Реле тока с зависимой характеристикой времени действия

 

Союз Советских

Социалистических т ес фблик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВ ЕТИЛЬСТВУ

<и>866634 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено .100180 {21) 2870128/24-07 (51)М. Кр.з с присоединением заявки Йо

Н 02 Н 3/08

Государственный комитет

СССР

Ilo делам изобретений и открыти й (23) Приоритет

Опубликовано 230981. Бюллетень Н9 35

Дата опубликования описания 230981 (53) УДК 621. 316. 925

{088.8) (72) Авторы изобретения

Л.Б.Паперно, Я.И.Кузьмин и И.К.

1

Рижский ордена Трудового Красног Знамени полигещщттеский институт (71) Заявитель (54) РЕЛЕ Т0КА С ЗАВИСИМОЙ XAPAKTEPMCTHKGR

ВРЕМЕНИ ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам релейной защиты с зависимой характеристикой времени действия и может быть применено для защиты электродвига-. телей и линий электропередач.

Известно реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменило- 10

ro тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, резисторно-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 интегрирукщего кон- 20 ур И °

Недостатком устройства является пониженная точность действия при токе, равном току срабатывания реле, что соответствует максимальному вре- мени срабатывания. Это затрудняет согласование характеристики времени действия защиты при токе срабатывания защиты с перегрузочной характеристикой перегорания предохранителя, 30 так как при введении больщого запаса при настройке защиты возможны повреждения защищаемого объекта или недопустимо болыаое время срабатывания защиты.

Наиболее близким по текиической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, вход которого подключен к первому входу решающего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления., второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, выход соединен с входом пускового блока, первым входом блока сравнения второй вход которого подключен к выходу генератора треугольного напряжения, и одним из зажимов потенциометра, к выходу блока сравнения подключены первый вход суьиатора и управляющий вход первого электронно-. го клрча, один зажим которого соединен с подвижным контактом потенциомет. ра, другой зажим — с вторым входом сумматора, выход последнего подключен к входу резисторно-конденсатор866634 ного интегрирующего блока, параллельно конденсатору указанного блока подключен второй управляемый электронный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом пускового блока, выход резисторно-конденсаторного интегрирующего блока подключен к первому входу реагирующего блока, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, выход реагирующего блока является выходом реле тока С2 3

В известном устройстве конденсатор интегрирующего блока периодически заряжается и раз.ряжается через один и тот же резистор разнополярными прямоугольными импульсам& напряжений, соотношение продолжительнос.тей которых растет с увеличением тока, за счет чего получается зависимая характеристика времени действия. Регулирование формы кривой ха-, рактеристики в. диапазоне входных токов от тока срабатывания реле до тока, соответствующего переходу в, независимую часть характеристики, обеспечивается за счет введения частичной зависимости напряжения разряда от регулируемого напряжения, пропорционального разности входного тока и тока срабатывания реле.

При входном токе, равном току срабатывания реле, импульсы напряжений заряда и разряда равны по величине и продолжительности. Это позволяет получить достаточно большое значение максимального времени срабатывания реле.

Однако недостатком известного устройства является то, что значение максимального времени срабатывания реле нельзя задать точно, так как при входном токе, равном току срабатывания реле, оно стремится к бесконечности, вследствие чего это время может оказаться черезмерно большим и не соответствовать требуемому времени срабатывания реле при данном токе, что снижает надежность действия реле.

Цель изобретения — повышение точности работы путем улучшения согласования времятоковых характеристик реле и защищаемого объекта.

Эта цель достигается тем, что в реле тока с зависимой характеристикой времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напря1 женже, вход которого подключен к зажимам защищаемой электроустановки, выход — к первому входу решающего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, второй вход которого. подключен к источнику постоянного напряжения, выход соединен с входом пускового блока и перв&м входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора треуголь10

60 б5 ного напряжения, потенциометр, один из зажимов которого подключен к общей точке схемы, подвижной контакт к-одному из зажимов первого управляемого электронного ключа, выход пускового блока подключен к .управляющему входу второго электронного клю-. ча, подключенного параллельно кон денсатору резисторно-конденсаторного 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 последовательно соеди. ненные источник постоянного зарядно-, го напряжения и третий управляемый электронный ключ, элемент НЕ, разряд ный резистор, операционный усилитель и двухпозиционный переключатель, подвижный контакт последнего подключен к выходу решающего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, . неподвижные контакты — к инвертирующему.и неинвертирующему входам операционного усилителя, выход которого соединен с другим зажимом пртенциометра, к выходу блока сравнения под-. ключены вход элемента НЕ и управляющий вход третьего электронного ключа, второй зажим которого соединен с одним из зажимов резистора резисторноконденсаторного интегрирующего блока, к выходу последнего через разрядный резистор подключен другой зажим первого управляемого электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом элемента НЕ.

