Устройство для защиты трехфазной электроустановки от изменения чередования и обрыва фазы

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05. 01. 81(21) 3231185/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51) М. Кл.з

Н 02 Н 7/097

Государственный комитет

СССР но делам . изобретений и отирытий (53) УДК 621. 316.

° 925(088.8) Опубликовано 0708.82. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 070882 (72) Авторы изобретения

В.Ф.Ветошко, Ю.К.Петри и Б.В.Сливков ( (71) Заявитель

ЕХ:- Ъ: (5 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗ НОЙ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

ОТ ИЗИЕНЕНИЯ ЧЕРЕДОВАНИЯ И ОБРЫВА ФАЗЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах контроля и защиты трехфаэных нагрузок,в частности в системах автоматизированнс р."о контроля гироскопических приборов.

Известно устройство для защиты потребителя от неправильного чередования фаз и пропадания одной иэ фаэ.

Устройство содержит подключенный к трехфаэной нагрузке фазочувствительный элемент в виде звезды, в одном иэ плеч которой последовательно включены резистор и катушка реагирующего органа, шунтированные конденсаторами, и выпрямительный диод, а в двух других плечах включены соответственно конденсатор и резистор 11.

Устройство вносит неравномерную нагрузку на фазы сети, требует перестройки при переходе на другую частоzy или напряжение, не имеет возможное ти сопряжения с цифровой автоматикой н вычислительной техникой.

Известно также устройство для защиты трехфаэной нагрузки от изменения чередования фаэ и обнаружения обрыва фазы. Устройство содержит преобразователи ток-напряжение, подключенные к фазам защищаемой цепи, операционные усилители, подключенные каждый к соответствующему преобразователю, четыре двухвходовых элемента И, три комбинированных триггера, входы Т которых подключены к выходам трех вышеуказанных элементов И, причем на одни входы элементов И поступают сигналы с операционных усилителей, а на вторые — с генератора одиночных импульсов. Выходы триггеров соединены с входами трехвходового элемента И, выход которого соединен с исполнительным органом. Кроме того,.с входами и выходами триггеров соединены элемент задержки, четвертый двухвходовый элемент И, а также источник постоянного сигнала (2).

Устройство обладает воэможностью сопряжения с цифровой автоматикой и вычислительной техникой, но не обеспечивает непрерывную защиту нагрузки от обрыва фазы и неправильного чередования фаз так как после подключения нагрузки триггеры блокируются по входам К сигналом с инверсного выхода третьего триггера.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения непрерывной защиты на3О, грузии от изменения чередования фаэ

949749 го управления в простейшем случае представляет собой .выключатель, кнопку или логический элемент для сопряжения с цифровой автоматикой и вычис лительной техникой и не усложняет

5 устройства. В то же время, в случае необходимости этот блок может выполнять более сложные функции Управления нагрузкой.

На фиг. 1 представлена функциональ10 ная схема устройствар на фиг.2-изображены временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, пра- . вильное чередование фаз на фиг. 3— то же, неправильное чередование фаэ.

Устройство содержит блоки преобразователей ток-напряжение, представленные операционными усилителями 1, 2 и 3, включенными по схеме компаратора, выходы которых соединены с входами трехвходового элемента ИЛИ 4. Выход усилителя 1 соединен с входом установки в единицу S триггера 5, выход усилителя 2 через диф ференцирующую цепочку б соединен с ВхороМ синхронизации С триггера, а выход усилителя 3 соединен с входом установки в ноль триггера 5.

Выход элемента ИЛИ 4 через диод 7 соединен со средней точкой времязадающей цепочкой 8, состоящей из резистора 9 и конденсатора 10, соединенной с источником 11 постоянного сигнала.

Общая точка соединения диода 7, резистора 9 и конденсатора 10 соединена с входом трехвходового элемента И 12, второй вход которого соединен с выходом триггера 5, третий вход соединен с блоком 13 дистанционного управления включением и вы40 ключением нагрузки, а выход — c исполнительным органом 14.

Устройство работает следующим образом.

