Устройство для защиты от тока утечки на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к устройствам для защиты от токов утечки на землю в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью и может быть использовано для защиты шахтных сетей. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит трансформатор 3, первич- Ная обмотка которого присоедине на к двум фазам сети, а к вторичным обмот (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.Я0» 12526% (5ц 4 Н 02 Н 3/17

1 д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А

Сп

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3691071/24-07 (22) 13.01.84 (46) 23.08.86. Вюл. Ф,31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт взрывозащищенного и рудничного электрооборудования (72) В.С. Прудников, А.А. Галибин,, В.И. Гайдашев и Л.Н. Шевченко (53) . 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 792432, кл. Н 02 Н 3/17, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 572728, кл. G 01 Р 3 1/02, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКА

УТЕЧКИ НА ЗЕМЛЮ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ С

ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ (57) Изобретение относится к устройствам для защиты от токов утеч си на землю в трехфазных электрических сетях с изолированной нейтралью и может быть использовано для защиты шахтных сетей. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. Устройство содержит трансформатор 3, первич ная обмотка которого присоединена к двум фазам сети, а к вторичным обмот1252855 теля. кам присоединены первый 4 и второй 8 оперативные источники. Измерительный мост 3! присоединен через резисторы к трем фазам сети и к первому и второму оперативным источникам. Устройство содержит также источник 14 импульсного напряжения, транзисторные усилители 1 и 37 и выходной элемент 19. Повышение быстродействия

Изобретение относится к устройствам для защиты от тока утечки на землю в трехфазнык электрических сетях с изолированной нейтралью и может быть использовано, преимущественно, для защиты шахтных электрических сетей.

Цель изобретения — повышение быст родействия устройства.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема устройства для защиты от утечек тока на землю; на фиг. 2 — временная диаграмма тока на входе измерительного усилиУстройство состоит иэ первого транзисторного усилителя 1, баэаэмиттерный переход которого зашунтирован первым диодом 2, трансформатора 3, первичная обмотка которого присоединена к двум фазным проводам сети, первого оперативного источника 4, состоящего иэ первой вторичной обмотки 5 транзистора 3, выпрямительного диода б и конденсатора 7, источника 8 питания, конден— сатора 7, источника питания, состоящего из второй вторичной обмотки 9 трансформатора 3, выпрямительных диодов 10 и 11, конденсаторов

12 и 13, источника 14 импульсного напряжения, состоящего иэ высокочастотного генератора 15, резистора 16, регулируемого резистора 17 и транзистора 18, выходного элемента 19, .состоящего из первого диода 20 выходного элемента, транзистора 21, конденсатора 22, резистора 23, второ

rn 24 и третьего 25 диодов выходного элемента, герконового реле 26 и шунтирующего конденсатора 27. достигается тем что устройство реагирует как на увеличение контролируемого тока, так и на его уменьшение.

Устройство обладает функциональным самоконтролем исправности элементов путем обеспечения закрытия или открытия транзисторного элемента 1, которое, в свою очередь, вызывает срабатывание реле 26. 2 ил.

К трем фазным проводам сети подключены присоединительные резисторы 28, вторые выводы которых соединены в общую точку, к которой подключены первый 29 и второй 30 соединительные резисторы. Первый оперативный источник подключен к земле и через первый соединительный диод ре зистор 29 — к точке соединениь в

10 общую точку присоединительных резисторов 28, а через второй соединительный резистор 30 подключен первый вход первой диагонали измерительного моста 3 1, второй вход которого

15 заземлен. Мост 31 состоит из первого 32, второго 33 и третьего 34 резисторов, конденсатора 35 и катушки 36 индуктивности. К второй диагонали моста подключен база-эмиттер20 ный переход второго транзисторного усилителя 37, зашунтированный вторым диодом 38. К коллектору второго транзисторного усилителя 37 подключен первый вывод второго оперативного источника 39, состоящий иэ третьей вторичной обмотки 40 трансформатора 3, выпрямительного диода 41, и конденсатора 42, а второй выход второго оперативного источника подклю30 чен через третий соединительный резистор 43 к базе транзисторного усилителя 1, к которой также подключен регулируемый резистор 4. На схеме указаны автоматический выключатель 45 и резистор 46 утечки на землю.

В

На временной диаграмме (фиг. 2) показаны: I — постоянный ток, протекающий через база-коллекторный

40 переход транзистора 37 при отсутствии утечки на землю (сопротивление

3 1252 резистора 46 утечки равно бесконечности); I — ток, пропорциональный мгновенным значениям импульсов прямоугольной формы, который протекает через диод 2 от источника 14 импульсного напряжения; I. — постоянный ток, регулируемый резистором 44, который с протекает через эмиттер-базовый переход транзисторного усилителя 1; Е +

+I — суммарный ток, протекающий че- 10 рез диод 2 Р

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы при отсутствии утечки на землю через вход 15 транзисторного усилителя 1 протекает разность токов между суммарным током

+I который закрывает транзисторг ный усилитель 1, и током I3 который его открывает. В результате этого 20 транзисторный усилитель 1 периодически с частотой следования прямоугольных импульсов открывается и закрывается. При открытом состоянии транзисторного усилителя 1 происходит заряд 25 конденсатора 22 выходного элемента 19

При закрытом состоянии транзисторного усилителя 1 происходит разряд кон.денсатора 22 выходного элемента 19 через обмотку герконового реле 26 и эмиттер-коллекторный переход транзистора 21. Разрядный ток конденсатора

22 выходного элемента 19 вызывает срабатывание герконового реле 26, которое до прихода следующего разрядного импульса удерживается в притянутом состоянии конденсатором, его шунтирующим 27. Параметры измерительного блока выбраны такими, что собственное время отпадания герконового реле 26 не превышает 1 мс. При этом ток I3 выбирается в диапазоне изменения мгновенного значения тока I +I .

