Устройство для защиты электроустановки

 

О П И С А Н И Е ()945936

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистические

Республик (61 ) Дополнительное к а вт. с вил-ву— (22)Заявлено 12.03.80 (21) 2892847/24-07 (S l ) M. Кл.

Н 02 Н 3/24

02.Н 7/08 с присоединением заявки РЙ

Ртоударотееииыб комитет

СССР по делам иаобретеиий . и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23.07.82. Бюллетень 27 (53) УДК 621.316. .925(088.8) Дата -опубликования описания 23.07.82 (72) Автор изобретения

И. Г. Кропачев (11) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ с

Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано для защиты электроустановок от анормальных режимов работы.

Известно устройство защиты, со5 держащее терморезисторы или RC-цепочку, триггерное устройство и исполнительный элемент, включенный на выход триггера 11 1.

Однако устройство. характеризуется низкой надежностью и точностью работы. Это вызвано тем, что с помощью простых RC-цепочек нельзя получить большой диапазон выдержки времени, а с помощью терморезисторов — малый, вследствие чего устройство не обеспечивает наиболее полного согласования с тепловой перегрузочной характеристикой защищаемой электроустановки.

Кроме того, известное устройство за- 20 щищает электроустановку только по одному параметру — току, температуре или напряжению. В промышленности эле троустановки работают в различных температурных условиях и режимах нагрузки, поэтому для них следует применять одновременно два типа защиты— токовую и тепловую. Это во многих случаях не оправдано, так как ведет к усложнению схем автоматики и защиты.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, которое обеспечивает как раздельную, так и комплексную защиту электроустановки. Это устройство содержит аналог однопереходного транзистора, первый вход которого через диод соединен с выходом первой RC-цепочки, а выход — с управляющим переходом тиристора, исполнительный элемент, управляющий работой коммутирующего узла, делитель напряжения, подключенный к параметрическому стабилизатору, вторую RC-цеопчку и источник питания(2),.

Однако известное устройство также не обладает достаточной надежностью. Это вызвано тем, что обмотка

55

3 9459 исполнительного элемента является балластным сопротивлением стабилизатора и при пуске электроустановки в работу исполнительный элемент может включиться и лОжнО Отключить кОммутирующии узел. Отключение происходит при длительном пусковом режиме, так как постоянная времени цепи конденсатора, включенного параллельно параметрическому стабилизатору, мала. Кроме того, 1о не обеспечивается подстройка устройства по. сопротивлениям терморезисторов, значения которых могут сильно изменять ся от образца к образцу, а соединение второй RC-цепочки через стабилитрон 15 с управляющим переходом тиристора и через потенциометр с источником питания усложняет устройство и техничес. ки не оправдано. Недостатком устройства является также возможность его щ включения на неполнофазный режим питающей сети и его неработоспособность при обрыве проводов цепи термосопротивлений или их коротком замыкании.

Это вызвано тем, что исполнительный 25 элемент не связан с напряжением пита.ющей сети в начальный момент пуска электроустановки, а обрыв термосопротивлений приводит к тому, что второй вход аналога однопереходного транзис- з тора подключается к минусовоф шине источника питаний. Аналог открывается, но так как сопротивление потенциометров первой RC-цепочки велико, то тиристор по управляющему переходу не от крывается и при возникновении анормального режима во время пуска электроустановка не отключается. При коротком же замыкании термосопротивлений напряжение переключения аналога одно- 4О переходного транзистора увеличивается и последний может быть открыт только при больших перегрузках. Эти недостат-, ки присущи устройству при использовании его для температурной или комплекс ной защиты.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве защиты электроустановки, содержащем аналог однопереходного транзистора, первый вход которого через первый диод соединен с выходом первой КС-цепочки, а выход — с управляющим переходом тиристора, исполнительный элемент, управляющий работой коммутирующего узла, делитель напряжения, подключенный к парамет36 ф рическому стабилизатору, вторую RCцепочку и источник питания, исполнительный элемент подключен к источнику питания через второй диод и балластный резистор и шунтирован тиристором, параллельно которому включены через второй диод параметрический стабилизатор и обе RC-цепочки, выход второй из которых через третий диод соединен с первым входом аналога однопе1 реходного транзистора, при этом делитель напряжения подключен к параметри

1 ческому стабилизатору через четвертый диод, а в его цепь включен потенциометр, .средний вывод которого соединен с вторым входом аналога однопереходного транзистора.

При использовании устройства для температурной защиты параллельно первому делителю напряжения включен второй делитель, выход которого через пятый диод соединен с общей точкой соединения термосопротивления и потенциометра первого делителя напряжения.

Кроме того, катод четвертого диода через резистор, шестой диод и кнопку управления подключен к одному из фазных проводов питающей сети, а катод пятого диода через седьмой диод соединен с анодом тиристора и первым зажимом исполнительного элемента, второй зажим которого подключен через источник питания к нулевому проводу питающей сети.

