Устройство для токовой защиты цепи постоянного тока

 

М. И. Ахмадинуров, M . А. Уракседв, Е.: И. Окрушко, 1

В. Х. Ясовеев и В. И. Кореник (72) Авторы изобретения

f

- -"

Уфимский авиационный институт им. Орджоникиид.зе. (7! ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТОКОВОЙ ЗАШИТЫ ЦЕПИ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к релейной защите и автоматике и может быть использовано для защиты и коммутации электроприемников в цепях постоянного тока.

Известно реле защиты, содержащее блокинг генератор на транзисторе с коллекторно-базовой связью и эмит— терным конденсатором, подключенный к источникам контролируемого и опор10 ного сигналов, при этом на входе блокинг-генератора включен пусковой узел, выполненный в виде моста, противоположные плечи которого образованы конденсаторами и диодами, один

1S из которых включен в цепь обратной связи генератора, а другой через резисторы годключен к упомянутым источникам (1 ).

Недостатком устройства является низкая точность срабатывания, так как порог открытого-закрытого состояния транзистора имеет значительный разброс по сигналу управления, что

) не позволяет жестко (т. е. примерно на одном и том же уровне ) фиксировать точку срабатывания.

Известное устройство также не реализует функции максимальной токовой защиты без выдержки времени, т.е, при токах нагрузки близкими к короткому замыканию; пуска и коммутации цепи нагрузки, например, посредством бесконтактного кнопочного переключателя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является бесконтактное устройство защиты цепи постоянного тока 2, содержащее гене" ратор в качестве регулирующего органа и соединенный с ним исполнительный орган, при этом генератор выполнен магнитотранзисторным, выходная обмотка которого через выпрямитель подключена к защищаемой цепи (21.

Устройство не позволяет реализовать защиту нагрузки с выдержкой времени, зависимого от ветчины превы868907 шения номинального тока, протекаемого в цепи названной нагрузки. Устрой-. ство имеет также низкую точность срабатывания из-за значительного гисте- - резиса срыва и возбуждения автоколебаний генератора Роэра, не позволяет осуществить пуск и коммутацию цепи нагрузки от постороннего источника управляющего сигнала, найример при ручном управлении бесконтакт1ым кнопочным переключателем.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства пу; тем обеспечения функциональной токо- " временной защитной характеристики и осуществления функции пуска и комму" тации нагрузки и повышение надежности.за счет увеличения точности срабатывания.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для токовой защити цепи постоянного тока, содержащее генератор Роэра, выход которого через выпрямитель связан с защищаемой цепью и исполнительный орган, дополнительно содержит датчик тока, элемент совпадения, источник управляющего сигнала, интегратор, усилитель, два триггера Ймитта, ключ и два диода, причем исполнительный орган выполнен

30 на транзисторе, эмиттер которого через нагрузку, а коллектор через датчик тока подключены к клеммам источника питания, базо-эмиттерный переход соединен с выходом упомянутого выпрямителя, при этом к выходу датчика тока подключены входы интегратора

1 и усилителя, выход каждого иэ которых через последовательно соединенные триггер йкитта и диод соединен с первым входом элемента совпадения, др..— гой вход которого подключен к выходу источника управляющего сигнала, а выход элемента совпадения соединен со входом ключа, через выход которого к клеммам источника питания подключен вхоп генераторе Роэра.

На чертеже пвнведена функпиональная схема устройства.

Устройство содержит генератор Роэра 1, выход которого соединен с вы- SO прямителем 2, при этом выход выпрямителя 2 подключен к базо-эмиттерному переходу транзистора 3, в цепи эмиттера и кош1ектора которого соответственно включены нагрузка 4 и дат- ss чик 5 тока (шунт). Параллельно шунту 5 подключены входы интегратора 6 и усилителя 7, выходы которых соединены последовательно соответственно с первым и вторым триггерами Шмитта 8 и 9, выходы последних через диоды 10 u ll соединены между собой и с одним из выходов элемента 12 совпадения. Выход элемента 12 совпадения подключен ко входу ключа !3, который соединен последовательно через вход генератора Роэра l с клеммами (-0, +U>) источника питания, при этом дру гой из входов элементе 12 совпадения соединен с источником 14 управляющего сигнала, например с бесконтактным кнопочным переключателем.

Устройство работает следующиМ образом.

В исходном положении устройство подключено к клеммам (;U>, +0 J источника питания и . напряжение от источнике управляющего сигнала 14 отсутствует, при этом транзистор 3 закрыт, а нагрузка 4 обесточена.

