Устройство для токовой защиты

 

О П И С А Н И Е,667175

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 2411,75 (21) 2193953/24-07

Н 02 И 3/08 (23) ПриоритЕт-, (32) 26,11,74

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) сви (31) 52 7 4 60

Опубликовано 0 0679. Бюллетень № 21 (53) УДК 621 316.925 (088.8)

Дата опубликования описания 050679

P2) Автор изобретении

Иностранец

Сэн Чай Сан (сьв) Иностранная фирма

Вестингауз Электрик Корпорейшн (сшл) (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ

Изобретение относится к электрическим устройствам, применяемьм для защиты схем переменного тока.

Известны устройства для токовой защиты, в которых рабочая энергия 6 для токовой информации и релейной схемы снимается с двух токовых трансформаторов. При этом по крайней мере один из трансформаторов конструируется, таким образом, что насыщается в,10 пределах ожидаемого диапазона токовых величин. Другие ранее известные устройства использовали токовый трансформатор в сочетании с отдельньм источником питания. 16

В ранее известных статических релейных схемах задержки обычно использовалось устройство формирования кривой для получения характеристик реле;. аналогичных характеристикам 20 шйроко.использовавшихся ранее электромеханических устройств f1).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для токовой защиты, содержащее трансформатор тока, установленный в цепи переменного тока, к двум вторичным обмоткам которого через выпрямитель присоединены блок управления и блок накопления энергии, причем один. из входов блока управления соединен с коммутирующим блоком f2).

Целью изобретения является обеспечение линейности характеристик в широком диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве.для токовой защиты, содержащем трансформатор тока, установленный в цепи переменного тока, к двум вторичньм обмоткам которого через выпрямитель присоединены блок управления и блок накопления энергии, причем один из входов блока .управления соедийен с коммутирующим блоком, блок управления содержит две схемы переключения, первая схема переключения coc"" тоит из последовательно соединенных полупроводникового прибора, резистора и по меньшей мере одного переключателя, причем полупроводниковый прибор соединен. с входом .блока накопления энергии, а управляющий электрод переключателя присоединен к управляющему электроду второй схемы переключения, причем вторая схема переключения присоединена к второй вторичной обмотке через резистор. Кроме того, вторичные обмотки трансформатора тока. расположены на сердечнике из насыщаемого магнитным потоком материала и число ьь7175 витков первой вторичной обмотки N< меньше числа витков второй вторичной обмотки N

Вторая схема переключения содержит переключатель, например тиристор.

Блок накопления энергии содержит два конденсатора и два разделительных диода, причем анод первого диода подключен к первому конденсатору, а катод второго — к второму конденсатору.

Кроме того, устройство содержит детектирующий блок, вход которого соединен с вторым входом блока управле ° ния, а выход — с входом коммутирующего блока. Детектирующий блок содер- жит схему запуска и импульсный генератор, подключенные к первому входу счетного элемента, компаратор мгновенных значений, подключенный к второму входу счетного элемента. Коммутирующий блок содержит индикатор мгновенного действия,. индикатор с задержкой на срабатывание и блокирующий элемент. Устройство содержит блок ограничения, включенный между первым выходом блока управления и первым входом коммутирующего блока. Блок orраничения содержит шунтовую схему, состоящую из переключающего элемента и соединительного элемента, соединяющего переключающий элемент с резистором.

Переключающий элемент блока ограничения содержит стабилитрон, тирис.тор и соединительный элемент., соединяющий стабилитрон и.тиристор. В детекторный блок введен элемент временной задержки, вход которого подключен к входу детектирующего блока, выход — к первому входу счетного элемента, а запрещающий вход — к выходу импульсного генератора. Импульсный генератор содержит соединенные пос ледовательно триггер и мультивибратор с одним устойчивым состоянием.

Триггер содержит цепи RC реле для мгновенного снятия возбуждения всех конденсаторов и соединительный элемент,. соединяющий цепи RC с резистором и мультивибратором, причем цепи RC соединены"параллельно между собой.

Счетный элемент содержит прецизи-. онный элемент временного масштаба.

Кроме того, устройство содержит и трансформаторов тока по числу фаз, схему оценки, выделяющую наибольший фазный ток, соединенную с вторичными обмотками трансформаторов тока и схему преобразования тока в постоянное напряжение, подключенную к входу детектирующего блока.

