Устройство для автоматического регулирования индуктивного тока компенсации блока защиты от замыкания на землю

 

()892573

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 01.04.80 (21) 2903088/24-07 с присоелинением заявки М (23) Приоритет .—

Опубликовано 23 ° 12 ° 81 ° Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 23. 12 .81 (5! )М. Кл.

Н 02 Н 9/08

Пкуднрстввнный комитет

СССР ао делам нзабретений н открытий (53) ЙК б21.316..925(088.8) Е.В.Сергин, В.К.Обабков, В.И.Груба, В.С.Дзюбан

B.Ï.ÊoHoíåíêî, А.П.Денисенко и В.M.Èëüèí (72) Авторы изобретения

Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский проектноконструкторский технологический институт взрывозащИщенного рудничного электрооборудования (71) Заявители (4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ИНДУКТИВНОГО ТОКА КОМПЕНСАЦИИ БЛОКА ЗАЩИТЫ

ОТ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

Изобретение относится к устройствам автоматической настройки компенсации емкостной составляющей тока утечки и предназначено для работы в низковольтных электрических сетях

5 трехфазного напряжения.

Известно устройство для автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки, содержащее генератор повышенной частоты, соединенный

10 с резонансным усилителем переменного тока, нагрузкой которого является колебательный контур, состоящий из первичной обмотки трансформатора, параллельно которой включены балласт-, ная емкость и две катушки индуктивности, соединенные последовательно, между точкой соединения которых включен емкостной присоединительный фильтр ° Вторичная обмотка указанного трансформатора через амплитудный детектор и усилитель постоянного тока подключена к обмотке управления компенсирующего дросселя (lj.

Однако в этом устройстве ограниченная добротность колебательного контура не позволяет достичь необходимой точности компенсации в широком диапазоне изменения емкости сети.

Так, при приближении емкости сети к максимальному значению амплитуда напряжения на выходе трансформатора колебательного контура изменяется незначительно, что приводит к снижению добротности катушек индуктивности при помощи использования магнитных сердечников не приемлемы, Последнее обусловлено тем„ что при возникновении в сети несимметричных утечек по цепи катушек индуктивности и трансформатора протекает ток промышленной частоты, дополнительно перемагничивающий сердечники.

В результате устройство становится неработоспособным.

Известно также устройство для автоматической компенсации емкостных токов утечки, содержащее компенси892573 рующий дроссель, подключенный к сети через искусственную нулевую точку, автогенератор, индуктивный датчик и емкостной присоединительный фильтр, соединенный последовательна с входом индуктивного датчика и подключенный к выходу автогенератора, а также усилитель постоянного тока, вход которого подключен через согласующий элемент к выходу индуктивного датчи- >о ка, а выход к управляющему входу компенсирующего дросселя.

Особенностью устройства является совмещение функций генератора и резонансного усилителя в одном каскаде - автогенераторе повышенной частоты Г23.

Устройству присущи недостатки предыдущего.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для автоматической компенсации емкостной составляющей тока утечки, содержащее компенсирующий дроссель, подключенный к сети через искусственную нулевую точку, соединенные последовательно измерительный генератор повышенной частоты, усилитель переменного тока и амплитудный детектор (выпрямительный иост), подзо ключенный к управляющему входу компенсирующего дросселя, а также емкостной фильтр присоединения, искусственная нулевая точка которого заземлена через последовательно соединенные балластный конденсатор и катушку индуктивности. Последняя через заградительный фильтр промышленно" частоты включена в цепь обратной связи измерительного генератора

К недостаткам этого устройства следует отнести невысокую точность настройки компенсирующего дросселя в широком диапазоне изменения емкости сети и ограниченный диапазон управления компенсацией, что определяется, в основном, нелинейной зависимостью амплитуды сигнала на выходе измерительного генератора от емкости сети. Указанная нелинейная зависимость обусловлена тем, что

50 емкость сети включена не непосредственно в обратную связь генератора, а через последовательно соединенные балластную емкость и емкость присоединительного фильтра. При этом с 55 увеличением емкости сети относительное изменение общей емкости в цепи обратной связи генератора оказывает° f ся незначительным. Ввиду этого напряжение на выходе измерительного генератора с увеличением емкости сети изменяется так же незначительно, что приводит к существенной погрешности настройки компенсирующего дросселя.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона компенсации.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее соединеннйй с землей компенсирующий дроссель, подключенный к сети через искусственную нулевую точку, соединенные последовательно усилитель переменного тока и амплитудный детектор, подключенный к управляющему входу компенсирующего дросселя, и подключенный к сети емкостной фильтр присоединения, искусственная нулевая точка которого заземлена через последовательно соединенные балластный конденсатор и катушку индуктивности, дополнительно снабжено релейным элементом, частотным детектором и ограничительным резистором, причем выход частотного детектора подключен к входу усилителя переменного тока, вход релейного элемента подключен к катушке индуктивности, а выход к входу частотного детектора и через ограничительный резиствр к точке соединения балластного конденсатора и катушки индуктивности.

На фиг.! представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 графики, поясняющие его работу.

