Устройство для защиты индуктивно-емкостного преобразователя

 

Изобретение относится к электротехнике . Целью изобретения является расширение, функциональных возможностей путем обеспечения защиты от несимметричных режимов работы. При воз-; никновении аварийного режима форма тока нагрузки выпрямителя изменяется, что фиксируется насыщающимся трансформатором . Блок идентификации аварийных режимов, включающий в себя формирователи коротких положительных и отрицательных импульсов, формирователь стробирующих импульсов, узел блокировки стробирующих импульсов, цепь задержки, два индикационных элемента с исполнительным органом, в зависимости от характера импульсов трансформатора , зависящих от вида аварии (пробоя вентиля или обрыва фазы), позволяет выявить и определить вид аварии. Контактор при поступлении на не- S го сигнала от исполнительного органа отключает индуктивно-емкостной преобразователь от сети. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!) 4 Н 02 Н 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4194754/24-07 (22) 16.02.87 (46) 07.10.88. Бюл. Ф 37 (71) Коммунарский горно-металлургический институт (72) 10.È.Щербина, В.С.Песоцкий, И.В.Волков и С.И. Закревский (53) 621.314.925,4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 565388, кл. H 03 К 3/53, 1977.

Авторское свидетельство СССР

ll 855961, кл. Н 03 К 3/53, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение. функциональных воэможностей путем обеспечения защиты от несимметричных режимов работы. При воз„„SU„„1429216 А 1 никновении аварийного режима форма тока нагрузки выпрямителя изменяется, что фиксируется насыщающимся трансформатором. Блок идентификации аварийных режимов, включающий в себя формирователи коротких положительных и отрицательных импульсов, формирователь стробирующих импульсов, узел блокировки стробирующих импульсов, цепь задержки, два индикационных элемента с исполнительным органом, в зависимости от характера импульсов трансформатора, зависящих от вида аварии (пробоя вентиля или обрыва фазы), позволяет выявить и определить вид аварии. Контактор при поступлении на не- ® го сигнала от исполнительного органа у у отключает индуктивно-емкостной преоб- Ы Ф разователь от сети. 2 нл.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты устройств, выполненных на основе источника тока, например устройств для зарядки накопительных конденсаторов °

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения защиты от несиммет;,ричных режимов работы. ! На фиг 1 представлена приниципи-! альная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы . работы. :5

Устройство содержит трехфазный контактор 1, к выходу которого подключен индуктивно-емкостный преобразователь 2, к выходным зажимам преобразователя подключен трехфазный мос- 20 товой выпрямитель 3, в цепь нагрузки д которого включен насыщающнйСяя, трансформатор 5, к вторичной обмотке грансформатора параллельно подключены формирователь 6 коротких положительных и формирователь 7 коротких отрицательных импульсов, их выходы подключены к логическому узлу, состоящему из трех элементов И-НЕ 8 - 1О и одновибратора 11, при этом выход фор- 30 мирователя 6 подключен к одному из входов элемента И-НЕ 9, а выход формирователя 7 — к одному из входов элемента И-НЕ 8, выход которого соединен с запускающим входом одновибратора 1).35

Выходы элемента И-НЕ 9 и одновибратора !! подключаются к соответствующж входам элемента И-HE 10, а свободные входы элементов И-НЕ 8 и 9 объединены между собой. D-вход D — триггера 12 со- q0 единен с выходом элемента И-НЕ 9.

Прямой выход D-триггера 13 соединен с одними из входов элементов И-НЕ 14 и 15, а выход D-триггера 12 подключен к второму входу элемента И-НЕ 14 45 и входу инвертора 16, выход которого связан с вторым входом элемента И-HE

15, Выходы элементов И-HE 14 и !5 соединены с входами соответствующих HHверторов 17 и 18. С-входы D-триггеров 12 и 13 объединены и подключены к выходу формирователя 19 стробирующих импульсов, вход которого объединен с выходом элемента И-НЕ 9 и Dвходом D-триггера 12, выходы инверто- 55 ров 17 и 18 соединены с входами соответствующих ключей 20 и 21, а также, с входами элемента ИЛИ-HE 22 узла 23 блокировки стробирующих импульсов, включающего в себя два элемента

ИЛИ-НЕ 22 и 24, инвертор 25 и два клю" ча 26 и 27. При этЬм выход элемента

ИЛИ-НЕ 22 соединен с входом инвертора 25, выход которого подключен к одному из входов элемеь!та ИЛИ-НЕ 24 и входу первого блокирующего ключа 26.