На фиг.1 дана блок-схема устройства для токовой защиты, защищающего трехфазную схему переменного тока;

На фиг.2 — входная схема, устройства для токовой защиты; на фиг.3— электрическая схема детектирующего блоха; на фиг.4 — электрическая схема.компаратора мгновенных значений. устройство для токовой защиты трехфазной схемы переменного тока работает при частоте 60 Гц. Линейные проводники 1-3 передают переменный ток оТ источника к нагрузке черекоммутационный аппарат 4, имеющин

5 катушку размыкания 5. Коммутационный аппарат 4 содержит множество отдельных линейных контактов, которые замкнуты тогда, когда коммутационный аппарат разомкнут.

10 Возбуждение катушки размыкания 5, когда коммутационный аппарат. 4 замкнут приводит к отключению коммутационного аппарата .

Изобретение может быть использовано для контроля общего тока в однофазной или в многофазной схеме в зависимости от составляющих тока, которые образуйт выход чувствительных обмоток токовых трансформаторов °

Токовое реле реагирует На величины линейных токов, протекающих через линейные проводники 1-3 и срабатывает на наибольшее значение тока, протекающего в проводниках 1-3. В тече-. ние временного интервала, зависящего от величины тока, реле возбуждает размыкающую катушку 5 для отключения, коммутационного аппарата 4 мгновенно или после заранее заданного времени, задержки, зависящего от величины тока.

Входная схема 6 содержит множество аналогичных трансформаторов тока

7-9, причем первичные обмотки упомянутых трансформаторов индивидуально

З5 возбуждаются линейными токами проводников 1-3; Каждый трансформатор тока имеет первую вторичную обмотку 10, которая называется силовой обмоткой, и вторую вторичную 11, которая назы40 вается информационной обмоткой. Обе вторичные обмотки связаны одним и тем же магнитным потоком и число витков N в каждой первой вторичной оЬмотке .меньше, чем число витков N в

45 каждой второй вторичной информациойной обмотке.

Для простоты подробно будет описана тблько работа .токового трансформатора 7 и его сопутствующих схем.

Все три трансформатора и их схемы работают аналогично для получения первого и второго выходных токов 1 и

I которые пропорциональны линейному току, возбуждающему соответствующий трансформатор.

Трансформатор тока 7 имеет первичную обмотку, возбуждаемую в соответствии с линейным током в линейном проводнике 1. Основная вторичная обмотка 10 и дополнительная вторичная

® информационная обмотка 11 подключаются к входным клеммам двухполупериод ных мостовых выпрямителей 12,13, один из вь1ходов которых подключен к заземленной общей шине, а другие — к пер65 вому и второму входам блока управления

14 °

6671

Схема блока управления 14 содержит элемент, активируемый напряжением, которое здесь показано в виде стабилитрона 15 и резистора 16 первой схемы переключейия,. которая показана в виде

PNP транзистора 17,множество диодов второй схемы переключения 18,которая, показана в виде тирйстора 19, конден.саторы 20-22 и множество резисторов.

Схемы блока управления 14 обеспечивают последовательную работу силовой вторичной обмотки 10 и информационной вторичной обмотки 11. Переключающая схема будет находиться в состоянии проводимости до тех пор, пока ток, вызывающий анодное падение напряжения, будет проте- >5 кать и останется ниже заранее заданного минимального времени отключения.

После каждого пересечения нулевой точки линейным током в проводнике остаток ампер-витков достигается сна- 20 чала потоком тока I через основную вторичную обмотку 10. В течение этого времени информационная вторичная обмотка 11 остается открытой и неэффективной благодаря тому, что тиристор 19, который работает как открытый переключательд находится в непроводящем или невозбужденном состоянии.

Ток 1д выпрямляется выпрямителем

12 и используется для заряда блока накопления энергии 23. Часть тока I протекает через диод 24 и блок накопления энергии или конденсатор 25 для получения положительного (по отношению к земле) напряжения п на клемме 26. Вторая часть выгфямленного тока Т через диод 27 и устройство накопления энергии или конденсатор 28 для получения второй схемы ис" точника питания, имеющей свободное от 4О пульсации регулируемое напряжение Uqg между землей и выходной клеммой 29.

Вторая "схема питания используется для подачи энергии при низком потреблении тока. Схема подачи опорного на-. 45 пряжения включается параллельно с конденсатором 25 и содержит последовательно включенные резисторы 30 и потенциометр 31, включенные.параллельно конденсатору 28. Перемещаемое 5О плечо потенциометра 31 подключается к клемме 29, фильтрующий конденсатор 32 включается между перемещаемым плечом потенциометра 31 и землей.