На фиг. 1 изображена структурная схема реле тока, на фиг.. 2 — диаграммы напряжений в характерных точках схемы на фиг. 3 - характеристики времени действия реле тока.

Реле тока с зависимой характеристикой времени действия содержит преобразователь 1 переменного тока в пропорциональное ему напряжение, решающий усилитель 2 с регулируемым коэффициентом усиления, источник постоянного напряжения Uy, определяющего ток срабатывания реле, пусковой блок 3, блок 4 сравнения, генератор

5 треугольного напряжения, потенциометр 6, первый управляемый электронный ключ 7, второй управляемый электронный ключ 8, резисторно-конденсаторный блок 9, выполненный в виде последовательно соединенных резистора 10 и конденсатора 11, реагирующий блок 12, источник опорного напряжения Uoft, дополнительно введенные источник постоянного зарядного напряженля Upgp третий управляемый электронный ключ 13, разрядный резистор 14, элемент HE 15, операционный усилитель 16, двухпозиционный переключатель 17.

866634

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 формирует из контролируемого переменного тока 1В,„ пропорциональное ему постоянное напряжение U< . Это напряжение подводится к первому входу решающего усилителя 2 с регулируемым коэффициентом усиления, к второму входу которого подводится напряжение срабатывания реле U g, соответствующее току срабатывайия реле „ . Входное напряжение U решающего усилителя 2 пропорционально разности напряжений U

К (U - U« ), .где К вЂ” коэффициент усиления решающего усилителя.

Напряжение 0 подается на вход пускового блока 3, первый вход блока

4 сравнения и на подвижный контакт двухпозиционного переключателя 17.

Пусковой блок 3 выполнен в виде нуль-индикатора, выходной сигнал которого меняется дискретно при изменении знака выходного напряжения. В случае превышения входным током тока срабатывания, реле пусковОй блок 3 срабатываеч . и воздействует на второй управляемый электронный ключ 8, который дешунтирует в резисторноконденсаторном интегрирующем блоке 9 конденсатор 11 и разрешает заряд конденсатора 11 через резистор 10.

Блок 4 сравнения сравнивает напряжение О с выхода генератора треугольного напряжения 5 с напряжением U на выходе решающего усилителя 2 и. имеет два дискретных значения выход" ного сигнала: одно при U 1 0 и другое при 02 (0 у

Как видно из фиг.2, в промежутки времени (gö ) когда 02 z U < напряжение 04 с выхода блока 4 сравнения пбступает на вход элемента НЕ 15 и на управляющий вход третьего элект-ронного ключа.13, при этом первый. управляемый электронный ключ 7 находится в отключенном состоянии, так как на выходе элемента НЕ 15 нет управляющего сигнала, а третий управляемый электронный ключ 13 включен.

При этом происжодит импульсный заряд конденсатора 11 (напряжение О+,), от источника постоянного зарядного напряжения 0 через резистор 10.

В промежутках времени (п р), когда U <.О состояние первого и третьего управляемых электронных ключей 7 и 13, соответственно, изменяется на обратное. Благодаря этому происходит импульсный разряд конденсатора 11 через разрядный резистор

14, первый управляемый электронный ключ 7 и потенциометр б. Для регулирования интенсивности разряда конденсатора 11, что, в свою очередь, позволяет менять времятоковую характеристику реле, на потенциометр б подается напряжение с выхода операционного усилителя 16, который од5

40 В случае 06 = 0 получается времятоковая характеристика реле, характер определен значениями напряжений 0 др U и U сопротивлений резисторов 10 и 14 и емкости конденсатора 11 (кривая 18 на фиг.3). Ха- . рактер этой зависимости можно изменить за счет введения в контур разряда конденсатора 11 источника напряжения, зависящего от уровня входного тока реле. Этот источник напряжения получается при соответствующей регулировке потенциометра б, на который нагружен операционный усилитель 16, и определенном положении двухпозиционного переключателя 17. Если напряжение U6 противоположно по знаку напряжения О пр, то разряд конденса.тора 11 происходит более интенсивно, чем s случае 06 = О, что приводит к увеличению вйдержки времени сраба6О тывания реле (кривая 19 на фиг.3).

При дальнейшем увеличении уровня напряжения 06, при том же значении входного тока, выдержка времени реле становится еще больше (кривая 20

65 на фиг.3) °

35 нйм из входов (в зависимости от положения подвижного контакта двухпозиционного переключателя 17) связан с выходом решающего усилителя 2 с регулируемым коэффициентом усиления.

При,.входном токе, большем тока срабатывания реле, напряжение U постепенно возрастает и при достижении им значения Uo„ c e6 T eT реагирующий орган 12, который подает команду на отключение защищаемого объекта.