При использовании устройства для токовой защиты анод тиристора и исполнительный элемент подключены к фазному проводу питающей сети через резистор, шестой диод и кнопку управления.

При использовании устройства для температурной или комплексной защиты в него дополнительно введен транзистор, эмиттер которого соединен с катодом пятого диода, база — со средним выводом одного из потенциометров второго делителя напряжения, а коллектор через резистор - с выходом аналога однопереходного транзистора.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство защиты электроустановки содержит аналог однопереходного транзистора 1, первый вход которого через диод 2 соединен с выходом RCцепочки на потенциометрах 3 и 4, конденсаторе 5 и диоде 6 и через диод 7 — с выходом второй RC-цепочки

5 945 на потенциометре 8 и,конденсаторе 9, а выход — с управляющим переходом тиристора 10, исполнительный элемент .11, управляющий работой коммутирующего узла 12, делитель напряжения íà s резисторах 13 и потенциометре 14, средний выход которого соединен с вторыи выходом аналога однопереходного транзистора, параметрический стабилизатор 15, параллельно которому через диод 16 подключен делитель напряжения и источник 17 питания.

Исполнительный элемент 11 и тиристор

10 через диод 18 и балластный резистор

19 подключены к источнику 17 питания. 15

Второй делитель на потенциометре 20 и .резисторе 21 подключен параллель— но первому делителю, при этом его выход через диод 22 соединен с,общей точкой позисторов 13 и потенциометра го

14. Катод диода 16 через резистор 23, диод 24. и кнопку 25 управления, подключен к фазе питающей сети, а катод диода 22 через диод 26 соединен с анодом тиристора 10 и одним зажимом zs исполнительного элемента 11, второй зажим которого через источник 17 питания подключен к нулевому проводу питающей сети. При токовой защите резистор 23, диод 24 и кнопка 25 управ- зо ления подключены к аноду тиристора

10. При необходимости в схему включены транзистор 27, эмиттер которого соединен с катодом диода 22, база— со средним выводом потенциометра 20 второго делителя напряжения, а коллектор через резистор 28 — с выходом аналога однопереходного транзистора 1.

При использовании устройства для токовой или комплексной защиты электроустановки в качестве источника 17 питания используются трансформаторы тока первичные обмотки которых вклюй

45 чены в силовую цепь электроустановки, а вторичные через выпрямитель нагружены на устройство и сглаживающий фильтр. При температурной защите электроустановки в качестве источни50 ка 17 питания используется трансформатор или питающая сеть. Исполнительный элемент 11 и коммутирующий. узел 12 могут быть выполнены на бесконтактной или контактной основе.

При использовании устройства для то55 ковой защиты с помощью позистора 13 осуществляется коррекция устройства по окружающей температуре воздуха, а

936 6 при температурной или комплексной контроль за температурой элементов электроустановки, при этом коррекция по окружающей температуре осуществляется с помощью второго термосопротивления, например терморезистора 29.

При необходимости коррекции может не осуществляться, когда термосопротивления позистора 13 и терморезистора 29 закорачиваются.

Устройство при осуществлении комплексной защиты электроустановки работает следующим образом.

В исходном состоянии исполнительный элемент 11 и коммутирующий узел

12 обесточен. Тиристор 10 и аналог однопереходного транзистора 1 закрыты, конденсаторы 5 .и 9 разряжены. Позисторы 13 установлены на элеиентах электроустановки, которая отключена от питающей сети.

При замыкании кнопки 25 управления фазное напряжение через диоды 24 и 26, резистор 23 и резисторы 13 поступает на исполнительный элемент

11. Если температура элементов электроустановки не превышает предельно допустимого значения и цепь резисторов 13 не оборвана, то при наличии всех фаз питающей сети включаются в работу исполнительный эдемент 11 и комиутирующий узел 12. На электроустановку поступает напряжение питающеи сети.

На выходе источника 17 питания появляется напряжение. Заряды конденсатора 9 через потенциометр 8 обеспечивают отстройку устройства от удар. ных токов переходного режима элект-, роустановки, а заряды конденсатора

5 — от пусковых токов. Время заряда конденсатора 5 с помощью потенциометров 3 и 4 выбирается в несколько раз большим длительности переходного процесса, по окончании которого конденсаторы 5 и 9 разряжаются до установившегося значения. Устройство настроено таким образои, что при перегрузке электроустановки до 1,3-1,5 номинального значения осуществляется температурная защита, при больших перегрузках - токовая. Это достига" ется с помощью потенциометров 3, 4, 8 и 14.

Если длительность перегрузки превышает время пуска электроустановки или перегрузки более 1,3-1,5 номинального значения, а также при обрыве одной из фаз питающей сети при

945936 этой перегрузке электроустановки конденсатор 5 через определенное время заряжается до напряжения переключения аналога однопереходного транзистора

1. Последний открывается и разрядный ток конденсатора 5 открывает тиристор 1О. Исполнительный элемент 11 и коммутирующий узел 12 отключают электроустановку от питающей сети.