Когда напряжение между клеммой „55 конденсатора 28 и землей ниже напряжения размыкания стабилитрона 1 5 с температурной компенсацией, ток I<>< не протекает в эмиттер транзистора

17 или через резистор 16. Так как выпрямленный ток Iqq заряжает конденсаторы 25,28 и 32, напряжение на конденсаторах 25 и 28 увеличивается до тех пор,. пока не достигнет величины, равной U«, которая является Регулируемым выходным напряжением У . Кроме

75 6 предотвращения разряда конденсаторов

25 и 28 диоды 24,27 обеспечивают температурную компенсацию для регулируемых напряжений, так как диоды 24,27 стремятся(сбалансировать температурное влияние базово-эмиттерного перехода транзистора 17.

Когда уровень напряжения на конденсаторах 25,28 достигает порогового ,напряжения, стабилитрон 15 размыкается и ток проходит через резистор 16

Это сййжает потенциал базы транзистора 17 и служит причиной протекания тока базы, который заставляет проводить ток резистора 17 через его эмиттер и коллектор, диод 33, резистор 18 для возбуждения управляющего электрода тиристора 19. Резистор 34 и конденсаторы 21 и 22 (фиг.2) включены так, чтобы предотвратить возбуждение тиристора 19 шунтовыми сигна лами, которые могут иметь место на управляющем электроде, или температурным током утечки анода.

Возбуждение управляющего электрода делает тиристор 19 проводящим и благодаря этому создается путь для выпрямленного тока T между выходными клеммами 35,36 че >ез анод и катод тиристора 19, резистор 37 и земляную шину. Это будет вырабатйвать напряжение на резисторе 37, имеющем величину, равную I „:R уу °

Так как обе вторичные обмотки 10 и 11 связаны одним и тем же магнитным потоком, то относительные величины напряжений обмоток 10, 11 и должны иметь такое же соотношение, какое существует между числом витков обмоток. т е. Ni и N>. ПОсле того, как тиристор 19 стал проводящим напряжение на клеммах 35,.36 и удет таким же напряжением, которое имеется на резисторе 37 и уровень напряжения на выходных клеммах 26| 29 будет отличаться от напряжения стабилитрона

15 плюс величина эмиттерно-базового напряжения транзистора 17 на величину, примерно равную.3Ч

Величины N <, N<, резистор 37 и маКсимально ожидаемой величины тока I q цолжны быть такими, чтобы величина с R и, дли всех сиидеемих вели-. ие чин лийейного тока в проводнике никогда не превышала напряжения У плюс напряжение база-эмиттер транзистора

17. Подходящим, но не критическим значением для показаний взводной схемы устройства токовой защиты, являет-. ся величина, в которой значение X>q ограничено соответствующей максимальной величиной линейного тока в проводниках 1-3, которая в сорок раз больше величины минимального снятого

667175 тока. Минимальный снятый ток определяется как минимальная величина линейного тока,,которая вырабатывает снимаемое напряжение минимальной величины, которое будет активировать компаратор мгновенных значений 38.

Схема ограничения; которая будет более подробно описана далее, включена для ограничения величинй f z при линейных токах, которые в 40 раз превышают снимаемое значение.

Когда тиристор 19 возбужден, ве- 10 личина напряжения на сопротивлении

37 будет больше, чем напряжение между выходными клеммами 26:29, вызывая таким образом обратное смещение диода 33. Величина напряжения между 15 клеммами 26 и 29 упадет ниже, чем величина напряжения и ток через стабилитрон 15 пройдет на землю. Напряжение клемм 26, 29 упадет ниже напряжения на конденсаторах 25,28 однако,ток разряда протекать не будет из-аа наличия обратного смещения на диодах 24,27.

Таким образом, состояние проводимости тиристора 19 эффективно открывает обмотку 10.

Управляющий электрод тиристора 19 теряет свое значение управления, когда выпрямленный ток 1 начинает протекать между анодом и катодом тиристора и тиристор остается возбужденным до тех пор, пока линейный ток в проводнике 1 не пересечет следущей. нулевой точки. При снятии возбуждения тиристора 19 информационная обмотка 11 открывается. В этот момент 35

-выравнивание ампер-витков первичной обмотки достигается однозначно при помощи силовой обмотки 10 и величина напряжения на выходных клеммах 26, .

29 возрастает до величичы, определяе- 40 мой выравниванием ампер-витков первичной обмотки и вторичной обмотки

10 ° Втбричная обмотка 10 снова становится эффективной для перезарядки конденсаторов 25, 28 как это описы- 45 валось выше. Выпрямленный ток 7, проходящий через сопротивление 37, когда тиристор 19 возбужден, обесйечивает получение необходимого информационного напряжения независимо от того, в какой форме обрабатывается сигнал в среднеквадратичной, пиковой или усредненной. Напряжение на сопрдтивлениях 39,40 обеспечивает получение информационных напРяжений, пропорцио- 55 нальных линейным токам в проводниках

2,3.

Блок накопления энергии 23.перезаряжается во время каждого начальйого участка каждой половины цикла линейного тока и с этого времени обеспечивается получение информационных напряжений для остальной части полуцикла. Длительность времени в течение каждого полуцикла линейного тока в проводнике 1, во время кото8 рого силовая обмотка 10 и информационная,обмотка 11 эффективны, будет зависеть от времени, необходимого для напряжений конденсаторов 25,28 для перезаряда до напряжения, ра ного U g . Если информационные напряжения должны быть обработаны в среднеквадратичной или средней форме, то точность упомянутых обработанных информационных напряжений будет изменяться инверсно с максимальным временем заряда конденсаторов 25,28 и схемные компоненты должны быть выбраны, чтобы обеспечивался перезаряд блока 23 такое короткое время, которое целесообразно, принимая во внимание ожидаемую вторичную нагрузку на схеме, которая подвергается контролю. Для детектирования пиково го сигнала необходимо только ограничить время заряда до величины, меньшей 90 синусоидального ливрейного тока. Величины резисторов 37,39,40 должны быть выбраны как можно меньшими, принимая во внимание необходимую чувствительность для снижения вторичной нагрузки. Проходящей величиной может быть сопротивление, равное 50 Ом.

Многофазное реле тока, показанное на фиг.2, срабатывает на наивысшую величину линейного тока в проводниках 1-3. Схема оценки 41 обеспечивает получение сигнала первого оценочного напряжения и реагирует только на наивысшую величину иэ трех напряжений,развиваемых на сопротивлениях 37,39,40 и содержит диоды 42,43 и 44,которые включены, соответственно, между незаземленными концами сопротивлений 37,39,40 и общим выходным проводником 45, который подключен к схеме 46 преобразования переменного тока в постоянный. Папряжение на одном из сопротивлений 37,39,40, которое является наибольшим, определяет величину напряжения проводника

45. При этом два из трех диодов 42, 43,44 будут заперты или блокированы обратным напряжением.

Схема оценки 41 обеспечивает получение второго оценочного напряжения, которое аналогично первому оценочному напряжению и содержит диоды 47, 48,49, которые, соответственно,подключают незаземленные концы сопротивлений 37,39,40 к общему выходному проводнику 50, который подключается к блоку ограничения 51.

Блок ограничения 51 подключает проводник 50 к земле параллельно с резисторами 37,39,40. РегулятоР напряжения 52, показанный в виде стабилитрона, отключается, когда второе оценочное напряжение имеет величину, в сорок раз превышающую снимаемый ток. Когда стабилитрон 52 отключается, тиристор 53, катод которого подключен к общей шине, находящейся под

b67175 потенциалом земли, становится проводящим. Блок ограничения 51 будет таким образом делать неэффективной всю входную схему b, закорачивая по существу весь ток, нормально протекающий через сопротивление 37,39,40.

Резистор 54 служит для ограничения тока, протекающего через управляющий электрод тиристора 53, когда стабилитрон 52 находится в проводящем состоянии. Резистор 55 и конденсатор 56 включены так, чтобы предот- 10 вратить возбуждение тиристора 53 шумовыми сигналами на управляющем электроде.

Вторичные обмотки трансформаторов тока 7-9 расположены на сердечнике из насыщаемого магнитным потоком материала и число витков первой силовой вторичной обмотки N< меньше чис, ла витков второй (информационной) об мотки N чтобы происходило их насыщение при заранее заданном уровне линейного тока, при котором максимальная величина напряжения между клеммами 2 6,29 ограничивается величиной, крторая.меньше, чем напряжение плюс напряжение эмиттер-база транзистора

17, когда одна или более обмоток ll возбуждают соответствующие сопротивления нагрузки 37,39.40.

Как показано на фиг.3, проводник

45 подает первое оценочное напряжение на схему 46 преобразования переменного тока в постоянный усреднения пикового напряжения, которая должна содержать схему фильтрации, включающую фильтрующий конденсатор 57 и 35 резистор 58, включенные параллельно.

Схема 46 преобразования возбуждает выходной проводник 59 постоянным напряжением, величина которого пропорциональна средним величинам пиковых значений первого оценочного напряжения. Проводник 59 схемы 46 преобразования подключается к детектирующему блоку 60 и к индикатору мгновенного действия 61. 45

Детектирующий блок 60 содержит компаратор мгновенных значений 38, счетный элемент 62, элемент 63 временной задержки .возврата- в исходное состояние, триггер 64 и мультивибратор 65 5Q с одним устойчивым состоянием. При заранее заданном временном интервале, после того как величина постоянного напряжения из схемы 46 преобразо- вания превысит манимальную заранее заданную величину снимаемого напряжения, счетный элемент 62 будет подавать управляющий сигнал для -возбуждения коммутирующего блока 66 или через детектирующий блок 60 или через индикатор мгновенного действия 61 в зависимости от величины снимаемого тока, подающего сигнал снимаемого напряжения. Длительность задержки, обеспечиваемая блоком 60, изменяется инверсно с величиной постоянного снимаемого напряжения за исключениеМ фиксированного минимального времени задержки, которое необходимо для изменения состояния мультивибратора с одним устойчивым состоянием 65..

