Реле тока с зависимой характерис-тикой времени действия

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (и>843О79

Я (61) Дополнительное и авт. саид-ву (22) Заявлено 230879 (21) 281306?/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Ел.Э

Н 02 Н 3/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 300681, Бкзллетень 89 24 (5З) УДИ 621 316 e2S (088. 8) Дата опубликования описания 30О6.81 (72) Авторы изобретения

Л.Б.Паперно, Я.И.Кузьмин и З.С.Звайгэне

°, y, >Ь., Рижский ордена Трудового Красного Знамени 1 политехнический институт (71) Заявитель (54) РЕЛЕ ТОКА С ЗАВИСИМОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

ВРЕМЕНИ ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам токовой защиты с зависимой характеристикой времени действия, и может быть применено для защиты электродвигателей и линий электропередач.

Известны реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащие преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, реэисторно-конденсаторный интегрирующий контур, генератор хронирующих импульсов, задающий частоту поступления в интегрирующий контур импульсов зарядного тока, длительность которых зависит от уровня тока, проходящего через защищаемый объект, и пороговый орган, фиксирующий уровень напряжения на конденсаторе интегрирующего. контура (11.

Недостатком этого устройства является нерегулируемость формы характеристики выдержки, времени.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является реле защиты, содержащее преобразова- тель переменного тока в пропорциональное ему постоянное наоряжение, вход которого подключен к зажимам защищенной электроустановки„ генератор треугольного напряжения, сумматор, реэисторно-конденсаторный блок, блок сравнения в виде стабилитрона, пусковой блок, управляющий размыкающим электронным ключом, подключенным параллельно конденсатору интегрирующего блока, реагирующий блок, срабатывающий при повышении напряжения на конденсаторе выше заданного эначения. В известном устройстве сумма напряжений, снимаемых с выходов преобразователя и генератора, сравнивается с напряжением стабилизации стабилитрона, и в тот промежу15 ток времени, когда эта сумма больше напряжения стабилитрона, через кон; денсатор пропускается зарядный ток.

Таким образом, при токе через защищаемый объект, соответствующем току

20 срабатывания реле, отношение времени заряда конденсатора к периоду следования импульсов от генератора минимально, за счет чего получается максимальное время срабатывания реле.

Это отношение увеличивается с ростом входного тока, благодаря чему обеспечивается зависимая от тока выдержка времени реле. Когда напряжение на выходе преобразователя больше напря-30 жения на выходе стабилитрона, заряд

843079 конденсатора происходит без переры"вов, что соответствует независимой части характеристики с минимальным временем срабатывания. Таким образом, в известном устройстве зависимость времени срабатывания реле от тока .цостигается за счет изменеиия в за» висимости от уровня входного тока отношения времени заряда конденсатора к периоду следования импульсов 21

Недостатком известного устройст-, ва является трудность точного согла-: сования временной характеристики защиты с тепловой характеристикой защищаемого объекта или характеристикой предохранителя смежного участка, поскольку форма характеристики устройства получается вполне определенной и при согласовании ее приходится вводить большие запасы по времени или при необходимости сокращения времени действия защиты допускать для некоторых точек характеристики снижение ступени селективности, что снижает надежность действия защиты.

Цель изобретения — повышение надежности действия реле путем увеличения точности согласования время-токовых характеристик реле и закщщаемого объекта.

Поставленная цель достигается тем, что в реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, вход. которого подключен к зажимам защищаемой электроустановки, блок сравнения, генератор треугольного напряжения, сумматор, выход которого подключен к входу резисторно-конденсаторного интегрирующего блока, пусковой блок, выход которого соединен с управляющим входом размыкающего электронного ключа, подключенного параллельно кон- . денсатору интегрирующего блока, выход которого соединен с первым входом реагирующего блока, второй вход .последнего подключен к источнику опорного напряжения, выход реагирующего блока является выходом реле тока, дополнительно введены потенциометр, электронный ключ и решающий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый вход последнего подключен к выходу преобразователя переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, второй вход — к источнику постоянного напряжения, выход — к входу пускового блока, потенциометру и первому входу блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом генератора треугольного напряжения, выход блока а сравнения подключен к первому входу сумматора и управляющему входу электронного ключа, через который подвижной контакт потенциометра связан с вторым входом сумматора.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого реле тока; на фиг. 2 — диаграммы напряжения, поясняющие его работу; на фиг. 3 характеристики времени действия реле тока.

Реле така с зависимой характеристикой времени действия содержит преобразователь 1 переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, вход которого подключен к зажимам защищаемой электроустановки, блок 2 сравнения, генератор 3 треугольного напряжения, сумматор 4, выход которого подключен к входу резисторно-конденсаторного интегрирующего 5 блока 5 с резистором б и конденсатором 7, пусковой блок 8, выход которого соединен с управляющим входом разжкающего электронного ключа 9, подключенного параллельно конденсатору

20 7 интегрирующего блока 5, выход которого соединен с первым входом реагирующего,блока 10, второй вход последнего подключен к источнику опорного напряжения Од„, выход реагирующего

2S блока 10 является выходом реле тока, дополнительно введенные потенциометр

11, электронный ключ 12 и решающий усилитель 13 с регулируемым коэффи. циентом усиления, первый вход последЗ него подключен к выходу преобразователя 1 переменного тока в пропорциональное ему напряжение, второй входк источнику постоянного напряжения

Ugp выход — K входу пускового блока 8, потенциометру 11 и первому входу блока 2 сравнения, второй вход последнего соединен с выходом генератора 3 треугольного напряжения,. выход блока 2 сравнения подключен к первому входу сумматора 4 и управляю40 щему входу электронного ключа 12, через который подвижной контакт потенциометра 11 связан с вторым входом сумматора 4.

Реле тока работает следующим об—

Преобразователь 1 формирует из контролируемого тока 4 „ пропорциональное ему постоянное йапряжение

01. Это напряжение подводится к первому входу Решающего Усилителя 13, к второму входу которого подводится напряжение срабатывания реле О р .Выходное напряжение 0<> решака его усилителя 13 пропорционально разности напряжений U и 0 р Г О э = К „(U„-0 „) .

Это напряжение подается на потенцнометр 11, первый вход блока 2 сравне-. ния и вход пускового блока 8. Пусковой блок 8 выполнен в виде нуль-индикатора, выходной сигнал которого меняется дискретно при изменении знака входного напряжения ° В случае превышения выходным током тока срабатывания реле пусковой блок 8 срабатывает и воздействует на размыкающий электронный ключ 9, который дешуктирует

843079 в резисторно-конденсаторном интегрирующем блоке 5 конденсатор 7 и. разрешает его заряд через резистор 6 вы1д одным напряжением сумматора 4. Ilegg вый вход блока 2 сравнения связан с выходом решающего усилителя 13, а второй вход - с выходом генератора

3 треугольного напряжения. В качестве блока сравнения применяют, например, операционный усилитель, рабо, тающий в режиме насыщения, когда в зависимости от знака разности входных напряжений напряжение на выходе усилителя меняет свой знак, сохраняя свое абсолютное значение (при необходимости эти напряжения стабилизируют). Блок 2 сравнения сравнивает напряжение 03 генератора 3 треугольных импульсов с напряжением на выходе решающего усилителя 13 и имеет при 0„ ) U > положительное выходное напряжение, а при 0<>(Ug такое же 20 значение выходного напряжения, но отрицательное. Напряжение U с выхода блока 2 сравнения подается на первый вход сумматора 4 и на управляющий. вход электронного ключа 12, который 25 замкнут при отрицательной полярности