При возникновении короткого замыкания в силовой цепи электроустановки напряжение на выходе источника 17 питания и потенциометра 8 резко возрастает, Конденсатор 9 через несколько миллисекунд заряжается до напряжения 15 переключения аналога однопереходного транзистора 1. Электроустановка обесточивается.

В случае возникновения перегрузки электроустановки менее 1,,3-1,5 номи- 20 нального значения конденсатор 5 заряжается до нового установившегося значения, но аналог однопереходного транзистора 1 остается в закрытом состоянии, так как напряжение на конденса- 25 торе 5 меньше напряжения переключения. Перегрузка электроустановки приводит к перегреву ее элементов. При достижении температурной предельно допустимого значения сопротивление зо позисторов 13 резко Возрастает. Это приводит к уменьшению напряжения переключения аналога однопереходного транзистора, а так как напряжение на конденсаторе 5 превышает новое значение напряжения пер ключения, то аналог однопереходного транзистора

1 открывается. Электроустановка обесточивается. Ее повторное включение

В работу ВОзмОжнО тОлькО при Осты 4р вании ее элементов до номинальной температуры.

При обрыве позисторов 13 в момент пуска электроустановки диод 22, включенный на выходе делителя 20 и 21 напряжения открывается и напряжение переключения аналога однопереходного транзистора 1 автоматически устанавли вается минимальным, но достаточным для надежного открывания тиристора

10. При закорачивании позисторов 13 открывается транзистор 27 и тиристор

10, поэтому электроустановка отключается от питающей сети.

При использовании устройства для частных виде в защит процессы в схеме аналогичны описанному. Разница заключается В том, что при токовой защите не используются позисторы, а цепочка из резистора 23, диода 24 и кнопки 25 управления подключается к тиристору 10 и исполнительному элементу 11. При температурной защите электроустановки не используются трансформаторы тока. С помощью потенциометров 3, 4, 8, 14 и 20 устанавливается в этих условиях требуемый режим работы элементов устройства.

Использование в предлагаемом устройстве одновременно двух принципов контроля за работающей .электроустановкой позволяет унифицировать известные устройства защиты, снизить их номенклатуру, затраты на изготовление, эксплуатацию и ремонт и обеспечить самоконтроль устройства. При использовании устройства для комплексной защиты достигается наиболее полное согласование защитной характеристики с тепловой перегрузочной характеристикой электроустановки.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты электроустановки, содержащее аналог однопереходного транзистора, первый вход которого через первый диод соединен с выходом первой RC"цепочки, а выход— с управляющим переходом тиристора, исполнительный элемент, управляющий работой коммутирующего узла, делитель напряжения, подключенный к параметри1 ческому стабилизатору, вторую RC-цепочку и источник питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, 4ф исполнительный элемент подключен к источнику питания через второй диод и балластный резистор и шунтирован тиристором, параллельно которому вклю чены через второй диод параметрический стабилизатор и обе RC-цепочки, выход второй из которых через третий диод соединен с первым входом аналога однопереходного транзистора, при этом делитель напряжения. подключен к параметрическому стабилизатору через четвертый диод, а в его цепь включен потенциометр, средний вывод которого соединен с вторым входом аналога однопереходного транзистора.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

Составитель С. Курбангалиева

Редактор Т. Кугрышева Техред Т.Маточка . Корректор M. Шароши

Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5345/72

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

9 945936 10 при использовании устройства для тем- использования устройства для токовой пературной защиты, параллельно пер- защиты, анод тиристора и исполнитель" вому делителю напряжения включен вто- ный элемент подключены к фазному рой делитель, выход которого через пя- проводу питающей сети через резистор, тый диод соединен с общей точкой coe- g шестой диод и кнопку управления. динения термосопротивления и потенцио- 5. Устройство по и. 1, о т л иметра первого делителя напряжения. чающееся тем, чтов него дополнительно введен транзистор, эмит3. Устройство по и. 1, о т л и- тер которого соединен с катодом пяточ а ю щ е е с я тем, что катод чет- 10 го диода, база - со средним выводом вертого диода через резистор, шестой одного из потенциометров второго делидиод и кнопку управления подключен к теля напряжения, а коллектор через одному иэ фазных проводов питающей се- резистор - с выходом аналога однопети, а катод пятого диода через седь- реходного транзистора. мой диод соединен с анодом тиристора 15 Источники информации, и первым зажимом исполнительного эле- принятые во внимание при экспертизе мента, второй зажим которого подклю- 1. Авторское. свидетельство СССР чен через источник питания к нулево- У 357644, кл. Н 02 Н 7/08, 1972. му проводу питающей сети. 2. Авторское свидетельство СССР

4. Устройство по и. I, о т л и — го по заявке У 2497208/24-07, ч а ю щ е е с я тем, что, с целью кл. Н 02 Н 7/08, 1978..