Элемент временной задержки может. обеспечивать получение выходного напряжения, согласно любой необходимой инверсной временной характеристике в зависимости от значения сопротивлений и емкости используемых в элементе временной задержки 63 и от установки счетного элемента 62.

Компаратор мгновенных значений

38 запрещает работу и возвращает в исходное состояние элемент задержки

63 всякий раз, когда величина снятого постоянного напряжения из схемы усреднения 46 меньше, чем заранее заданное сниМаемое значение и будет разрешать работу детектирующего блока 60, когда снимаемое напряжение превышает минимальную величину. Компаратор мгновенных значений 38 содержит компаратор 67, отрицательная клемма которого подключена к входу схемы 46 преобразования и положительная клемма которого .подключена к клемме 29 схемы опорного напряжения

Напряжение Vgq определяет минимальное снимаемое напряжение и может регулироваться перемещаемым плечом потенциометра 31. Когда выходное напряжение схемы 46 меньше<чем величина у, компаратор 67 не пропус-. кает ток от клеммы 26 источника и выходной проводник 68 поддерживается под напряжением. Когда снятое напряжение превышает величину Д, компаратор 67 подключает. проводник к земле и счетчики 69,i0,71 приводятся в состояние подсчета импульсов из мультивибратора 65„

Формирование инверсной временной характеристики прежде всего обеспечивается.элементом времени задержки

63, имеющей сопротивления и конденсаторы, триггером 64 и мультивибратором с одним устойчивым состоянием или ждущим мультивибратором 65.

С емкостных элементов снимается возбуждение всякий раз, когда выходное напряжение на клемме 72 превышает напряжение Ugy . Транзисторы

73,74,75,76 закорочены по этим емкостним элементам, и их базы подключены к выходу мультивибратора 65 через транзистор 77. Каждый раз, когда на мультивибратор 65 подается импульс, транзисторы открываются, разряжают конденсаторы и позволяют таким образом элементу задержки 63 обеспечивать цикличную работу счетчиков 69,70,71.

Имеется две временных характеристики, получение которых обеспечивается импульсным генератором: временная задержка, обеспечиваемая элементом задержки 63, является функцией величины линейного тока, и фиксированная вРеменная Задержка обеспечивается ждущим мультивибратором 65.

Возвращаемый в исходное состояние элемент временной задержки 65 содержит множество параллельных ветвей. Каждая ветвь включает конденсаторы, заряжающиеся с различными скоростями заряда."

Хотя на фиг.3 показано четыре ветви, может использоваться любое количество ветвей . Каждая ветвь показан ной .ЗС схемы содержит два сопротивления, последовательно включеннйе между входной клеммой и выходной клеммой 78, — и конденсатор, включенный параллельно, из точки между двумя сопротивлениями к земле.

Обозначив напряжение на клемме 78, KGI< pip(i напряжение на клемме 72, как напряжение на не заземленной клемме конденсатора, как Я, сопротивление резистора, включенного между конденсатором и клеммой 78, как

RI, сопротивление резистора, включенного между конденсатором и клеммой 72„ как В, величину тока, протекающего к конденсатору от клеммы

72, как 1С, и, используя направление потока к конденсатору от клемм

78 и 72, может быть либо вычислена непосредственно, либо с использованием преобразования Лапласса получена нижеследующая математическая формуЛа для тока I, в зависимости от времени

10 я я -ф,Я,)

1+— ясв B +R Яд

"1 г

UrN — jЯ R

С 8

Сложив вместе юв для каждой RC ветви и приравняв сумму к нулю, можно определить. время t, при котором детектнрующий блок 60 будет активировать операционный усилитель 79 триггера 64.

Стабилитрон 80 контролирует напряжение на выходной клемме 81 операционного усилителя 79 до. величины, значительно превышающей напряжение для предотвращения работы мультий вибратора 65 с одним устойчивым состоянием в течение периода заряда элемента временной задержки 63. . Когда. усилитель 79 срабатывает на элемент 63, йотенциал клеммы .81 будет почти мгновенно уменьшаться по величине для получения рабочего сигнала для активации мультивибратора

65 с одним устойчивым состоянием,, который .пб истечении фиксированного временного интервала будет подавать положительный импульс к счетчику

69 и к транзистору 77. Когда транзис667175 12 тор 77 открывается, начинают проводить транзисторы 73,74,75,76 и разряжаться конденсаторы схемы 63.