После включения питания устройство устанавливается в исходное состояние, при этом на выходе элемента ИЛИ 4 будет. нулевой логический уровень-, так как устройство не подключено к сети и на входы элемента 4 с выходов усилителей 1, 2 и 3 поступают сигналы нулевого логического yppHHR Конденсатор 10 заряжается через резистор 9 от источника 11 постоянного сигнала и одновременно разряжается через диод 7 и выходной каскад логического

55 элемента 4, причем постоянная времени цепи заряда (Ty z ) выбрана намного больше постоянной времени цепи разряда (с )::тз,>57рс .В результате на конденсаторе 10 формируется

60 сигнал нулевого логического уровня, который поступает на один из входов и обрыва фазЫ, воэможности получения отдельных выходов по обрыву фазы и неправильному чередованию фаз, а также упрошение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты трех фазной электроустановки от изменения чередования фаз и обрыва фазы, содержащее блоки преобразователей ток-напряжение, подключенные к фа,зам сети с операционными усилителями, включенными по схеме компаратора, и функционально связанные с ними источник постоянного сигнала, трехвходовой элемент И, к выходу которого подключен исполнительный элемент, дополнительно снабжено синх.ронным R-S. триггером, трехвходовым элементом ИЛИ, дифференцирующей цепочкой, блоком дистанционного управления включением и открючением электроустановки и времязадающей цепочкой, состоящей из последовательно включенных резистора и конденсатора и подключенный к источнику постоянного сигнала, а средней точкой через диод — к входу трехвходового элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам операционных усилителей, которые подключены также к соответствующим входам R u S триггера непосредственно, а вход С триггера подключен к выходу операционного усилителя через дифференцирующую цепочку, выход триггера подключен к входу элемента И, другой вход которого соединен со средней точкой времязадающей цепочки, а третий вход — с выходом блока дистанционного управления включением и отключением электроустановки.

Применение синхронного R-S триггера, трехвходового элемента ИЛИ, соединенного с выходами операционнных усилителей, и времязадающей цепочкой расширяет функциональные возможности устройства, а именно обеспечивает непрерывное слежение за состоянием сети и защиту нагрузки от изменения чередования фаз и обрыва фазы, в том числе и после подключения нагрузки к сети. Наличие блока дистанционного управления и его . связь с элементами устройства через третий вход выходного элемента И также расширяет функциональные возможности устройства и обеспечивает возможность его сопряжения с цифровой автоматикой и вычислительной техникой.

Применение одного синхроннoro

R-S триггера вместо трех комбинированных триггеров в сочетании с применением таких элементарных компонентов схемы, как дифференцирующая и времязадающая цепочки, элемент ИЛИ и диод упрощает устройство по сравне» нию с известным. Блок дистанционно- 5 логического элемента 12.

На входы S С и R триггера 5 поступают сигналы нулевого логического уровня, что соответствует режиму хра949749 нения информации, триггер находится в одном из двух устойчивых состояний и на его выходе будет сигнал логического нуля или логической единицы. С выхода устройства 13 дистанционного управления включением и выключением 5

"нагрузки на вход элемента 12 поступает сигнал нулевого логического уровня, на другой. вход которого также поступает сигнал нулевого логического уровня с конденсатора 10. На выходе элемента 12 устанавливается сигнал нулевого уровня, что соответствует сигналу включения нагрузки.

При;подаче на вход преобразователей и усилителей 1, 2 и 3, включенных15 по схеме компаратора, всех фаз А, В и С питакщего нагрузку напряжения, усилители формируют импульсы длительностью,полпериода питающего напряжения и определенной полярности, порядок следования которых совпадает с порядком чередования фаз.

Временные диаграммы напряжений на входах и импульсов на выходах преобразователей с усилителями 1, 2 и 3 изображены на диаграмммах 1, 2, 3 и 4, 5, б соответственно. Импульсы с выхода усилителя 2, подключенного к фазе В, дифференцируясь, цегочкой б поступают на вход С триггера 5 (временная диаграмма 7). При поступлении импульсов на вход С синхронный R-S триггер 5 устанавливается в состояние, соответствующее входной информации на входах S u R. Так как во время действия импульсов, поступающих на 35 вход С (импульсы синхроназации), при правильном чередовании фаз питающего напряжения на вход S пос."гупает сигнал логической единицы, а на фход R - логического нуля, а при 4р неправильном чередовании фаз наоборот на вход S поступает сигнал логического нули, а на вход R — логической единицы(временные диаграммы 4-Щ), на выходе триггера соответственно 45 устанавливается сигнал логической единицы или логического нуля. Нали» чие сигнала логической единицы на выходе триггера 5 свидетельствует о правильном чередовании фаз питающего напряжения, а наличие логического нуля - о неправильном.

