Устройство для токовой защиты от повреждения в сети переменного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик р>743098

К АВТОРСКОМУ СВИ ИЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.1277 (21) 2559556/24-07 с присоединением заявки йо (51)М. Кл.

Н 02 Н 3/08 (23) Приоритет

Опубликовано 2506.80, Бюллетень Ио;23

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 621 . 316 . . 925 (088. 8) Дата опубликования описания250680 (72) Авторы изобретения

В.Е. Райнин, В. Л. Карась и Л. И. Дик (71) Заявитель (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ

OT ПОВРЕЖДЕНИЯ В СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА

Изобретение относится к устройствам защиты, в частности к полупроводниковым расцепителям низковольтных автоматических выключателей.

Известны бесконтактные устройства защиты, выполненные на основе трансформаторов тока. Например, известно устройство, содержащее трансформаторы тока, выпрямитель, измерительный резистор, накопительный конденсатор, тиристор, коммутирующий катушку исполнительного электромеханического органа,и орган контроля тока .(1} и (2) .Трансформатор тока н один полупериод работает как датчик тока, в дру1ой — подэаряжает накопительный конденсатор. Вследствие резко:асимметричной нагрузки трансформатор тока насыщается при токах, близких к номинальному. В связи с этим передаточная характеристи" ка датчика тока имеет нелинейный характер в рабочем диапазоне токов, что является недостатком. Кроме того, данное устройство не позволяет относительно просто выполнить защиту от однофазных замыканий с малыми токами замыкания.

Известно также устройство защиты трехфазных потребителей энергии, в котором питание исполнительного

5 органа Тахае осуществляется от емкостиого накопителя энергии. данное устройство отличается повышенной сложностью ..

Наиболее близким по технической g сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, в котором в цепь вторичной обмотки основных траисформаторов тока включены последовательно первичная обмотка промежуточного трансформатора тока и измерительный резистор, с которого снимается сигнал, пропорциональный Фазному току. Промежуточный трансформатор нагружен на блок питания органа -контроля тока и исполнительного электромеханического . органа (3}.

Так как промежуточный трансформатор тока используется для передачи мощности, необходимой для пита.ния устройства защиты, то его габариты оказываются соиэмериьыми с габаритайи основных трансформаторов тока. В связи с этим такое техническое решение затруднительно ис743098

50 пользовать для малогабаритных устройств.

Цель изобретения — уменьшить габариты устройства и повысить надежность функционирования.

Это достигается тем, что и устройство, содержащее трансформаторы тока по числу фаз, во вторичные обмотки которых включены последовательно измерительные резисторы, присоединенные ко входу органа контроля тока, выход которого соеди10 нен с управляющим входом тиристора, включенного и цепь питания обмотки электромеханического исполнительного органа, блок питания,,состоящий иэ силового выпрямителя, входы которого 15 подключены последовательно ко вторичным обмоткам упомянутых трансформаторов тока, а выход — к емкостному ( накопителю энергии, введены симисторы по числу фаз, выпрямитель управле- щ0 ния и два стабилитрона, при этом параллельно цепи, состоящей из вторичной обмотки упомянутых трансформаторон тока с последовательно включенным измерительным резистором, подключены симисторы, управляющие электроды которых соединены с зажимами переменного тока выпрямителя управления, к зажимам постоянного тока которого подключены соединенные последовательно согласно стабилитроны, 30 а емкостный накопитель энергии состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов, причем общая точка конденсаторов соединена с общей точкой соединения стабилитронов 35 и с общей точкой соединения измерительных резисторов.

Именно такое схемное решение позволяет существенно уменьшить габариты устройства за счет того, что 40 симисторы одновременно выполняют функцию ключевых стабилизаторов напряжения на накопительных конденсаторах, а также за счет исключения промежуточных трансформаторов тока (в сравнении с прототипом) и тем самым повысить надежность функционирования.

Схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит трансформаторы тока 1, включенные в каждую фазу защищаемой сети. Начала вторичных обмо ок трансформаторов тока 1 через измерительные резисторы 2 включены в звезду, концы через силовой 55 выпрямитель 3 подсоединены к накопительным конденсаторам 4. Параллельно выходу выпрямителя 3 подключена цепь тиристор 5 — катушка б электромеханического исполнительного opra- ®0 на. С каждого накопительного конденcàòîðà снимается питание положительной и отрицательной. полярности относительно общей точки для органа 7 контроля тока . Симисторы 8 подключены катодами к входным зажимам выпрямителя 3, управляющими электрода-. ми — к входным зажимам маломощного выпрямителя 9 управления, анодами к общей точке. Выходные зажимы выпрямителя 9 подключены к общей точке через стабилитроны 10.

Устройство работает следующим образом .

Так как схема симметрична, то рассмотрим ее работу в один полупериод для одной из фаз.