О и разомкнут при положительной. Таким образом, при U Эc ОЭ ключ 12 замкнут, и на второй вход сумматора 4 подается часть напряжения, снимаемого с потенциометра 11. В качестве сумматора 4 используют, например, операционный усилитель с пряным и инверсным входами и с цепью отрицательной обратной связи. Заряд конденсатора 7 происходит при 0„ ) Оэ, а переэарядпри U< c.U . При этом напряжение 04, снимаемое.с выхода сумматора 4, при заряде конденсатора пропорционально

0,2, а при его переэаряде - сумме напряжения 0< и напряжения U Ä, снимае- 40 мого с потенциометра 11. Характер изменения во времени напряжений 0<

U, U, 04, 0|.| и напряжения на конденсаторе U показан на фиг. 2. Первый вход. реагирующего блока 10 свя- 4g зан с конденсатором 7, а второй .- с источником опорного напряжения UzÄ .

При входном токе, большем тока.срабатывания, напряжение на конденсаторе

7 постепенно возрастает, и при дости- gp женин нм значения Ооп срабатывает реагирунхций блок 10, подающий команду на отключение защищаемого объекта.

Таким образом, при JII> 4ср напряжение U близко к нулю, и конденсатор

7 заряжается и переэаряжается импульсами напряжения разной полярности, но мало отличающимися по абсолютному значению. При этом время срабатываиия реле максимально. В случае О э.3ОЭ, что соответствует переходу характе- 40 ристики в независимую часть, в течение всего времени работы реле происходит заряд конденсатора 7, что соответствует минимальному времени срабатывания реле. В.диапазоне входных то- 65 ков (от тока срабатывания до тока, соответствукщего переходу характеристики в независимую часть) время cpL4 батывания зависит от уровня входного тока, а также от уровня напряжения„ снимаемого с потенциометра 11.

На фиг. 3 представлены две харак- теристики времени срабатывания реле при U „ = 0 и при О,, | О. Как видно с изменением уровня напряжения, снимаемого с потенциометра 11, время срабатывания реле в зависимой части характеристики увеличивается, а максимальное (й,„,ц, ) и минимальное (й „„ ) времена срабатывания не изменяются, поскольку при формировании d« U« О, а при формировании,„и, 0 ., вообще не влияет на процесс заряда конденсатора 7.

Регулировка параметров время-токовой характеристики реле осуществляется следующим образом. Значение тока срабатывания реле,J

Таким образом, предлагаемое реле позволяет регулировать его время-токовую характеристику в широких пределах, что улучшает согласование ее с характеристикой защищаемого объекта и повышает тем саьым надежность работы защиты.

Формула изобретения

Реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряже,ние, вход которого подключен к зажиам защищаемой электроустановки, блок

I. сравнения, генератор треугольного напряжения, сумматор, выход которого подключен к входу резисторно-конденсаторного интегрируккцего блока, пусковой блок, выход которого соединен. с управляющим входом разьыкающего электронного ключа, подключенного параллельно конденсатору интегрирующего блока, выход которого соединен с первым входом реагирующего блока,второй вход последнего подключен к источнику опорного напряжения, выход реагирующего блока является выходом

843079 реле тока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности действия реле путем увеличения точности согласования время-токовых характеристик реле и защищаемого объекта, дополнительно введены потенциометр, электронный ключ и решающий усилитель с регулируеьым коэффициентом усиления, первый вход последнего подключен к выходу преобразователя переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, второй вход — к источнику постоянного напряжения, выход — к входу пускового блоica, потенциометру и первому входу блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом генератора треугольного напряжения, выход блока сравнения подключен к первому входу сумматора и управляющему входу элект5 ронного ключа, через который подвижной контакт потенциометра связан с вторым входом сумматора. ,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании 91423748, кл. Н 02 Н 3/08, 1976.

2. Патент США Р 31797850, кл. 317-36, 1965.

843079 рупкс анин

Рис, 3

Составитель Л.Воропаева

Редактор A.Ëåæíèíà Техред Н.Бабурка КорректорГ.Решетник

Заказ 5144/74 Тираж 675 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектныя, !