Устройство для защиты от токов утечки в электрической сети с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к электротехнике , а именно к средствам защиты от токов утечки электрргческик сетей с изолированной нейтралью для горнорудных машин, в том числе и с регулируемым полупроводниковым электроприводом постоянного и переменного тока. Цель изобретения - повьшение надежности в работе устройства . Напряжение непромьшшенной частоты , формируемое генератором 1 на конденсаторе 21, соответствует по фазе напряжению на элементах утечки сети , С и С. Это напряжение через усилитель 6 с автоматической регулировкой усиления (АРУ) и двухполуа $ 7 (Л

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (11) (5ц 4 Н 02 Н 5/12 3/17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4232826/24-07 (22) 23.04.87 (46} 23.01.89. Вюл. Ф 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт "КНИУИ" (72) В.А. Коровкин и F.M. Киампо (53) 621.3 16.925(088.8) (56) Колосюк В.П. Защитное отключение рудничных электроустановок.

М.: Недра, 1980, с. 148, 150-161.

Авторское свидетельство СССР

Р 1198635, кл. Н 02 Н 3/17, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ

УТЕЧКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬИ (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам защиты от токов утечки электрических сетей с изолированной нейтралью для горнорудных машин, в том числе и с регулируемым полупроводниковым электроприводом постоянного и переменного тока. Лель изобретения — повышение надежности в работе устройства. Напряжение непромьпппенной частоты, формируемое генератором 1 на конденсаторе 21, соответствует по фазе напряжению на элементах утечки сети К„, С„ и С . Это напряжение через усилитель 6 с автоматической регулировкой усиления (АРУ) и двухполу

1453509 периодный выпрямитель 7 подается на

Формирователь Я импульсов перехода напряжения через нуль. Импульсы с выхода Формирователя 8 подаются на тактовый вход регистра 16 и через, элемент выдержки времени 10 на первый вход интегратора 14, на второй вход которого поступает сигнал с выхода первого усилителя 5, прошедший через управляемый ключ 11 или управляемый ключ 12 с Фазовращателем 13. Сигнал с выхода интегратора

Изобретение относится к электротехнике, а именно к средствам защиты от токов утечки электрических сетей с изолированной нейтралью для горно рудных машин, в том числе и с регулируемым полупроводниковым электроприводом постоянного и переменного тока.

Цель изобретения — повьппение надежности работы устройства.

На чертеже приведена структурная lO схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 оперативного напряжения с трансформа"., торным выходом, блок 2 присоединения к сети, полосовые фильтры 3 и 4, пер- 15 вый усилитель 5, второй усилитель 6 с автоматической регулировкой усиления (АРУ), двухполупериодный выпрямитель 7, формирователь 8 импульсов перехода напряжения через нуль, триг- 20

rep 9, элемент 10 выдержки времени, первый 11 и второй 12 ключи, фазовращатель 13, интегратор 14, аналогоцифровой преобразователь (AIJII) 15, регистр 16, прроговый орган 17, исполнительный элемент 18 и элемент 19 индикации, резистор 20 нагрузки и емкость 21 нагрузки, тиристорный преобразователь 22 и двигатель 23.

Блок 2 присоединения служит для ЗО подключения генератора 1 оперативного напряжения-между фазами контролируемой сети и землей. Кроме этого, устройство присоединения служит для образования заданной величины сопро- 35 тивления между сетевым источником напряжения и землей. Полосовые фильтры 3 и 4 выделяют полезный сигнал с частотой оперативного генератора.

14 подается на вход аналого-нифрового преобразователя 15, на входе которого сигнал„пропорциональный 1„ и косинусу угла р, представлен в цифровом виде. Этот сигнал подается на пороговый орган 17 и элемент индикации 19 ° Введение усилителя с

АРУ и предложенная схема устройства позволяют повысить надежность устройства в работе при изменяющихся ха рактеристиках контролируемой электрической сети. 1 ил.

Резистор 20, фильтр 3 и первый усилитель 5 образуют канал измерения модуля тока утечки. Емкость 21, фильтр

4, второй усилитель 6, двухполупе— риодный выпрямитель 7, формирователь

8 нулевых уровней напряжения и триггер 9 образуют канал опорного сигнала. Ключи 11 и 12,. Фазовращатель 13, интегратор 14 и АЦП 15 образуют преобразователь функции. U..соз (= а в электрический сигнал в цифровом виде. Регистр 16 служит для синхронизации временных интервалов считывания информации с АЦП и хранения ее в промежутках между считываниями.

Элемент 10 иццержки времени служит для формирования импульса установки исходного состояния (нуля) интегратора после очередного периода измерения. Пороговым органом 17 устанавливается порог срабатывания исполнительного элемента 18. Элемент 19 индикации служит для визуального контроля величины сопротивления изоляции контролируемой .сети.

Устройство защиты от токов утечки работает следующим образом.

Генератор 1 формирует оператив,ное напряжение синусоидальной формы непромьппленной частоты. Это напряжение через резистор 20 и блок 2 присоединения прикладывается между фазами контролируемой сети и землей.

Через сопротивление изоляции R> емкость сети С1, С2, сопротивление и конденсатор нагрузки создается цепь для измерения тока утечки, создаваемого генератором оперативного напряжения.

1453509

Устройство для защиты от токов

55 утечки в электрическои сети с изолированной нейтралью, содержащее последовательно соединенные блок присоединения к сети, генератор оперативного

Падение напряжения на резисторе 20 через полосовой фильтр 3 подается на первый усилитель 5. Выходное напряжение усилителя 5 пропорционально можулю тока утечки I и равно

Ц = R„ I

Напряжение на конденсаторе 21 по фазе соответствует напряжению на элементах утечки сети R„, Ci и С2 °

Это напряжение подается через полосовой фильтр 4 на второй усилитель 6 с АРУ. За счет введения АРУ величина выходного напряжения усилителя 6 изменяется незначительно при колебаниях в широких пределах параметров сети Кя и С1, С2. Это напряжение подается на двухполупериодный выпрямитель, а с его выхода — на формирователь 8 импульсов перехода напряжения через нуль.

На выходе формирователя 8 формируются остроконечные импульсы, соответствующие моментам перехода входного напряжения через нуль.

Сигнал на выходе элемента 10 выдержки времени формируется с задержкой по отношению к сигналам íà его входе. В результате создается необходимый временной .интервал между моментами записи информации из АЦП в регистр, производимыми по сигналам формирователя 8, и установкой "нуля" интегратора, осуществляемой по сигналам элемента 10 выдержки времени.

Сигналы с выхода формирователя 8 подаются на триггер 9. Прямым и инверсным выходам триггера 9 управляются соответственно первый 11 и второй 12 ключи. С помощью этих ключей выходное напряжение первого усилите- . ля 5 подключается непосредственно к интегратору 14 (ключ 11), либо через фазовращатель 13 (ключ 12) . В результате на входе интегратора 14 напряжение имеет вид разнополярных полусинусоид. Амплитуда этого сигнала пропорциональна величине тока утечки, а длительность отрицательной и положительных ооставляющих полусинусоид определяется сдвигом фаз между напряжением и током оперативного генератора, т,е, соотноше нием активной составляющей и полноготока утечки, Угол сдвига

Rg = arccos —, Ф где R — сопротивление изоляции каU беля;

/ — полное сопротивление утечки в сети.

По окончании процесса интегрирования на промежутке t = 0,5 Т на вы5 ходе интегратора 14 напряжение пропорционально произведению модуля тока утечки I и косинуса угла (g, т.е.

"инт = K I созЧ = K I ô

10 где К вЂ” коэффициент пропорциональности

I - активная составляющая тока утечки.

Сигнал с выхода интегратора 14 подается на АЦП 15, на выходе которого он имеет цифровой вид. Этот сигнал через регистр 16 подается на пороговый орган 17 и элемент 19

20 индикации. Запись информации в регистр 16 производится в моменты подачи импульсов с выхода формирователя 8. Установка исходного состояния (сброс на нуль) интегратора произво25 дится импульсами, формируемыми на выходе элемента 10 выдержки времени.

При отсутствии активной составляющей утечки напряжения опорного и измерительного каналов имеют сдвиг по фазе на Ф/2.

В результате разнополярные импульсы напряжения на выходе интегратора равны и симметричны и его выходное напряжение равно нулю.

З5 При возникновении активной утечки возрастает действующее значение модуля тока утечки и возникает асимметрия разнополярных сигналов на входе интегратора за счет изменения угла

40 сдвига (с — . В результате на выхо2 де интегратора формируется напряжение, пропорциональное активное составляющей тока утечки, однозначно определяющее величину сопротивления утечки. При Т„ Х,, где уставка срабатывания порогового органа, срабатывает пороговый орган и формируется команда на отключение

50 контролируемой сети.

Формула изобретения

Составитель Т. Суринов

Техред М.Дидык Корректор С. Черни

Редактор H. Лазаренко

Заказ 7294/51 Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 14 напряжения и резистор нагрузки, подключенный к заземлителю, конденсатор нагрузки, подключенный между заземпителем и точкой соединения упомянутых генератора и блока присоединения, первую цепь последовательно соединенных первого полосового фильтра и первого усилителя, вторую цепь оследо;вательно соединенных второго полосо;вого фильтра и второго усилителя, причем первая цепь подключена к резистору нагрузки, а вторая - к конденсатору нагрузки, последовательно соединенные формирователь импульсов перехода напряжения через нуль и триггер, последовательно соединенные пороговый орган и исполнительный эле мент, элемент индикации, подключен ный к входу порогового органа и эле-.

1 мент выдержки времени, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него дополнительно введены двухпо53509 6 лупериодный выпрямитель, два аналоговых ключа, фазовращатель, интегратор, аналого-riHApoRoA преобразователь и

5 регистр причем выход второго усили1 теля через двухполупериодный выпрями-" тель соединен с входом упомянутого формирователя импульсов, выход которого подключен к тактовому входу регистра и через элемент выдержки времени к первому входу интегратора, выход первого усилителя через параллельно включенные первый аналоговый ключ и второй аналоговый ключ с фазовращателем на выходе подключен к второму входу интегратора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь подключен к информационному входу регистра, выход которого подключен к входу порогового оргRHB. управляющие входы первого и второго ключей подключены к прямому и инверсному выходам триггера соответственно.