Способ защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы и устройство для его осуществления

 

OП ИСАН И Е (и1663014

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

iъ . ° Ф пмтв . иь ..:.. <

3 юибпио Q ., Ц Д,1

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.свид-ву— (22) Заявлено 15.01.76 (21) 2313092/24-07 (51) М. Кл .

Н 02 Н 3/24 с присоединением заявки №вЂ”

1 (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.316.

925 (088 8) Опубликовано 15.05.79. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.79

В. И. Шуцкий, В. С. Дзюбан, В. С. Прудников и А. А. Скрипник (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к защитам трехфазных потребителей от ненормальных режимов работы и может быть использовано для повышения уровня надежности и безопасности эксплуатации токоприемников в трехфазных электрических сетях.

Известны различные способы осуществления защиты токоприемников от ненормальных режимов работы (1)я(2).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению являются способ защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы, основанный на измерении пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путем формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, и получения выходного сигнала при превышении разностью порогового значения, и устройство для осуществления этого способа, содержащее конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником

2 выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения (3).

Недостатком известного способа является то, что он не позволяет обеспечить устройству защиты функций самоконтроля исправности элементов их электрических схем.

Цель изобретения — повь1шение надежности осуществления защиты трехфазных потребителей от ненормальных режимов работы.

Указанная цель достигается -ем, что в способе защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы, основанном на измерении пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путем формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, и получения выходного сигнала при превышении разностью порогового значения, в качестве другого сравниваемого сигнала принимают постоянный сигнал в диапазоне из20 менения амплитуды мгновенных значений выпрямленных фазных напряжений, и их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при уменьшении частоты которого получают выходной сигнал.

6630

В устройстве для осуществления описанного способа, содержащем конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения, оба упомянутых источника подключены к полупроводниковому прибору, шунтирующему вход транзистора, к выходу которого через конденсатор подключен исполнительный орган, зашунтированный полупроводниковым прибором, включенным согласно с источником постоянного напряжения, а в качестве полупроводникового прибора, шунтирующего исполнительный орган, использован стабилитрон.

На фиг. 1 приведена диаграмма временных характеристик токов, полученных при предлагаемом способе защиты трехфазных потребителей; на фиг. 2 — электрическая схема устройства защиты, реализующего предлагаемый способ.

Предлагаемый способ защиты состоит в следующем.

Для измерения пульсаций (фиг. 1) формируют разность между током, пропорциональным мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений ia, 14, 1с, и током, пропорциональным амплитудному значению постоянного напряжения in Разность формируют в виде величины, пропорциональной мгновенному значению сигнала прямоугольной формы, и контролируют частоту этого сигнала.

Устройство для осуществления предлагаемого способа защиты (фиг. 2) состоит из конденсатора 1, полупроводниковых приборов 2 и 3, исполнительного органа 4 и транзистора 5, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений 6 и источником постоянного напряжения 7.

Оба источника 6 и 7 подключены к полупроводниковому прибору 2, шунтирующему вход транзистора 5. К выходу указанного транзистора 5 через конденсатор 1 подключен исполнительный орган 4, зашунтированный полупроводниковым прибором 3; включенным согласно с источником постоянного напряжения 7.

При нормальной работе потребителя транзистор периодически открывается и закрывается (to 14 — соответственно длительность открытого и закрытого состояния транзистора 5) и, работая как коммутатор, подключает конденсатор 1 то к источнику постоянного напряжения 7, то к исполнительному органу 4. Конденсатор 1 при открытом состоянии транзистора 5 заряжается через полупроводниковый прибор 3 до напряжения источника 7, а при закрытом состоянии транзистора 5 разряжается через исполнительный орган 4 и резистор, включенный в коллекторную цепь указанного транзистора.

4О

15 о

S0

14

В результате через исполнительный орган (обмотка реле) за период промышленной частоты протекает средний ток, обусловленный тремя импульсами разряда конденсатора 1, которые соответствуют трем закрытым состояниям 14 транзистора 5.

Величина этого тока, которая определяется частотой импульсов разряда конденсатора 1, достаточна для притяжения якоря реле и его удержания. Длительность импульсов разряда определяется только параметрами конденсатора 1, исполнительного органа 4 и резистора, включенного в коллекторную цепь транзистора 5, и поэтому не зависит от состояния контролируемого потребителя. Критерием нормального функционирования устройства и контролируемого потребителя является задаваемая частота следования прямоугольных импульсов, образуемых за счет открытого и закрытого состояния транзистора 5.

