Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрооборудования от перегрева электротоком. Цель изобретения - повышение точности работы, запиты электрооборудования от перегрева током при работе в режиме переменных токовых нагрузок. Цель достигается введением в устройство дополнительных блоков - квадратора 4, второго коммутатора 18, блока памяти 14, второго блока сравнения 16. С выхода квадратора поступает сигнал в виде напряжения, пропорционального квадрату тока, протекающего в цепи загущаемого электрооборудования, что позволяет учесть тепловые потери , т.е. нагрев электрооборудования. Блок памяти выделяет и производит, запоминание величины максимального тока за время наличия токовой нагрузки. Эта величина в блоке сравнения сравнивается с текущим значением тока. Благодаря такому выполнению производится учет изменения токовых нагрузок , влияющих на конечную температуру и интенсивность охлаждения электроборудопания, что позволяет более точно моделировать процесс охлаждения и обеспечить защиту от перегрева током в режиме работы с переменными токовыми нагрузками. 4 ил.

09l 0D

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (?1) 4662889/07 (77) 26.17,88 (46) 15.04.91, Бвп. П 14 (73) С.В.Смирнов, О.И.Коплан-Дикс и Д.В,Портнов (53) 671.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1"- 1374375, кл . H О? H 5/04, 1986.

Авторское свидетельство СССР

748631, кл. Н 02 Н 3/08, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭАГЯТ11 ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ОТ ПЕРЕГРЕВА ТОКОМ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрооборудования от перегрева электротоком. Цель изобретения — повышение точности работы, заг иты электрооборудования от перегрева током при работе в режиме переменных токовых нагрузок. Цель достигается введением в устройство дополнительных блоков — квадратора 4, Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрооборудования от перегрева током.

Цель изобретения — повышение точности работы защиты электрооборудования от перегрева током при работе в режиме переменных токовых нагру3 ок.а

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 — схема блока управления; на фиг . 4 — временные

yg)g Н 02 Н 3/08, 5/04 второго коммутатора 18, блока памяти

14, второго блока сравнения 16. С выхода квадратора поступает сигнал в виде напряжения, пропорциональногг квадрату тока, протекающего н цепи заггггщаемого электрооборудования, что позволяет учесть тепловые потери, т.е..нагрев электрооборудования, Блок памяти выделяет и производит. за-! поминание величины максимального тока за время наличия токовой нагрузки.

Эта величина в блоке сравнения сравнивается с текущим значением тока.

1 лагодаря такому выполнению производится учет изменения токовых нагрузок, влияющих на конечную температуру и интенсивность охлаждения электроборудования, что позволяет более точно моделировать процесс охлаждения и обеспечить защиту от перегрева током н режиме работы с переменными токовыми нагрузками. 4 ил. диаграммы, поясняющие работу блока управления .

Усгройсгно содержиг (фиг.1) дагчик гока 1 защищаемого элекгрооборудовапия 7 подключенный к входу первого блока сравнения 3 через квадрагор 4, преобразовагель напряжение — час гота 5, подлючаемый в зависимос ги nr наличия или огсугсгвия токовой перегрузки к суммирующему .или вычитающему входам счегного наконигеля импульсов 6, состоящего из реверсивного счегчика 7 и дешифрагора 8, цифроаналоговый преобразона16425

Весь блок управления 1 0 (кроме усилителя моцности) можег бьггь реализован на микросхемах серии К155. Работа блока управления 10 поясняется фиг.3 и 4.

3 гель 9, соединенный входами с блоком управления 10 и разрядными выходами

11, 12 счегного накопителя импульсов б, определяющими гочность моделирования геплового процесса, дополнительный логический выход 13 счегного накопителя импульсов 6 соединен с блоком управления 10, бпок памяти

14, исполнигельный орган 15, подключенный к выходу дешифрагора. 8, слу" . жащий для фиксации моменга переполнения реверсивного счетчика 7, второй блок сравнения 16 и коммугаторы

17 и 18. 15

Устройство рабогает следующим образом.

При подаче пигания реверсивный счегчик устанавливается в нулевое положение, коммутатор 18 подключаег к .входу преобразователя напряжениечастога 5 блок сравнения 3, с выхода датчика тока 1 сигнал в виде напряжения, пропорционального гоку B защищаемом элек грооборудовании, пос гупаег на вход квадратора 4, на выходе . которого напряжение пропорционально квадрагу прогекающего тока, г.е. пропорционально гепловым потерям в элекгрооборудовании. Эго позволяег более гочно моделировать гепловые процессы. В блоке сравнения 3 гекуцее значение гока I сравниваегся с величиной предельно допусгимого го- ка Iqq. Если I 6 Х ц, го с выхода А блока сравнения 3 сигнал н виде логического "0" посгупаег на блок управления 10, который управляет paGoгой всего устройства.

Блок управления 10 (фиг.3) cocro- 40 ит из устройства обнуления (ОУ), устройства временной задержки (УБЗ), усилителя мощносги выходных сигналов (УИ) и группы логических элементов (D — григгер, элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ) 45 для реализации логических функций (логического суммирования, инвергиронания сигналов}.

Усилигель мощнос ги предназначен для усиления до необходимого для ра боты блоков 9, 14, 17, 18 уровня управляющих сигналов блока управления.

При превышении величины предельно дОпустимого rosa I > I к т е при наличии перегрузки в зацищаемой цепи, с выхода А блока 3 на вход А блока управления 10 поступает в виде логической "1" сигнал Перегрузка".

Усгройство временной задержки производиг задержку выдачи эгого сигнала к блоку 14 на время Вь А нс (фиг.4), 3ro необходимо для того, чтобы усгройсгво обнуления вырабогало упреждающий единичный импульс "В исходное сосгояние", длительностью Ф, и ( л имя

C ь jaó приводящий к сбрасыванию .("обнулению") в блоке памяги 14 предыдущего значения максимального гока перегрузки I„„д„, г.е, блок памяти при работе в режиме повторяющихся гоковых перегрузок приг цигся в исходное сосгояние. Время задержки ь ð

Л очень мало, сосгавляег десягки-согни наносекунд и не оказываег влияние на рабогоспособность всего усгройсгва заггиты, Задержанный на время ь . дА сигнал "Перегрузка 1 вызываег переключение режима рабогы блока 14, В цепи управления рабогой блоков

9, 17, 18 в блоке 10 усгановлен

D-григгер с динамическим управлением по входу "С".На выходе григгера могуг бьггь два усгойчивых состояния: логический 0" и логическая "1", соогветсгвующие двум состояниям блоков 9, 17, 18. Установка на выходе триггера логического "0 осущесгвляегся пугем подачи сигнала "В исходное сосгояние" на обнуляющий R-вход григгера. Перевод григгера в сос гояние логической "1" на выходе осущесгвляется подачей на вход "С" и сигнала

"Перегрузка", при эгом необходимо из.менение уровня сигнала. or "0" к логической "1", чго в схеме блока управления,(фиг.3), соогвегствуег заднему фронгу сигнала "Перегрузка", т.е. снятию этого сигнала с входа блока управления. Перевод григrера в исходное состояние происходиг при подаче с усгройства обнуления импульса "В исходное состояние".

Таким образом, при повышении величины предельно допусгимого гока

I ) Х „, г. е. нри наличии перегрузки в защищаемой цепи, с выхода А блока сравнения 3 посгупаег в виде логической ."1" сигнал на блок управления, который видаег разрешающне сигналы для начала рабоги блока памяти, циф5

164 роаиалогового преобразователя, коммугагора 17, который подключает выход преобразовагеля напряжение-часгога 5 к суммирующему входу реверсивного счетчика 7. С выхода Б блока сравнения 3 сигнал, пропорциональный (I — I <), посгупаег на вход блока памяги, где происходит выделение и запоминание величины максимального за время наличия перегрузки гока, и через коммугагор 18 эгог же сигнал посгупает на вход преобразователя напряжение-час гога 5, на выходе которого частота импульсов зависит от величины входного напряже-. ния, т.е. величины гока перегрузки, и or заполнения реверсивного счегчика. Происходиг заполнение счегчика, г. е. моделируе гся процесс перегрева защищаемого элекгрооборудования. Процесс заполнения счегного .накопигеля б при посгоянной час гоге импульсов предсгавляег из себя прямую, а нагрев элекгрооборудования происходиг по экспоненге. На диаграмме фиг.2 сплошной линией показан процесс заполнения реверсивного счегчика, пункгирной — процесс заполнения счетчика в устройстве-прототипе, штрихпунктирной — кривая нагрева и охлаждения загппяаемого элекгрооборудования. Для максимального приближения кривой заполнения реверсивного счегчика к кривой перегрева заполнение идет с переменной скоростью. При появлении сигнала на выходе 11 дешифрагора 8, соогвегствующего гемпературе нагрева т <, на вход преобразовагеля напряжение-частота 5

or цифроаналогового преобразовагеля

9 поступаег в ниде управляющего напряжения сигнал на уменьшение часготы импульсов, а следовагельно, и скоросги заполнения реверсивного счетчика в соогвегствии с новой сгупенью аппроксимации.

3545 6

45 на 16 происходит огключение защишаеиого электрооборудования.