В начале каждого полупериода вторичного тока происходит подзаряд через выпрямитель 3 соотнетствующего накопительного конденсатора 4 .

При этом симистор 8 закрыт. Как только напряжение на конденсаторе 4 превысит напряжение стабилизации соответствующего стабилитрона 10, начинает протекать через выпрямитель

9 ток управляющего электрода симистора 8, который, включаясь, закорачивает вторичную обмотку трансформатора тока на измерительный резистор 2. При изменении полярности вторичного тока симистор 8 выключается, и вышеописанный процесс повторяется для другого накопительного конденсатора, заряженного до напряжения пратиноположной полярности. Выключение симистора может также происходить и при насыщении трансформаторов тока, характерно для больших значений первичного тока.

Ток по измерительному резистору 2 протекае-:. независимо от коммутационного состояния симистора 8.. Напряжение на измерительном резисторе 2, пропорциональное первичному току фазы, поступает на вход органа 2 контроля тока, который в аварийной ситуации, (перегрузке, междуфазном или однофаэном коротком замыкании, обрыве фазы) подает по заданной программе команду на. включение тиристора 5, и оба конденсатора 4, включенные последовательно, разряжаются на катушку б электромеханического исполнительного органа. Подсоединение симисторов катодами ко входным зажимам выпрямителя 3 позволяет относительно просто с помощю одного общего для каждого полупериода опорного элемента (стабилимрона 10). осуществить раздельное управление симисторами, что необходимо.для .обеспечения симметричного режима работы трансформаторов тока.

Таким образом, нведение и соответствующее подсоединение симисторов, стабилизирующих напряжение на накопительных конденсаторах путем эакорачивания вторичных обмоток трансформаторов тока на измерительные резисторы, позволяет исключить промежуточные трансформаторы тока и в связи с этим уменьшить габариты устройства.

/43098

Так как симисторы эффективно защищают вторичные цепи трансформаторов тока от действия сверхтоков, то предлагаемое устройство может работать в сетях с большими токами коротких, замыканий . 5

Уменьшение напряжения на каждом накопительном конденсаторе 4 при сохранении неизменной суммарной запасаемой энергии позволяет значительно увеличить мощность, потребляемую от емкостного накопителя энергии органом 7 контроля тока, что существенно облегчает конструирование устройства. Кроме того, вследствие симметричной работы трансформаторов тока удается сушественно расширить зону первичных токов, внутри которой трансформаторы тока работают в ненасыщенном режиме. Последнее обстоятельство позволяет расширить зону линейности передаточной характе- 20 ристики трансформаторов тока и реагировать н а одн о фаз ные короткие замыкания путем выявления токов нулевой последовательности во вторичных цепях трансформаторов тока. 25

Заявляемое устройство предназначенс для применения в качестве полупроводникового расцепителя в новой перспективной серии малогабаритных низковольтных автоматических выключате- ур лей. Его применение в сравнении с полупроводн иковыми рас цепител ями выключателей А3700 позволит снизить трудоемкость изготовления (за счет исключения калибровки Устройства-т по первичному току), ввести новые виды защит от одиофазных замыканий и обрыва фазы, применить современную более надежную элементную базу.

Формула из обретен и я

Устройство для токовой защиты от повреждения в сети переменного тока, содержащее трансформаторы тока по числу фаз, во вторичные обмотки которых включены последовательно иэ— мерительные резисторы, присоединенные ко входу органа контроля тока, выход которого соединен с управляющим входом тиристора, включенного.в цепь питания обмотки электромеханического исполнительного органа, блок питания, состоящий из силового выпрямителя, входы которого подключены последовательно ко вторичным обмоткам упомянутых трансформаторов тока, а выход подключен к емкостному накопителю энергии, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и повышения надежности функционирования, в него введены симисторы по числу фаз, выпрямитель управления и два стабилитрона, при этом параллельно цепи, состоящей из вторичной обмотки упомянутых трансформаторов тока с последовательно включенным измерительным резистором, подключены симисторы, управляющие электроды которых соединены с зажимами переменного тока . выпрямителя управления, к зажимам постоянного тока которого псдключены соединенные последовательно согласно стабилитроны, а емкостный накопитель энергии состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов, причем общая точка конденсаторов соединена с общей точкой соединения стабилитронов и с общей точкой соединения измерительных резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 163252, кл. Н 02 Н Э/08, 1963.

2. Акцептованная заявка Японии

Р 43-109930, кл. 58 D 21, 1968.

3. .CUBA EIectricaI Engineering

9 11, 1961743098

Составитель Л. Васькова

Техред О.Андрейко

Ксрректор M. Вигула

Редактор В. Фельдман

Подписное

Заказ 3478/46 Тираж 783

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул . Проектная, 4