При нарушении режима работы (обрыв фазы, уменьшение напряжения фазы или сдвиг фазных углов напряжений сети) за период промышленной частоты проходит максимум два разрядных импульса, В результате этого ток через исполнительный орган 4 становится меньше тока удержания якоря в притянутом состоянии и реле 4 отпадает, вызывая отключение (сигнализацию) потребителя. Т. е. пороговым значением является Пропуск (отсутствие) за Период промышленной частоты хотя бы одного из прямоугольных импульсов, обусловленных вышеуказанной разностью токов.

На фиг. 1, например, показано возникновение сдвига фазы В, в результате которого частота следования прямоугольных импульсов достигла порогового значения.

Регулировка уставки срабатывания, которая учитывает возможный в сети небаланс фазных напряжений, осуществляется резис,тором 8, параметры которого определяет ток in.

Реализация описанного способа защиты трехфазных потребителей позволяет обеспечить устройство защиты функцией самоконтроля исправности элементов. При выходе из строя элементов выпрямительного моста 6 (пробой, обрыв) или резисторов, образующих искусственную нулевую точку, частота импульсов разряда конденсатора 1 . достигает критического значения (отсутствует одно из фазных выпрямленных напряже- ний) и исполнительный орган отпадает. При выходе из строя остальных элементов устройства (пробой или обрыв цепи транзистора 5, обоих полупроводниковых приборов

2, 3, конденсатора 1) ток через исполнительный орган падает до нуля.

Таким образом, любое повреждение элементов устройства приводит к отключению сети, т. е. исключается возможностью эксплуатации трехфазных потребителей с неисправным устройством защиты.

663014 э

С целью ограничения тока в исполнительном органе 4 при увеличении питающего напряжения в сети в качестве полупроводникового прибора 3, шунтирующего исполнительный орган, использован стабилитрон.

Описанное техническое решение позволяет обеспечить устройствам защиты стабильную работу в широком диапазоне температур окружающей среды за счет того, что транзистор работает в ключевом режиме и изменение его коэффициента усиления с изменением температуры практически не влияет на уставки срабатывания, при которых происходит отключение сети.

Устройство защиты обеспечивает эффективную работу, независимо от подсоединенной нагрузки, так как подведенные к потребителю напряжения трех фаз контролируются и по амплитуде, и по их фазным сдвигам. Это позволяет обеспечить защиту трехфазных потребителей с несимметричными фазными нагрузками, а также однофазных потребителей, подсоединенных к системе трехфазного тока, функциональная работа которых зависит друг от друга.

Формула изобретения гз

1. Способ защиты трехфазных потребителей от неполнофазных режимов работы, основанный на измерении пульсации выпрямленного напряжения трехфазной сети, путем зо формирования разности двух сигналов, один из которых пропорционален мгновенным значениям выпрямленных фазных напряжений, и получения выходного сигнала при древь1шении разностью порогового значения, отличающийся тем, что, с целью расширения з5

6 функциональной надежности осуществления зашиты, путем введения контроля по минимуму, в качестве другого сравниваемого сигнала принимают постоянный сигнал в диапазоне изменения амплитуды мгновенных значений выпрямленных фазных напряжений, и их разность формируют в виде сигнала прямоугольной формы, при уменьшении час-" тоты которого получают выходной сигнал:

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее конденсатор, полупроводниковые приборы, исполнительный орган и транзистор, электроды которого соединены с источником выпрямленных фазных напряжений и источником постоянного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности осуществления защиты за счет обеспечения самоконтроля исправности элементов, оба упомянутых источника подключены к полупроводниковому прибору, шунтирующему вход транзистора, к выходу которого через конденсатор подключен исполнительный орган, зашунтированный полупроводниковым прибором, включенным согласно с источником постоянного напряжения.

3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что в качестве полупроводникового прибора, шунтирующего исполнительный орган, использован стабилитрон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каринский Ю. А.,Кривцов С. Е. Принципы выполнения токовых защит с торможением от несимметричных режимов работы трехфазных установок.

2; Авторское свидетельство СССР № 349056, кл. Н 02 Н 3/26, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 375330, кл. Н 02 Н 3/24, 1975.

663014

Pue. g

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Д. Зубов Техред О, Луговая Корректор И. Муска

Заказ 2711 54 Тираж 856 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (