Патент ссср 411571

 

т:аг ф

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬЕЕтЕНИЯ

К ЬВтО СКОМЮ СВИДЕтЕЛЬСтВМ

4II57l

Союз Советских

Социалистических

Респубпи

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 15.VI II.1970 (№ 1467213/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.1,1974. Бюллетень ¹ 2

Дата опубликования описания 27Л,1974

М. Кл. Н 0211 7!22

Гасударственный комитет

Саввта Министрав СССР нв делам изобретений и открытий

УДК 621.316.925 (088.8) Автор изобретения

В. С. Прудников

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЛОКИРОВКИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

Данное устройство относится к устройствам для блокировки выключателя при междуфазных повреждений и предназначено преимущественно для применения в шахтных электрических сетях.

В настоящее время для блокировки выключателя при повреждении межфазной изоляции отходящего от него участка шахтной электрической сети применяется механическая блокировка максимальных реле. При возникновении коротких замыканий в сети срабатывает максимальная токовая защита и максимальное реле блокируется защелкой. Включение выключателя в этом случае оказывается невозможным до тех пор, пока не будет взведена защелка. Однако применение защелки не решает вопроса безопасности, так как обслуживающий персонал может без проверки состояния изоляции подать рабочее напряжение в поврежденный участок сети, что может привести к пожарам и взрывам в шахте. Причем защелка блокирует максимальное реле независимо от того, произошло ли отключение от возникшего короткого замыкания или от броска тока, вызванного переходными процессами. Определение же причины отключения в таких случаях требует значительного времени, в течение которого все механизмы участка вынуждены простаивать, что приводит к нарушениям технологического процесса добычи, режима, вентиляции, участкового водоотлива и т. д.

С целью повышения надежности и улучшения его рабочих характеристик датчик сопротивления изоляции выполнен на транзисторе, эмиттер-базовый переход которого через регулируемый резистор подключен к опорному источнику питания, а база-коллекторный переход через логический элемент «ИЛИ» подключен к коммутаторам, цепи управления которых присоединены к схеме сравнения напряжений до и после главных контактов выключателя.

На чертеже приведена принципиальная

1 электрическая схема предлагаемого устройства для блокировки выключателя при междуфазных замыканиях в трехфазной электрической сети.

Устройство состоит из двух трехфазных ис20 точников питания 1 и 2 и датчика сопротивления изоляции, вход которого через коммутаторы подключен к фазам контролируемой сети, а выход — к измерительному блоку. Первичные обмотки указанных трехфазных источни25 ков питания, соединенные звездой, подключены к рабочей сети до и после главных контактов выключателя 3.

Датчик сопротивления изоляции выполнен на транзисторе 4, эмиттер-базовый переход

30 которого через резистор 5 подключен к опор4),1571 ному источнику питания 6, а база-коллекторный переход через логический элемент «ИЛИ» и резистор 7 подключен к коммутаторам.

Логический элемент «ИЛИ» состоит из трех выпрямительных мостов 8 — 10. В одну из диагоналей этих мостов соответственно включены резисторы 11 — 13, которые через три пары встречно-параллельно соединенных диодов

14 — 15, 16 — 17, 18 — 19 соединены последовательно с база-коллекторным переходом транзистора 4. Другие диагонали указанных мостов включены последовательно с вторичными обмотками 20 — 22 оперативного источника питания 1 и коммутаторами.

Коммутаторы состоят из трех выпрямительных мостов 23 — 25.

Причем в одну из диагоналей каждого из них включены последовательно соединенные выпрямительный мост логического элемента

«ИЛИ» и контролируемое сопротивление межфазной изоляции. В другую диагональ моста коммутатора подсоединены резисторы 26 — 28, параллельно каждому из которых соответственно подключены тиристоры 29 — 31.

На вход тиристоров включены схемы сравнения напряжений. Каждая схема сравнения напряжений состоит из двух резисторов 32—

33, 34 — 35, 36 — 37 и диодов 38 — 40, шунтирующих переход катод — управляющий электрод соответствующего тиристора.

Питание на резисторы подается от двух источников выпрямленного напряжениея 41, 42 43, 44; 45, 46 — 47, 48; 49, 50 — 51, 52 соответственно до и после контактов выключателя. Причем источники выбраны такими, что напряжение, снимаемое после главных контактов выключателя, несколько больше напряжения, снимаемого до главных контактов.

Поэтому при выключенном выключателе па управляющие электроды тиристоров 29 — 31 подается сигнал, запирающий тиристоры, что препятствует их самовключению при изменениях температуры окружающей среды и колебаниях напряжения в сети.

Измерительный блок представляет собой составной транзистор 53, 54, включеш)ый параллельно база-коллекторному переходу транзистора 4 датчика сопротивления изоляции.

Схема работает следующим образом.

Переменный оперативный ток, обусловленный напряжением на вторичных обмотках трехфазного трансформатора 1, протекает через датчик величины сопротивления междуфазной изоляции, коммутатор и сопротивление изоляции сети.

При бесконечно большом сопротивлении междуфазной изоляции сети оперативный ток выпрямляется мостами 8 — 10 и на резисторах

11 — 13, служащих нагрузкой указанных мостов, появляются напряжени. Мгновенные значения этих напряжений различны и соответствуют мгновенным значениям напряжений на вторичных обмотках трехфазного трансформатора 1.

Зо

С целью повышения точности измерения сопротивления изоляции и исключения колебаний напряжения в сети на работу устройства датчик величины сопротивления изоляции выполнен в виде схемы сравнения двух напряжений: напряжения на резисторах 11 — 13, обратно пропорционального оперативному току, определяемому сопротивлением междуфазной изоляции, и опорного напряжения, снимаемого с выпрямительного моста 6.