Схема устройства содержит присоединительный дроссель 1, подключенный к сети 2 через присоединительный трансформатор 3, емкостной присоединительный фильтр 4, искусственная нулевая точка которого заземлена через последовательно соединенные балластный конденсатор 5 и катушку 6 индуктивности, Схема также включает в себя соединенные последовательно релейный элемент 7, частотный детектор 8, усилитель 9 переменного тока и амплитудный детектор 10. Вход релейного элемента 7 подключен к катушке б индуктивности, а выход к входу частотного детектора 8 и через ограничительный резистор 11 к точке соединения балластного конденсатора и катушки

6 индуктивности. Выход детектора 8 подключен через усилитель 9 переменного тока и амплитудный детектор 10

20

Формула изобретения

5 8925 к обмотке управления компенсирующего дросселя 1.

На фиг.2 представлены: кривая 12 зависимость от емкости сети частоты автоколебаний, создаваемых устройством; кривая 13 — требуемая зависимость тока управления дросселя 1 от емкости сети; кривая 14 - требуемая амплитудно-частотная характеристика детектора 8, Устройство работает следующим образом.

Релейный элемент 7, ограничительный резистор 11 и колебательный LCконтур, состоящий из индуктивности катушки 6, емкости С присоединительного фильтра 4, емкости С балластного конденсатора 5 и суммарной емкости С фаз сети 2 относительно земли, образуют замкнутую нелинейную систему, работающую в автоколебательном режиме. Частота автоколебаний совпадает с собственной частотой LC-контура и равна

Автоколебательный режим нелинейной системы сохраняется также в слу.чае, если напряжение на вход релейного элемента 7 поступает не непосредственно с катушки 6 индуктивности, а с ее вторичной обмотки. Ограничительный резистор 11 при этом

35 ! должен быть всегда включен между вы ходом релейного элемента 7 и точкой соединения конденсатора 5 и катушки

6, так как замыкает собой в нелинейной системе цепь положительной обрат40 ной связи. Таким образом, на выходе релейного элемента возникают колебания постоянной амплитуды с частотой ю, зависящей от емкости сети. Пара1 метры LC-контура выбираются такими, чтобы величина изменяющейся частоты 4

Lu была равна единицам килогерц. При этом компенсирующая цепь, состоящая из дросселя 1 и присоединительного трансформатора 3, а также активное сопротивление изоляции и несимметричные утечки сети 2 существенного влияния на величину частоты автоколебаний не оказывают.

Для формирования сигнала управления индуктивного тока компенсации, полученные частотно-модулируемые колебания U>>(t) постоянной амплитуды преобразовываются при помощи частотного детектора 8 в амплитудно-модулируемые.

На фиг.2 показано также графическое построение амплитудно-частотной (корректирующей) характеристики 14 частотного детектора 8 по требуемой характеристике 13 тока управления

l„(C) дросселя 1 и имеющейся зависи, мости 12 модулирующей частоты автоколебаний м от емкости сети, Корректирующая характеристика частотного детектора имеет вид возрастающей экспоненты с убыванием частоты w (кривая 14) . В известном диапазоне изме" нения емкости сети: Св(С„щ,См „ ), в качестве корректирующей характеристики используется резонансная амплитудно-частотная характеристика колебательного звена с соответствующей добротностью. При этом рабочим участком резонансной кривой (кривая

14) является склон характеристики, лежащий в области частот, превышающих частоту резонанса. Резонансная же частота характеристики устанавливается близкой или равной минимально возможной частоте автоколебаний при бесконечной емкости сети

Сформированное напряжение Lb.p (t) на выходе детектора 8 после усиления по мощности блоком 9 и амплитудного детектирования звеном 10 определяет ток управления lg(С), линейного в функции от емкости сети, что опреде,ляет высокую точность настройки ин .дуктивного тока компенсации.

Предлагаемое устройство работоспособно в широком диапазоне изменения емкости сети, так как это сводится к простому установлению необходимой добротности резонансной частотной характеристики детектора.

Устройство для автоматического регулирования индуктивного тока компенсаций блока защиты от замыкания на землю, содержащее соединенный с землей компенсирующий дроссель, подключенный к сети через искусственную нулевую точку, соединенные последовательно усилитель переменного тока и амплитудный детектор, подключенный к управляющему входу компенсирующего

7 89 дросселя, и подключенный к сети емкостной фильтр присоединения, искусственная нулевая точка которого заземлена через последовательно соединенные балластный конденсатор и катушку индуктивности, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения. диапазона компенсации, оно снабжено релейным элементом, частотным детектором и ограничительным резистором, причем выход частотного детектора подключен к входу усилителя переменного тока, вход релейного элемента подключен к катушке индуктивности, а выход к входу частотного детектора и через огра2573 8 ничительный резистор к точке соединения балластного конденсатора и катушки индуктивности, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидет ельство СССР 493857, кл. H 02 I 3/18, I974.

2. Авторское свидетельство СССР

tI 670998, кл. H 02 I 3/ I8, 1978. о

3. Дзюбан В.С. Устройство автомат пческой компенсации емкостной составляющей токов утечек в подземных

° низковольтных электрических сетях.

Сб. "Взрывобезопасное электрооборудование". Вып. 10, 1966, с.8-13

992573

Uqy

ыи

l

/ фиг. Г

Составитель Л. Васькова

Редактор Т.Кугрышева Техред А. Савка

Корректор E.Ðîøêî

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

Заказ 11272/78 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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