Ток Т„определяется величиной контролируемого тока 1 который протекает 45 от конденсагора первого оперативного источника через резистор 34, базаэмиттерный переход второго транзисторного усилителя 37, резистор ЗЗ, резисторы 30 и 29.

Вследствие этого для повышения .быстродействия устройство реагирует как на увеличение тока I,, следовательно, и на увеличение I так и íà его уменьшение. Устройство срабатывает, когда ток I, достигает значения ?, который устанавливается резистором 44 и срабатывает при уменьшении суммарного тока I, +I,, когда он достигает значения тока I

Таким образом устройство контроли,рует два пороговых значения как на уменьшение, так и на увеличение

Это обусловлено тем, что второй транзисторный усилитель 37 включен по схеме с общей базой, поэтому I

=Л при а=? I =I . При возникнове1 1 К нии утечки между фазами сети и зем- 55 лей контролируемый ток I уменьшается, так как часть его ответвляется через резистор 16 утечки в резисто855 4 ры 28, соединенные в звезду . Поэтому уменьшается и ток I,, а следовательно, и суммарный ток I +Т .При снижении суммарного тока 1, +I до значения .I первый транзисторный усилитель 1 открывается, разрядный ток конденсатора 22 выходного элемента 19 пропадает. Герконовое реле 26 отпадает, вызывая отключение выключателя 45, который обесточивает поврежденную сеть. Возникающее между резисторами, соединенных в "звезду", и землей напряжение смещения нейтрали при несимметричных утечках на землю практически не сказывается на токе I„ a диагонали измерительного моста, так как мост сбалансирован по переменному току.

Это напряжение сказывается только в переходном режиме, так как при этом мост оказывается не сбалансированным. Причем длительность переходного процесса мала, так как определяется добротностью контура, солержащего активное- сопротивление, .емкост— ное и индуктивное, элементы которого образуют последовательный резонансный контур (сопротивлением змиттер †базово перехода второго транзисторного усилителя 37 и второго диода 38 можно пренебречь). Поэтому контролируемый ток I при возникнок венин замыкания на землю в переходном режиме или- уменьшается, когда уменьшение тока 1 из-за появления дополк нительной цепи через резистор 16 утечки и один из резисторов 28 совпадает с уменьшением тока в контуре из-аа реакции контура на вчешнее воздействие, обусловленное появле— нием напряжения смещения нейтрали, либо увеличивается, когда ток в контуре возрастает быстрее, чем уменьшается ток из-за появления дополнительной цепи по постоянному току.

Фиг. 2

Заказ 4627/53

ВНИИПИ

Тираж 612 Подписное

Производств -полиграф пред-е г Ужгород ул Проектная 4

5 1252 контролируемого тока I При этом устройство обладает функциональным самоконтролем исправности элементов, так как при их повреждении в зависимости от того, какой элемент пов5 режден, .транзисторный усилитель либо открыт, либо закрыт. Две последовательные одна за другой операции открытия и закрытия он не произво,.дит, а следовательно, герконовое !О реле 26 отпадает и с помощью автоматического выключателя 45 обесточивается сеть.

Формула изобретения

Устройство для защиты от тока утечки на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью, содержащее первый транзисторный усилитель, база-эмиттерный переход которого 2б зашунтирован встречно включенным первым диодом, источник импульсного напряжения, вход которого подключен к источнику питания, а выход — к катоду первого диода, первый оперативный 25 источник, первый вывод которого соединен с землей, присоединительные резисторы, первые выводы которых подключены к трем фазным проводам сети, а вторые соединены в общую точку, первый соединительный резистор, конденсатор, при этом к коллектору и эмиттеру первого транзисторного усилителя подключен через выходной элемент источник Витания, о т л и

35 чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй и третий соединительные резисторы, измерительный мост, второй оперативный источник, второй диод, второй транзисторный усилитель и регулируемый резистор, при этом первая цепь измерительного моста сос855 Ь тоит из первого и второго резисторов, а вторая — из последовательно включенных третьего резистора, конденсатора и катушки индуктивности, причем точка соединения первого и третьего резисторов моста образует первый вывод первой диагонали измерительного моста, второй вывод которой образован точкой соединения второго резистора и катушки индуктивности, первый вывод второй диагонали измерительного моста образован точкой соединения первого и второго резисторов, второй вывод второй диагонали моста образо ван точкой соединения третьего резистора и конденсатора, причем общая точка соединения присоединительных резисторов через первый соединительный резистор подключена к второму выводу первого оперативного источника, а через второй вновь введенный соединительный резистор — к первому выводу первой диагонали измерительного моста, второй вывод которой подключен к земле, первый вывод второй диагонали измерительного моста подключен к катоду второго диода, базе второго транзисторного усилителя, к точке соединения первого транзисторного усилителя и первого диода, а второй вывод второй диагонали измерительного моста подключен к аноду второго диода и через эмиттерно-коллекторный переход второго транзисторного усилителя — к первому выводу второго источника оперативного тока, второй вывод которого через третий соединительный резистор подключен к базе первого транзисторного усилителя, при этом регулируемый резистор. включен между базой первого транзисторного усилителя и выводом источника питания.