Когда конденсаторы разрядятся, упадет потенциал отрицательной входной клеммы 81 и этот потенциал будет поддер>киваться на уровне напряжения Vq

Б конце интервала временной задержки мультивибратор 65 снова будет. возвращаться в состояние с низким уровнем сигнала и транзисторы 73-77 закроются, и элемент 63 будет повторять операцию заряда конденсаторов.

Мультивибратор 65 с одним устойчивым состоянием обеспечивает также подачу положительно нарастающего импульса к счетному элементу 62, который, в свою очередь, обеспечивает ,получение сигнала выходного напряжения при получении заранее заданного числа сигналов ждущего мультивибратора.

Как показано на фиг.3, счетный элемент 62 содержит счетчики 69,70,71 и компаратор 82 для подключения трех счетчиков в должной последовательности. Большое число импульсов, получаемых с элемента задержки 63„ имеющего относительно низкую постоян-. ную времени RC необходимо для обеспечения большей трчНости.

Компаратор 82 имеет отрицательную входную клемму, которая подключена через селекторный переключатель

83 и имеет выход< который подключен к счетной входной клемме декадного счетчика 70. Двоичный счетчик 69

35 обеспечивает получение выходного импульса для каждого необходимого цикла операций мультивибратора. Это необходимое число различно для каждой из клемм переключателя 83 ° Счетчик 69

4g возвращается в свое первоначальное или стартовое положение положительным сигналом компаратора 67 и подсчет начинается тогда, когда выходной сигнал компаратора -уменьшается.

45 Счетчики 70,71 могут быть декадными счетчиками, при помощи них может быть выбрано необходимое определенное число выходных импульсов из двоич ного счетчика 69 для запуска коммутирующего блока 66.

Десятипозиционййе селекторные переключатели 84 и 85 подключаются к декадным счетчикам 70,71 так, что сто различных интервалов времени может быть получено для точного выбора на базе опорной временной характеристики. Каждый из счетчиков 70,71 обеспечивает получение положительного выходного импульса на свой селекторный переключатель 84, 85. Диоды

Ж 86,87 подключены в проводящем направлении к компаратору 88.

Схема индикатора мгновенных значений 61 обеспечивает получение сигнала выходного напряжения для размыкания

65 коммутационного аппарата 4 немедленйо

667175 после того, как величина тока в любом из проводников 1,2,3 и, следовательно, постоянного напряжения иэ схемы преобразования 46 превысит заранее заданное значение.

Индикатор мгновенного действия

61 состоит из делителя напряжения-, 89 реостата 90 фильтрующего конденсатора 91, сопротивления 92, компаратора 93 и дибда защиты от перенапряжений — стабилитрона 94. Когда уровень напряжения на конденсаторе 91 !О достигает величины, равной величине напряжения ля, на выходе компаратора 93 появится отрицательно идущий сигнал, который подается на коммутирующий блок 66. Реостат 90 регулирует величину постоянного напряжения, поступающего из схемы 46 преобразования, которое необходимо для срабатывания индикатора мгновенного действия 61. °

На фиг.4 показан пример выполнения коммутйрующего блока 66 для возбуждения размыкающей катушки 5 коммутационного аппарата в ответ на отрицательно идущие выходные сигналы или от -счетного элемента 62 или от индикатора мгновенного действия 61.

Коммутирующий блок содержит индикатор мгновенного действия 61, индикатор с задержкой на срабатывание 95 и блокирующий элемент 96.

Падение напряжения на выходе схемы индикатора мгновенного действия

61 служит причиной протекания управляющего базового тока через PNP транзистор 97, стабилитрон 98, сопротивление 99 и компаратор 93. Протекание базового тока служит причйной того, что транзистор 97 увеличивает потенциал в точке 100 до напряжения.

Щ . Затем ток протекает через три 40 раздельных проводника 101, 102, 103.

Ток по проводнику 101 протекает через диод 104, сопротивление

105 и компаратор 93 на землю.

Эта петля обратной связи удержива. ет.возбуждение:компаратора 93 до тех пор, пока линейный ток в проводниках

1,2,3 не прерывается коммутирующим аппаратом 4.

Tog np проводнику 102 протекает через диск 106 и индикатор с задержкой на срабатывание 95, где он протекает через сопротивление 107 диод

108 управляющему электроду тиристора

109.