Выходы первого 26 и второго 27 блокирующих ключей объединены и подключены параллельно выходу формирователя

l9 стробирующих импульсов. Вход ключа 27 соединен с входом элемента

ИЛИ-НЕ 24 и с выходом цепи 28 задержки, Последняя содержит последовательно соединенные инвертор 29, элемент

ИЛИ-НЕ 30, RS-триггер 31, первый одновибратор 32, первую дифференцирующую цепочку 33, второй одновибратор

34, вторую дифференцирующую цепочку

35 и ключ 36. При этом один из входов элемента ИЛИ-НЕ 30 соединен с выходом формирователя 7 отрицательных импульсов, а другой вход через инвертор 29 — с выходом формирователя 6 положительных импульсов. Выход эле.мента ИЛИ-НЕ 30 соединен с S-входом

RS-триггера 31, при этом его R-вход подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ

24 узла 23 блокировки стробирунлщих импульсов. Выход RS-триггера 31 соединен с запускающим входом одновибратора 32, выход которого через дифференцирующую цепочку 33 подкгпочен к запускающему входу второго одновибратора 34, выход которого, в свою очередь, связан с дифференцирующей цепочкой 35 и с объединенными входами элементов И-НЕ 8 и 9. Выход дифференцирующей цепочки 35 соединен с ключом Зр, выход которого подключен к входу элемента ИЛИ-НЕ 24 и входу блокирующего ключа 27 узла 23 блокировки стробирующих импульсов. Выход элемента ИЛИ-НЕ 30 соединен с Sвходом RS-триггера 3?, кнопка 38 подключена к R-входу триггера 37, прямой выход которого соединен с объединенными R-входами D-триггеров 12 и

13. Ключи 20 и 21 подключены к соответствующим индикационным элементам

39 и 40, общая тачка соединения которых включена в цепь светоизлучателя оптрона 41, а реагирующий элемент оптрона включен в цепь управления исполнительного органа 42, воздействующего на цепь управления контактора 1.

Устройство работает следующим образом.

1429216

После включения контактора 1 к . входным зажимам индуктивно-емкостного преобразователя 2 подводится напряжение, которое преобразуется в трехфазную систему неизменного тока, питающего нагрузку 4 постоянного тока, через мостовой выпрямитель 3. Насьпцающийся трансформатор 5 контролирует форму тока нагрузки. Наиболее характерными несимметричными режимами работы цепей с индуктивно-емкостными преобразователями постоянного тока являются .обрыв фазы питающего напряжения или пробой вентилей силового выпрямителя 3.

Рассмотрим три характерных режима работы: один нормальный с моментами включения и режимом регулирования и два аварийные (обрыв фазы и пробой вентиля). I4 (фиг ° 2) — кривая тока нагрузки при различных режимах работы °

Амплитудное значение величины тока I не зависит от величины сопро- 25

4 тивления нагрузки, поэтому насыщающийся трансформатор 5 с постоянным уровнем насыщения Т „дс выполняет функции дифференцирующего звена. На вторичной обмотке трансформатора 5 по-3р являются импульсы в моменты перехода кривой тока через границу насыщения

I „ магнитопровода, при этом соответ. ствующие форма и последовательность положительных и отрицательных импульсов при различных режимах (фиг.2,U ), 35

В нормальном режиме работы импульсы на выходе трансформатора 5 появляются только в момент включения и отключения тока нагрузки 4, что не является 40 аварийным состоянием. В аварийных режимах возникает перйодичная последовательность отрицательных и положительных импульсов. Причем в случае обрыва фазы положительные импульсы .практически без паузы проходят вслед за отрицательными, тогда как при пробое вентиля между ними существует пауза.

Эта информация поступает одновременно на входы формирователей 6 и 7

50 положительных и отрицательных импульсов, где преобразуется до соответствующего уровня напряжения (фиг,2,U< и

U ). Выходной сигнал с формирователей

6 и 7 одновременно поступает на входы элементов И-HF. 8 и 9 с выхода фор-, мирователя 6 на входы инвертора 29:; цепи 28 задержки. Информация с инвер тора 29 (О, фиг.2) и формирователя

7 (От,фиг.2) поступает на соответ" ствующие входы элемента ИЛИ-НЕ 30, выходной сигнал U> с которого поступает на S-входы RS-триггера 31 цепи

28 задержки и RS-триггера 37. Первый же пришедший информационный импульс (момент времени t ) н;левого уровня переключает RS-триггеры 31 и 37 в соответствующее состояние (U, и У фиг.2). Сигнал единичного уровня, появившийся на выходе RS-триггера 37 и, соответственно, на R-входах D-триггеров 12 и 13, подготавливает их к приему информации.