При самом нижнем положении подвижного контакта потенциометра б,.сни„ чаемое с него напряжение U близко к нулю и не влияет на характер разряда конденсатора 11 ° Соотношение времени заряда с, .и разряда t конденсатора

11 в течейие каждого перйода следования выходного сигнала генератора

5 треугольного напряжения минимально при входном токе, равном току срабатывания реле I и возрастает с росСр том входного тока.

Как видно из диаграмм на фиг.2, начиная с определенного значения напряжения U, соответствующего переходу характеристики действия реле в независимую часть (ток lzzz ), в течение всего времени работы реле происходит заряд конденсатора 11, что соответствует минимальному времени срабатывания реле с„„„„ (фиг.3).

При значениях тока в промежутке между l и 1„ 3 с увеличением тока

I „ растет соотношение времени заряда и разряда конденсатора 11 и, соответственно;:уменьшается время срабатывания реле, благодаря чему получается зависимая характеристика времени действия. реле тока.

866634

В случае совпадения полярностей напряжений U u U разряд конденсатора 11 происходит менее интенсивно, чем в случае U6 = О, что приводит к уменьшению выдержки времени срабатывания реле (кривая 21 на фиг.3). В данном случае за счет дальнейшего увеличения уровня напряжения U6 при том же входном токе времени реле становится еще меньше (кривая 22 на фиг.3).

tO

Необходимая для получения заданного характера изменения времятоковой характеристики полярность напряжения U6 получается за счет определенного положения переключателя 5.

Следовательно, в данном реле имеет:3 ся возможность четко зафиксировать максимальное и минимальное времена его срабатывания, а также получйть необходимую зависимость времени срабатывания реле от входного тока. 20

Регулировка параметров времятоковой характеристики реле осуществляется следующим образом. значение тока срабатывания Реле 25 ср определяется уровнем U . Значение тока !„, соответствующего переходу характеристики в независимую часть с временем срабатывания и „, определяется коэффициентом усиления решающего усилителя 2, регулируемого таким образом, чтобы на-: пряжение V2 при !Вх = !МеЬ.было равно амплитуде напряжеййя U . Минимальное время срабатывания реле t „„регулируется сопротивлением зарядного ре,зистора 10, а максимальное tgg„ - сопротивлением разрядного резистора 14.

Наконец, требуемая кривизна характе- ристики, задаваемая временем срабатывания при определенном токе в ди- 40 апазоне между cp и !,e>, получается путем регулирования уровня напряжения, снимаемого с потенциометра 6 и, в случае необходимости, изменения положения двухпозиционного переклю» 45 чателя 17.

Предлагаемое реле позволяет более точно, особенно при входном токе, равном току срабатывания реле, получить необходимую его времятоковую характеристику„ что улучшает. согласование ее с характеристикой защищаемого объекта.

Формула изобретения

Реле тока с зависимой характеристикой. времени действия, содержащее преобразователь переменного тока в пропорциональное ему постоянное напряжение, вход которого подключен к зажимам защищаемой электроустановки, выход — к первому входу решающего усилителя с регулируемым коэффициен— том усиления, второй вход которого подключен к источнику постоянного напряжения, выход соединен с входом пускового блока и первым входом блока сравнения, второй вход. которого подключен к выходу генератора треугольного напряжения, потенциометр, один иэ зажимов которого подключен к общей точке схемы, подвижной контакт — к одному из зажимов первого управляемого электронного ключа,. выход пускового блока подключен к управляющему входу второго электронного ключа, подключенного параллельно конденсатору резисторно-конденсаторного 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; о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности работы, путем улучшения согласования времятоковых характеристик реле и защищаемого объекта, дополнительно введены последовательно соединенные источник постоянного зарядного напряжения и третий управляемый электронный ключ, элемент НЕ, разрядный резистор, операционный усилитель и двухпозиционный переключатель, подвижной контакт последнего подключен к выходу решающего усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, неподвижные

KoHTiRKTH — к инвертирующему и неинвертирующему входам операционного усилителя, выход которого соединен с другим зажимом потенциометра, к выходу блока сравнения подключены вход элемента НЕ и управлящий вход третьего электронного ключа, второй зажим которого соединен с одним иэ зажимов резистора резисторно-конденсаторного интегрирующего блока, к выходу последнего через разрядный резистор подключен другой зажим первого управляемого электронного ключа, управляющий вход которого соединен с выходом элемента НЕ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

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

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2813062/24-07, кл. Н 02 Н 3/08, 1979.

866634

Составитель Л.Воропаева

Техред М. Рейвес: КорректоР g.ìàêàðåíêî

Редактор й.Шандор

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

Заказ 8089/75 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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