Когда тиристор 109 находится в возбужденном состоянии, он замыкает

- путь для протекания тока между положительной клеммой 110 батареи 111 через диод 112, тиристор 109, диод 113, нормально замкнутые контакты 114 коммутационного аппарата 4, катушку размыкания 5 и отрицательной клеммой

115 батареи 111.. Конденсаторы 116,117 и сопротивление 118 служат для пре- 65 дотвращения срабатывания тиристора

109 от шумовых токов или токов утечки.Контакты 114 расположены на коммутирующем аппарате 4 и открыты,когда коммутирующий аппарат 4 разомкнут и таким образом прерывается ток, протекающий через катушку 5, тиристор

109.

Индикатор с задержкой на срабатывание 95 содержит также сопротивление

119, имеющее отрицательную зависимость напряжения от сопротивления для поглощения переходных сигналов на клемме 110 батареи 111, а также схему разряда 120, содержащую сопротивление

121 и диод 122 для разряда индуцированной энергии, йакопленной в катушке размыкания 5, если она не рассеялась при переключении коммутационного аппарата 4 °

Индикатор мгновенного действия 94 будет работать только после того, как будет возбужден тиристор 109.

Индикатор мгновенного действия обеспечивает протекание тока в проводнике 103 через диод 123, блок сигнализации 124, двухпозиционный переключатель 125, имеющий. положение возврата в исходное состояние блока сигнализации, диод 126, катушку 5, батарею 111, диод 112, тиристор 109 и общук шину 127, подключенную к земле. лок сигнализации 124 может быть выполнен в виде электромагнитного. индикатора, имеющего собственную память ° Поэтому блок сигнализации будет показывать отмеченный результат дс тех пор, пока не будет возвращен в исходное состояние.

Работа коммутирующего блока в ответ на отрицательно идущий сигнал, получаемый из детектирующего блока

60, аналогична. Падение напряжения на выходе компаратора мгновенных значений 38 служит причиной проте- кания базового тока возбуждения через транзистор 128, сопротивление

129 и стабилитрон 130. Ток базы заставляет транзистор проводить ток через транзистор .128 и увеличивать потенциал точки 131 до напряжения Ujg, Ток протекает через проводники 132, 133.

Ток проводника 132 протекает через диод 134, сопротивление 107, диод 108 и заставляет тиристор 109 проводить и возбуждать катушку 5 способом, который был описан ранее..

Ток в проводнике 133 протекает между

Ujg и земляной шиной 127 через диод

126, блок сигнализации 135, которое электрически возвращается в исходное состояние, двухпозиционный переключатель 125, диод 126, контакты

114, катушку 5, батарею ill, диод 112 и тиристор 109. Ялок сигнализации аналогичен устройству 124 и если он был однажды активирован, то он

16 формула изобретения

30

50

6() 65 будет оставаться в этом состоянии до тех пор, пока не будет возвращен в исходное состояние.

Стабилитроны 98 и 130 включены для предотвращения нежелаемых размыканий коммутирующего аппарата 4 во время начального периода работы реле, когда напряжение на клемме 26 схемы блока 23 не достигло нормальной рабочей величины Уф . Величины напряжения отклонения стабилитронов 98 и

130 должны быть достаточно велики для -предотвращения потока тока во время этого периода.

Проводник 136 так подключается к проводнику 132, что блок ограничения 51 и тиристор 109, активирующий коммутирующий атГйарат, возбуждаются одновременно. Блок ограничения

51 предотвращает повреждение высоким напряжением схемных компонентов, во время этого периода, прежде чем линейный ток прерывается открытием контактов коммутационного аппарата. Ток протекает между точкой 131 и землей через диод 134, проводник 132, проводник -136, сопротивление 137, диод

138 и управляющий электрод тиристора

53. Когда тиристор 53 находится в проводящем состоянии, он подключает проводник 50 к земле, шунтируя тем самым нагрузочные сопротивления 37, 39,40.

Блокирующий элемент 96 для блоков ,сигиализации 124, 135 содержит сопротивление 139 и конденсатор 140, который возбуждается от батареи 111 и служит для возврата в исходное сос-. тояние. блоков сигнализации 124,135 °

Когда переключатель 125 находится в положении возврата в. исхОдное состояние, конденсатор 140 разряжается через блоки сигнализации 124 и 135 сопротивления 141 и 142, стабилитрон

143 и общую шину, подключенную к земляному потенциалу, стабилитрон 143 имеет достаточно высокий уровень напряжения отключения для предотвращения проводимости через общую шину за исключением операции возврата в исходное состояние коммутирующего блока.