С целью использования одного измерительного элемента и упрощения устройства напряжение с резисторов 11 — 13 подается на вход транзистора 4 и вход измерительного блока, собранного на транзисторах 53, 54, с помощью трех пар диодов 14 — 19 таким образом, что ток, протекающий через резистор 7, а следовательно, и напряжение на входе составного транзистора 53, 54, не меняют знака. При этом ток протекающий через резистор 7, имеет максимальное значение, значительно превы-. шающее величину тока, протекающего через резистор 5 и эмиттер-базовый переход транзистора 4. В результате через база-коллекторный переход транзистора протекает лишь часть тока, проходящего через резистор 7. Основная часть этого тока протекает через вход составного транзистора 53, 54. Это приводит к тому, что составной транзистор полностью открывается и происходит включение выключателя. По мере снижения сопротивления изоляции ток через сопротивление изоляции, а следовательно, и через резисторы 11 — 13 увеличивается. Включение диодов 14 — 19 по описанной выше схеме обеспечивает параллельное включение база-коллекторного перехода транзистора 4 и резистора 7 с междуфазным сопротивлением изоляции. Поэтому при снижении сопротивления изоляции, например, между фазами А и В ток от вторичной обмотки 20 трансформатора 1 проходит через диод

15, диод 16, резисторы 11, 12, выпрямители 8, 9, вторичную обмотку 21 протекает через вход измерительного блока (резистор 7, транзистор 53, 54), вторая же часть этого тока через диод выпрямительного моста 8, замкнутый тиристором 29, выпрямительный мост 23, сопротивление изоляции сети, замкнутый тиристором 30, выпрямительный мост 24, резистор

12, выпрямительный мост 9 протекает к той же обмотке 21 трансформатора 1, В результате ток через резистор 7 уменьшается по мере снижения сопротивления изоляции между фазами сети. Это приводит к уменьшению тока на входе составного транзистора. Однако параметры последнего выбраны такими, что он остается полностью открытым при токе на входе, близком к нулю. При определенном сопротивлении изоляции, когда ток в резисторе

7 окажется равным току в эмиттер-базовом переходе транзистора 4, сопротивление базаколлекторного перехода этого транзистора оказывается незначительным, а весь оперативный ток, протекающий через резистор 7, замыкается через база-коллекторный переход

411571 транзистора 4. При этом вход измерительного блока оказывается зашунтированным указанным переходом транзистора 4, что приведет к закрытию составного транзистора и блокированию им цепи АПВ или схемы дистанционного управления. Таким образом, при достаточно высоком коэффициенте усиления составного транзистора, который работает в режиме нуль-индикатора, и в связи с тем, что транзистор 4 включен по схеме с общей базой, вследствие чего изменение коэффициента усиления транзистора 4 практически не сказывается на работе схемы, сопротивление изоляции сети, при котором запирается составной транзистор 53, 54, определяется лишь током цепи эмиттер-базового перехода транзистора

4, обусловленного опорным напряжением, снимаемым с выпрямителя 6, и не зависит от параметров составного транзистора и транзистора датчика 4. Это позволяет применять транзисторы без отбраковки с любыми гарантируемыми заводом-изготовителем параметрами.

В предлагаемом устройстве измерительный блок и контролируемое сопротивление междуфазной изоляции включены параллельно.

Вследствие этого снижение сопротивления междуфазной изоляции обесточенной сети приводит к уменьшению тока через составной транзистор (при критическом сопротивлении изоляции ток уменьшается до нуля). При повреждении большинства элементов схемы устройства происходит закрытие составного транзистора, который блокирует цепь АПВ или схему дистанционного управления выключателя. Это позволяет обеспечить самоконтроль исправности элементов схемы, так как исключается подача напряжения в непроконтролированную сеть.

В предлагаемом устройстве с целью исключения влияния противо-э. д.с. двигателей на его работу цепи управления коммутаторами присоединены к схеме сравнения папряжений до и после главных контактов выключателя. При включенном выключателе на управляющие электроды тиристоров подается сигнал, запирающий тиристоры. При отключении выключателя тиристоры оказываются закрытыми до тех пор, пока напряжение в отключенном участке сети снизится ниже допустимого уровня и со схемы сравнения напряжений на управляющие электроды тиристоров

10 не поступит сигнал, открывающий тиристоры.

Поэтому в отключенную сеть проходит переменный оперативный ток, контролирующий сопротивление межфазной изоляции, только после спадания противо-э. д.с. двигателей до

15 заданной величины. Таким образом, указанное построение схемы обеспечивает самоконтроль исправности элементов данного устройства, исключает влияние колебаний напряжения в сети и противо-э. д. с. двигателей на его работу, 20 что повышает надежность устройства и улучшает его рабочие характеристики.

Предмет изобретения

Устройство для блокировки выключателя при межфазных замыканиях в трехфазной сети, содержащее оперативный и опорный источники питания и датчик сопротивления изоля30 ции, вход которого через коммутаторы подключен к фазам контролируемой сети, а выход — к измерительному блоку, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и улучшения его рабочих характеристик, 35 датчик сопротивления изоляции выполнен на транзисторе, эмиттер-базовый переход которого через регулируемый резистор подключен к опорному источнику питания, а база-коллекторный переход через логический элемент

40 «ИЛИ» подключен к коммутаторам, цепи управления которых подсоединены к схеме сравнения напряжений до и после контактов выключателя.

411571

Составитель Л. Корнеева

Техред Т. Ускова

Корректор E. Хмелева

Реда .ор Л. Цветкова

Типография, пр. Сапунова, д. 2 сказ 155, 10 Изд. М 1183 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5