Временная диаграмма 8 представляет изменение сигнала на выходе триггера 5, а диаграмма 9 — изменение сигнала на конденсаторе 10. Одновременно с поступлением на входы триг-. гера 5 сигналы с выходов усилителей 1, 2 и 3 поступают на входы логического элемента 4, при этом на его выходе устанавливается сигнал 60 логической единицы, так как на один из его входов в любой момент времени поступает сигнал логической единицы. Диод 7 запирается, конденсатор 10 заряжается от источника 11 до уровня логической единицы и далее этот уровень поступает на.второ вход логического элемента 12. При поступлении на третий вход логического элемента 12 сигнал логической единицы с выхода блока 13 дистанционного управления включением и выключением нагрузки на его выходе устанавливается сигнал логической единицы и нагрузка подключается к трехфаэной сети. Если в процессе работы произойдет обрыв одной из фаз,с .выхо. да соответствующего усилителя на вход логического элемента 4 будет поступать сигнал логического нуля, а на его выходе будет формироваться последовательность импульсов с пери . одом, равным периоду питакицего нагеу рузку трехфазного напряжения, причем уровень логического нуля составляет 1/б часть периода, а уровень логической единицы составляет 5/6 частей периода. Однако, как было сказано выше, 9 7 5ераэРи напряжение на конденсаторе за счет состояний логического нуля на выходе элемента 4 уменьшается до уровня логи .ческого нуля, который, поступая на вход логического элемента 12, устанавливает на его выходе сигнал логического нуля. Нагрузка отключается от.трехфаэной сети. При обрыве двух или трех фаз устройство работает аналогично.

На временных диаграммах 10, 11 и 12 показаны изменения сигналов на выходах элемента 12, триггера 5 и логического элемента 4 соответственно. Временная диаграмма сигнала на выходе логического элемента 4 изображена для случая пропадания фазы А.

Использование предлагаемого устройства в процессе эксплуатацни и контроля гироскопических приборов, а также других трехфазиых нагрузок, для которых требуется защита от изменения чередования фаэ и обрыва фазы, позволяет исключить ручные операции, связанные с контролем чередования фаз и их наличием, а также дистанционно включать и выключать нагрузку, в том числе автоматическис помощью средств цифровой автоматики и вычислительной техники, что спо:.собствует повышению производительнос-. ти труда.

Непрерывный контроль исправности сети питания и защита от изменения чередования фаз и обрыва фазы обеспечивают более надежную работу гироскопического прибора (или другОй нагрузки) и повышает достоверность контроля этого прибора. В то же время предлагаемое устройство проще известного и требует меньших затрат для,его реализации.

949749 формула изобретения

Устройство для. защиты трехфаз ной электроустановки от изменения чередования и обрыва фазы, содержащее блоки преобразователей ток-напряжение, под- 5 ключенные к фазам сети, с операционными усилителями, включенными по схеме компаратора, и функционально связанные с ними источник постоянного сигнала, трехвходовый элемент И, к 10 выходу которого подключен исполнительный элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения непрерывности защиты и упрощения устройства, оно дополнительно снабжено синхронным R-S триггером, трехвходовым элементОм ИЛИ, дифференцирующей цепочкой, блоком дистанционного управления включением и отключением электроустановки и врейязадающей цег. почкой, состоящей из последовательно включенным резистора и конденсатора и подключенной к источнику постоянного сигнала, а средней точкой через диод - к входу трехвходового элемента ИЛИ, входы которого подключены к выходам операционных усилителей, которые подключены также к соответствующим входам R-й 5 . триггера непосредственно, а вход С триггера подключен к выходу операционного усилителя через дифференцирующую цепочку, выход триггера подключен к выходу элемента И, другой вход которого соединен со средней точкой времязадающей цепочки, третий вход - с выходом блока дистанционного управления включением и отключением электроустановки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1; Авторское свидетельство СССР

У 688951, кл. Н 02 Н 7/09, 1975. .2. Авторское свидетельство СССР

Р 792468, кл. Н 02 Н 7/ 1979.