Возможно, что сигнал постоянногс напряжения из схемы преобразования

46 будет продолжать расти после тогo как приведет в активированное, состояние элемент временной задержки 63 до тех пор, пока он не достигнет величины для активации также схемы индикации мгновенного действия

61.

Для предотвращения этого между отрицательной входной клеммой индикатора мгновенного действия 61 и общей точкой включения сопротивления

129 и стабилитрона 130 включается диод 144. Когда компаратор 83 счетного элемента 62 обеспечивает наличие отрицательно идущего сигнала, катод диода 144 имеет потенциал ниже потенциала, который необходим для предотвращения работы компаратора

93 индикатора мгновенного действия

61„ делает проводящим транзистор .97 и возб„ждает блок сигнализации 124 мгновенных значений, 1. Устройство для токовой защиты содержащее трансформатор тока, устансвленный в цепи переменного тока. к двум вторичным обмоткам которого через выпрямитель присоединены елок управления и блок накопления энергии, причем один из входов блока управле.ния соединен с коммутирующим блоком, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения линейности характеристики в широком диапазоне, блок

Управления содержит две схемы переключения, первая схема переключения состоит из последовательно соединенных полупроводникового прибора, резистора и по меньшей мере одного переключателя, причем полупроводниковый прибор соединен с входом блока накопления энергии,, а управляющий электрод переключателя присоединен к управляющему электроду второй схемы переключения, причеМ вторая схема переключения присоединена к второй вторичной обмотке через резистор;

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что вторичные обмотки трансформатора тока расположены на сердечнике из насыщаемого магнитным потоком материала и число витков первой вторичной обмотки N меньше числа витков второй вторичной обмотки N .

3. Устройство по и. l, о т л и т ч а ю щ е е с я тем, что вторая схема, переключения содержит переключатель, например тиристор.

4. Устройство по п.l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок накопления энергии содержит два конденсатора и два разделительных диода, причем анод первого диода подключен к первсму конденсатору, а катод второго — к второму конденсатору.

5. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оно содержит детектирующий блок, вход которого соединен с вторым выходом блока уп равления, а выход = с входом коммутирующего блока.

6. Устройство по п.5,.о т л ич а ю щ е е с я тем, что детектирующий блок содержит схему запуска и импульсный генератор, иодключенные к первому входу счетного элемента.

7. Устройство по и. 6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что детектирующий блок содержит компаратор мгновен17

66717 йых значений, подключенный к второму входу счетного элемента.

8 ° Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что коммутирующий блок содержит индикатор мгновенного действия, индикатор с задержкой .на срабатывайие и. блокирующий элемент. 5

9. Устройство по п.-1, о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что оно содержит блок ограничения, включенный между первым выходом блока управления и пер Я вым входом коммутирующего блока..

10. Устройство по п.9, о т л ич а ю щ.е е с я тем, что блок ограничения содержит шунтовую схему, сос-. тоящую из переключающего элемента и соединительного элемента, соединяющего перекпючающий элемент с резистор.ом.

11. Устройство по п.10, о.т л и — ч а ю щ е е с я тем, что переключающий элемент блока ограничения содержит стабилитрон, тиристор и соеди-. нительный элемент, соединяющий стабилитрон и тиристор.

«25

12. Устройство по пп.б,7, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в детектирующий блок введен элемент временной задержки, вход которого подключен к входу детектирующего блока, выход— к первому входу счетного элемента, а запрещающий вход — к выходу импульсного генератора.

Ь 18

13. Устройство по пп.6,12, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что импульсный генератор содержит соединенные последовательно триггер и мультивибратор с одним устойчивым состоянием.

14. Устройство по п.13, о т л и- ч а ю щ е е с я тем, что триггер содержит цепи RC реле для мгновенного снятия возбуждения всех конденсаторов и соединительный элемент, соединяющий цепи RC с резистором и мультивибратором.

15. Устройство по и ;14, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что цепи RC соединены параллельно между собой.

16. Устройство по п.б, о т л и -. ч а ю щ е е с я. тем, что счетный ,.элемент содержит прецизионный элемент временного масштаба.

17. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что рно содержит и трансформаторов тока по числу фаз, схему оценки, выделяющую наибольший фазный ток, соединенную с вторичными обмотками трансформаторов тока и схему преобразования тока в постоянное напряжение, подключенную к входу детектирующего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3496417 кл.317-33, 1970.

2. Патент США Р 3544846 кл.317-33, 1970.

667175 сл емю лреоЮрщц

Составитель Г.Дамская

Редактор В. ФельдманТехред Л. Алферова Корректор С. Шекмар

Заказ 3167/50 . Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва,Ж-35, Раушская наб,д.4/5

Филиал ппп патент, г.ужгород, ул.проектная,4