При подаче управляющего сигнала от источника 14 (например бесконтакт- ного кнопочного переключателя за счет, t перемещения Х его клавишной головки) через элемент 12 совпадения на вход ключа 13, последний открывается и saпитывает генератор Роэра l. Это приводит к возбуждению генератора 1, от- пиранию транзистора 3 и включению нагрузки s цепь источника питания.

Процесс срабатывания защиты происходит в следующем порядке.

При превышении тока нагрузки 4 выше номинального увеличивается падение .напряжения на шунте 5. Это вызывает срабатывание триггера Шмитта 8 и переход его в другое устойчивое состояние с задержкой времени, которое определяется временем заряда емкости интегратора 6, при этом точка срабатывания указанного триггера 8 определяется ее настройкой и находится в пределах 1,2-3 номинального тока нагрузки. Далее сигнал отработки с триггере 8 через диод 10 подается на вход элемента 12 совпадения и блокирует сигнал источника -14, что приводит к запиранию ключа 13, обесточиванию генератора Роэра 1, а следовательно и нагрузки 4.

В результате обесточивания нагрузки 4 падение напряжения на шунте 5 становится равньм нулю, что вызывает разряд емкости интегратора 6 и установку триггера 8 в исходное состояние, при этом, если напряжение от ис07

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

Ф 417866, кл. Н 02 Н 3/08, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 342257, кл. Н 02 Н 3/08, 1969 (про тотип) 5 8689 .точника управляющего сигнала 14 не бу дет снято, то произойдет повторное включение нагрузки в цепь питания аналогично ио вышеописанному порядку). Такой процесс включения-выключения нагрузки будет продолжаться до тех пор, пока не будет устранена перегрузка (или снято напряжение со входа элемента совпадения от источника !4), при этом ток нагрузки огра- 10 ничен и носит время-импульсный характер, зависящий от величины тока перегрузки.

Принцип срабатывания максимальной токовой защиты аналогичен срабатыванию защиты от перегрузок с выдержкой времени с той лишь разницей, что звено усилитель 7 — триггер Шмитта 9 не содержит времязадающих цепей, а точка срабатывания триггера 9 находится в пределах, например, 9-10 номинального тока нагрузки и равна ло величине току короткого замыкания.

Здесь срабатывание защиты происходит только при токах короткого замыкания и практически без выдержки времени, при этом для развязки выходных цепей триггеров 8 и 9 используются диоды 10, Il.

Таким образом, наличие в устройстве шунта, элемента совпадения, источника управляющего сигнала, интегратора, пороговых элементов, усилителя и ключа позволяет повысить точность срабатывания и реализовать как функциональную характеристику защиты нагрузки с выдержкой времени в зависимости от тока перегрузки, так и максимальную токовую защиту беэ выдержки времени, ведущее в конечном счете

40 к повышению надежности устройства.

Введение двухвходного элемента совпадения и источника управляющего сигнала, выполненного, например, в виде бесконтактного кнопочного переключателя позволяет дистанционно ком- мутировать цепь нагрузки как оператором, так и автоматически $например, при позиционном контроле,причем:, здесь исключается возможность ложного включения нагрузки, так как один из входов элемента совпадения непосредственно связан с выходом указанного переключателя.

Устройство для токовой защиты цепи постоянного тока, содержащее генератор Роэра, выход которого через выпрямитель связан с защищаемой цепью и исполнитечьный орган, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем обеспечения функциональной токо-временной защитной характеристи" ки и осуществления функции пуска н коммутации нагрузки и повьпнения надежности,за счет увеличения точности срабатывания, дополнительно содержит датчик, элемент совпадения, источник управляющего сигнала, интегратор, уси. литель, два триггера Шмитта, ключ и два диода, причем исполнительный орган выполнен на транзисторе, эмиттер которого через нагрузку, а коллектор через датчик тока подключены к клеммам источника питания, баэо-эмиттерный переход соединен с выходом . упомянутого выпрямителя, при этом к выходу датчика тока подключены входы интегратора и усилителя, выход каждого иэ которых через последовательно соединенные триггер Шмитта.и диод соединен с первым входом элемента совпадения, другой вход которого подключен к выходу источника управляющего сигнала, а выход элемента соединен со входом ключа, через выход которого к клеммам источника питания подключен вход генератора Роэра.

868907

Составитель Т. Щеголькова

Редактор Н, Кешеля Текоед Т.Иаточка Корректор В. Бутяга

Заказ 8347/78 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035 Москва Ж-35 Ра ская наб. ° . 4/5

2 А А Р и

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