов в сети, при повреждениях резисторов

1-3 звезды и т.п. падение напряжения на резисторе 18 оказывается достаточным для пробоя стабилитронов 14 и 15. При этом напряжение, поступающее к входам выходных каскадов на транзисторах 4 и 5, не превышает величину, имеющую место в нормальном рабочем режиме. Изоляция устройства остается неповрежденной, что и обеспечивает безопасность обслуживающего это устрой" ство персонала.

С другой стороны» при отсоединении транзисторов 4-7 и диодов

16 и 17» конструктивно заключенньи в съемный блок от звезды резисторов 1-3 и стабилитронов 14 и 15, установленных стационарно в силовой

3 1 высоковольтной части комплексного распредустройства (в отсоединении возникает необходимость при осмотре, ремонте, либо замене элементов), обрыв в цепи резистора 18 вызывает увеличение напряжения между общим выводом звезды и шиной нулевого потенциала. Это также сопровождается пробоем стабилитронов 14 и 15, в результате чего величина напряжения снижается до уровня, при котором ток через человека, случайно прикоснувшегося к оборванным цепям, не превышает длительно безопасную величину (в несколько миллиампер).

Наличие диодного коммутатора позволяет при прочих равных условиях — одинаковых коэффициентах усиления . — получить наибольшим сопротивление звезды из резисторов

1-3 за счет того, что входной ток, замыкающийся через транзисторы 4 и 5 усилителя в нормальном рабочем режиме, не снижается. Более высокое сопротивление резисторов 1-3 подобно высокому сопротивлению изоляции сети, параллельно которому включена звезда, с точки зрения электробезопасности при прикосновении человека к фазе сети является более благоприятным. Вместе с тем увеличение сопротивлений резисторов 1-3 снижает и их нагрев.

Выполнение усилителя с трансформаторным выходом дает возможность при очень малом и потому безопасном напряжении питания получить требуемую выходную величину. Для того, 190270 4 чтобы при пробое одного из резисторов 1-3 и одновременном обрыве устройства от земли высокий потенциал не попал во вторичную обмотку трансформатора 12 и не привел к поражению обслуживающего персонала электрическим током, первичные обмотки трансформатора 12 от вторичной отделены посредством заземлен10 ного экрана.

Выходной ток транзистора 4 или

5, замыкаясь через резистор 8 или

9, включенный последовательно с эмиттером, создает падение напряжения> которое, прикладываясь к цепи, составленной иэ эмиттер-базового перехода дополнительно введенного транзистора 6 или 7 и резистора 10 или 11, приводит к откры.

2О ванию транзистора 6 или 7. В результате через эмиттер-базовый пере-, ход транзистора 4 или 5 замыкается не весь входной ток. Часть его ответвляется через база-коллекторный переход транзистора 6 или 7, кото-. рый при таком включении шунтирует, вход транзистора 4 или 5 °

В связи с этим удается получить выходное напряжение, практически не зависящее от изменения коэффициентов усиления транзисторов 4 и

5. Токи, замыкающиеся по первичным обмоткам трансформатора 12, оказываются строго пропорциональными напряжению смещения нейтрали неза35 висимо от разброса коэффициентов усиления транзисторов 4 и 5, температуры окружающей среды и колебаний напряжения питания.

1190270 у! gt Я!

1

I

I

I

II

Составитель Л. Морозов

Редактор Е. Папп Техред М.Гергель Корректор Т. Колб

Заказ 6973146 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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