Спадающий фронт выходного напряжения RS-триггера 31 запускает одчовибратор 32, на выходе которого формируется импульс заданной длительности (фиг.2; U ), который определяет время задержки до начала приема информации, После дифференцирования этого импульса цепочкой 33 (U ôèã.2)

33 выделенный отрицательный импульс запускает одновибратор 34, формирующий на выходе информацию заданной длительности t 4 (фиг ° 2рУq4)» Этот сиг нал дает разрешение на прием информации посредством подачи единицы на объединенные входы элементов И-НЕ 8 и 9.

В это время на других входах этих элементов присутствует информация с формирователей 6 и 7. Результирующий сигнал появляется на выходах И-НЕ элементов 8 и 9 (U и U,фиг.2). Причем в нормальном режиме какие-либо изменения сигнала U отсутствуют, в отличие от аварийных. Спадающие фронты ъ импульсов с выхода И-НЕ элемента 8 являются запускающими для одновибра тора 11, где формируется сигнал заданной длительности t „ (Б„,фиг.2).

Сигнал с прямого выхода одновибратора 11 подается на один из входов элемента И-НЕ IO, а на другой вход пода- ется информация непосредственно с выхода элемента И-НЕ 9, где и происхо- дит суммирование входных сигналов (UI0,ôèã.2) Одновременно с этим импульсы с элемента И-НЕ 9 поступают на вход формирователя 19 стробирующих импульсов, на выходе которого после дифференцирования формируются короткие импульсы У,9, разрешающие считывание информации с D-входов 9триггеров 12 и 13. При этом на выходе

D-триггеров 12 и 13 появляется инфор"

1429216

10 мация, соответствующая каждому режиму работы (U и U,ôèã.2). В случае обрыва фазы происходит переключение

D-триггера 12, а при пробое вентиля срабатывают D-триггеры 12 и 13, что является информацией к распознанию причины аварии. Преобразованная бло-! ками 14 — 18 информация поступает на соответствующие ключи 20 и 21. При ! этом включается один из индикационных ! элементов 39 или 40, соответствующий ! одному из аварииных режимов. Одновременно информация с выходов инверторов 17 и 18 поступает на элемент

ИЛИ-НЕ 22 узла 23 блокировки стробирующих импульсов. Проинвертированный блоком 25 сигнал поступает на вход блокирующего ключа 26, который после открывания блокирует дальнейшее формирование стробирующих импульсов

1 (U2<,фиг,2) и фиксирует состояние

D-триггеров 12 и 13 анализатора. Сфор1 мированный одновибратором 34 прямоугольный сигнал (U>g фиг. 2) дифференцируется цепочкой 35 (U,фиг.2), и отрицательный импульс поступает на вход ключа 36, где преобразуется в сигнал единичного уровня (Uq,фиг.2), который, в свою очередь, поступает на вход блокирующего ключа 27, производящего операцию, аналогичную ключу

26, а также на один из входов элемента ИЛИ-НЕ 24, на второй вход которого подается информация с инвертора 25 ° При наличии сигнала единичного уровня на одном из входов элемента

ИЛИ-НЕ 24 RS-триггер 31 устанавливается в нулевое состоение (U,,ôèã ° 2), дальнейшее прохождение сигналов в цепи 28 задержки при этом прекращается до прихода очередной информации с выхода трансформатора (момент времени

После включения одного из индикационных элементов 39 или 40 через светоизлучатели оптрона 41 проходит ток, что вызывает включение реагирующего

1 элемента оптрона и вместе с этим срабатывание исполнительного органа

42. При этом цепь катушки контактора

1 обесточивается и он отключается в момент времени t> (U<,фиг.2). Так как состояние D-триггеров 12 и 13 зафиксировано, то после отключения контактора 1 информация о причине аварии визуально наблюдается по сведению соответствующего индикационного элемента

39 или 40. Приведение системы в исход" ное состояние осуществляется посредством нажатия на кнопку 38. При этом

RS-триггер 37.устройства сброса переводится в нулевое состояние и, в свою очередь, переводит в такое же состояние D-триггеры !2 и 13.