При отключении элекгрооборудования или уменьшении гоковой нагрузки ниже I gH происходиг процесс охлаждения. Па блок управления 10 or блока сравнения 3 поступает сигнал о снягии токовой перегрузки (логическая "1" заменяегся логическим "0"), Блок уп— равления выдает сигнал на изменение режима рабогы блока памяги 14,коммутаторов 17,18 и цифроаналогового преобразовагеля 9, Блок паияги 14 зафиксированное значение I > x в виде напряжения выдает на блок сравнения 16, где происходит сравнение с гекущни значением гока T коmax

1 горое поступаег с выхода В блс ка сравнения 3 при условии, «ro 1 à cI „.

С выхода блока сравнения 16 сигнал, пропорциональный (I „— 1), через коииуга гор 18 пос гупае г на вход преобра зовя геля напряжение — ча с гога 5, который вырабагывает последовагельносгь импульсов 1асгогой, зависящей как от заполнения реверсивного счегчика, г.е. температуры перегрева защищаемого элек грооборудования, гак и or вели сины I и гек щей мах гоковой нагрузки 1, влияющих па конечнуи геипера гуру н ингенсивносfh охлаждения алек грооборудования, r. e. учитываются условия охлаждения. Теи самым зада ется различная скорос гь охлаждения загонкаеиого элекгрообору— дования. Еоииута гор 17 подклю«ает выход преобразова геля напряжеви»

«асrnra 5 к вычитающеиу входу ревер— сивного сче.гчика 7, который сбрасываег информацию сп скорое гью аппрок— сииированной кривой охлаждения защищаемого элек грооборудования. При досгижении геипературы Т, Т1 с цифроаналогового преабразова геля на вход А преобразователя напряжение

«асго.га 5 посгупают сигналы на уменьшение часгогы вычигания импульсов.

При досгижении следующего гемперагурного уровня перегрева Т происходи г дальнейшее уменьшение скоросги заполнения счетного накопителя. Обычно дпя моделирования геп- ловых процессов досгагочно 3-4 ступени аппроксимации.

При полном заполнении реверсивного счетчика, соогвегсгвующего недопустимому перегреву элекгрооборудования, с помощью исполнительного орга50

В момен г времени, когда заполнение сче гчика 7 оказываегся ранним нулю, r. е. элекгрооборудование охладилось до номинальной, рабочей гемпера гуры, с логического выхода дешифратора 8 на вход блока управления 10 поступает сигнал "0 счегчика" в виде единичного импульса. Ус гройс гво обнуления вырабагываег cooraercrve «n импульс на обнуление, г.е. перевод

1642545 всего устройсгва защиты в исходное сосгояние.

Сброс значения Хщд„в блоке памяти 14, обнуление счетчика 7, окончание работы преобразователя напряжение — частота 5, к входу Б когорого коммутагор 18 подключаег выход Б блока сравнения 3.

Предложенное ус гройс гво позволяет более гочно моделировать процесс охлаждения и обеспечить защиту or перегрева гоком в режиме работы с переменными токовыми нагрузками.

Формула изобрer ения

Ус гройс гво для защиты электрооборудования or перегрева током,содержащее датчик тока для включения в цепь защищаемого электрооборудования, выход которого соединен со входом первого блока сравнения, первый выход когopol о подключен к первому входу блока управления, первый выход когopoFo соединен с первыми входами цифроаналогового преобразовагеля и первого коммутатора, а второй вход— с первым дополнительным логическим выходом счегного накопигеля импульсов, сосгоящего из реверсивного счетчика и дешифратора, к выходу которого подключен исполнительный орган, разряднь1е выходы счегного накопигеля импульсов подключены к соогвегствующим входам циАроаналогового преобразователя, выход когорого соединен с первым входом преобразовате5 ля напряжение — часгога, своим выходом подключенным ко вгорому входу первого коммутатора, первый и второй выходы когорого соединены соогвегсг венно с суммирующим и вычигающим входами счетного накопигеля импульсов, о гличающееся тем, что, с целью повышения гочности рабогы защиты электрооборудования or перегрева гоком при работе в режиме переменных гоковых нагрузок, в него дополнительно введены квадрагор, подключенный между выходом да гчика гока и входом первого блока сравнения, блок памяти, второй блок сравнения и

В горои коммутатор при этом BepBblH вход второго коммут à -op а объединен с первым входом первого коммугатора, его Hòîðoé вход соединен с вторым выходом первого блока сравнения и пер25 вым входом блока памяти, à трегий вход — с выходом второго блока сравнения,первый вход когорого соединен с гретьим выходом первого блока сравнения, а второй вход — с выходом

gg блока памяги, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, выход вгорого коммугатора подключен ко вгорому входу преобразователя напряжение-часгота.

Тград

К bn. ,17, 18

1642545

&омам У,17/8

Составитель Г,Ермаков

Редактор В.Трубченко Техред JI.Сердюкова

Коррекrop Т.Палий

Заказ 1433 Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101