Предлагаемое устройство позволяет своевременно отключить силовую цепь в случае возникновения несимметричного режима работы и указать причину отключения.

Формула изобретения

Устройство для защиты инцуктивноемкостного преобразователя, подключенного к нагрузке через трехфазный мостовой выпрямитель, соДержащее блок

20 идентификации аварийных режимов, выходом подключенный к управляющему входу трехфазного контактора, предназначенного для включения между входом индуктивно-емкостного преобразователя

25 и сетью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения защиты от несимметричных режимов работы, в него введен насыщающийся тран30 сформатор, первичная обмотка которого пред на зн аче на для в ключ ени я в цепь нагрузки, а вторичная обмотка подключена к входу блока идентификации аварийных режимов, включающего в себя

З5 формирователь коротких положительных импульсов, формирователь коротких отрицательных импульсов, формирователь стробирующих импульсов, цепь задерж— ки, узел блокировки стробирующих импульсов, RS-триггер, кнопку, одновибратор, пять элементов И-НЕ, три инвертора, два D-триггера, два ключа, два индикационных элемента, оптрон и исполнительный орган, причем входы формирователя коротких положительных импульсов,и формирователя коротких отрицательных импульсов объединены и использованы в качестве входа блока идентификации аварийных режимов, а выходы указанных формирователей соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И-НЕ, выход первого элемента И-HE соединен с запускающим входом одновибратора, выход которого подключен к одному из входов третьего элемента И-НЕ, а выход второго элемента И-НŠ— к второму входу третьего элемента И-HE к

У входу формирователя стробирующих им.14292 пульсов и D-входу первого D-триггера, D-вход второго 0-триггера соединен с выходом третьего элемента И-НЕ, Свходы обоих D-триггеров соединены с

5 выходом формирователя стробирующих импульсов, прямой выход второго Dтриггера соединен с одним из входов четвертого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с прямым выходом 1п первого D-триггера и входом первого инвертора, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго D-триггера, выходы чет- . 15 вертого и пятого элементов И-НЕ соединены соответственно с входами вто" рого и третьего инверторов, выходы кокоторых соединены с входами ключей и с входами элемента ИЛИ-НЕ узла блоки- 2р ровки стробирующих импульсов, включающего два элемента ИЛИ-НЕ, два блокирующих ключа и инвертор, при этом

- выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с входом инвертора, выход которо- 25 го подключен к входу первого блокирующего ключа, и с одним из входов второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход ко" торого соединен с входом второго блокирующего ключа, выходы обоих блоки- gp рующих ключей объединены и подсоединены параллельно выходу формирователя стробирующих импульсов, выход второго элемента ИЛИ-НЕ соединен с R-входом запускающего RS-триггера цепи задержки, включающей инвертор, элемент

ИЛИ-НЕ, запускающий RS-триггер, две дифференцирующих цепочки, ключ и два одновибратора, при этом вход инверто16 8 ра подключен к выходу формирователя коротких положительных импульсов, а выход — к первому входу элемента ,ИЛИ-НЕ, второй вход элемента ИГП1-НЕ подключен к выходу формирователя коротких отрицательных импульсов, а выход элемента ИЛИ-НЕ соединен с Sвходом запускающего RS-триггера, инверсный выход которого соединен с запускающим входом первого одновибратора, прямой выход которого соединен с первой дифференцирующей цепочкой, выход которой соединен с запускающим входом второго одновибратора, прямой выход которого соединен с объединенными вторыми входами первог и второго элементов И-НЕ, и с входом второй дифференцирующей цепи, к выходу которой подключен вход ключа, выход которого соединен с входом второго блокирующего ключа узла блокировки стробирующих импульсов, при этом к S-входу запускающего RS-триггера цепочки задержки подсоединяется S-вход RSтриггера, кнопка подключена к R-входу RS-триггера, прямой выход RS-триггера соединен с объединенными R-входами первого и второго D-триггеров, выходы ключей подключены к соответствующим индикационным элементам, общая точка соединения которых включена в цепь светоизлучателя оптрона, при этом светоприемник оптрона включен к цепь управления исполнительного органа, выход которого использован в качестве выхода блока идентификации аварийных режимов, 14292! 6

1429216

Составитель О.Мещерякова

Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Олийнык Корректор В.Гирняк

Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5136/51

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4