Устройство для защиты электроустановки от перегрузки с интегральнозависимой характеристикой

Устройство для защиты электроустановки от перегрузки с интегральнозависимой характеристикой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсюа

Сациалистичеаюа

Исиубяии ..

00608223!

Ъ } (61) Дополнительное к авт. сеид-ву

Я (5!) М. Кл.

Н 02 Н 7/08 (22) Заявлено 06.06.75(ml) 2157674/24-07 с присоединением заявки №

Гееудврвевееай ееиетет .IN Менеетрее ьКУ ее девам езебеетееее е втерщей (23) Приоритет (ео) Опубликовано 25.05,783юллЕтеиь Ю 19 (Ж УЙ .621.316.925 (088.8) (45) Дата опубликования описания 1Ю <5 .78 (УЙ) Авторы изобретения

В. A. Борисов и Ю. М. Зайцев

Чувашский государственный университет им. И. H. Упьянова (73) Заивитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАШИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ

OT ПЕРЕГРУЗКИ С ИНТЕГРАЛЬНО-ЗАВИСИМОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство, орган выдержки времени в котором построен по принципу однократного заряда накопительного конденсатора средним значением импульсного то.ка.. Время-токовая зависимость обеспечивается частотно-импчльсным модулятором, который выполняет функцию нелинейного функционального преобразователя и обеспечивает необходимую зависимость скважности импульсов зарядного тока от величины тока перегрузки. Учет охлаждения в устройстве осуществляется путем подключения к накопительному конденсатору разрядного резистора после сня25 тия перегрузки. Заряд накопительного конленИзобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для защиты электроустановки от перегрузки.. . Известны устройства защит для аналогичных целей, которые состоят из источника питания, пускового органа, органа токовой отсечки, органа выдержки времени и выходного органа (1j

В этих устройствах орган. выдержки време-. ни строится на инерционных К-С цепях путем однократного или многократного использования переходного процесса в к-С цепи. При повышении тока в объекте защиты номинального значения срабатывает пусковой орган и включает орган выдержки времени. Время выдержки органа зависит от величины. тока перегрузки, зависимость осуществляется посредством нелйнейного функционального преобразователя, который измеряет ток перегрузки, и в зависимости от его величины выдает управляющий сигнал в орган выдержки времени.

Органы выдержки времени, однократно использующие переходный процесс в К-С цепи, имеют недостаточные выдержки времени, низкую стабильность выдержек во всем диапазоне изменения токов перегрузки, малый диапазон регулирования выдержки времени, низкую помехоустойчивость, большие габариты, а так2 . же либо вообще ие учитйвают охлаждение защищаемого объекта после снятия нерегруэки, либо учитывают, но с низкой точностью, особенно при.больших тепловых постоянных времен ни объектов.

При многократном использовании переходного . процесса в R-С цепи устройства . защиты в какой-то степени освобождаются от укаэанных недостатков, но также ие учитывают охлаждения объекта после снятия перегрузки.

lO Ввиду сложности схем они менее надежны и экономичны.

608223 сатора импульсным током позволяет повысить помехоустойчивость и расширить диапазон регулирования выдержки времени. Однако, как и при непрерывным заряде, стабильность и максимальная выдержка времени в данном случае определяются соотношением величины среднего зарядного тока и токов утечки через собственное сопротивление конденсатора и пороговое устройство.

Уменьшение погрешности органа выдержки времени, обусловленной наличием тока утечки через пороговое устройство, путем увеличения сред: его значения зарядного тока при каком-то определенном значении. выдержки времени, приводит к увеличению габаритоь органа выдержки времени а, следовательно устройства защиты в целом.

Ввиду наличия собственного сопротивления утечка конденсатора, с одноч стороны, при определенной стабильности выдержка времени ограничена, с другой стороны, при определен- 20 ной выдержке ограничена стабильность. Ограничение выдержки времени и ее стабильности затрудняет согласование защитной характеристики устройства защиты с перегрузочной характеристикой объекта зашиты, что приводит к недоиспользованию перегрузочных возмож25 ностей последнего, а следовательно, снижает производительность электроустановок.

Целью изобретения является повышение производительности электроустановки и надежности функционирования.

З0

Это достигается тем, что в предложенном устройстве, содержащем источник питания, орган выдержки времени и соединенные с ним выходной орган, нелинейный функциональный преобразователь, пусковой орган и орган токовой отсечки, орган выдержки времени дополнитель- 35 но снабжен дискретными электромеханическими интеграторами, электрод сравнения первого из которых подключен к базе первого транзистора типа и-р-п и через резистор и замыкающий контакт пускового органа — к упомянутому»c, пнейному функциональному преобразователю, а электрод сравнения каждого последующего интегратора подключен к базам двух дополнительных транзисторов типа и-р-п и р-п-р и через резистор и замыкающий контакт герконового реле, включенного в цепь 45 колл» ктора транзистора типа п-р-п, база которого соединена с электродом сравнения предыдущего интегратора, — к нелинейному преобразователю. Электрод сравнения последнего интегратора соединен также через резистор и размыкающий контакт пускового органа с отри50 цательным полюсом источника питания электрод сравнения каждого предыдущего интегратора соединен с этим полюсом через резистор и контакт герконового реле, включенного в цепь коллектора транзистора типа р-п-р, база которого соединена с электродом сравнения последующего интегратора, а рабочие электроды интеграторов соединены с нулевым полюсом источника питания. Причем положительный полюс источника питания через обмотку соответств ":ощих герконовых реле подключен 60 к коллекторам и-р-п транзисторов, а отрицательный — к коллекторам р-п-р транзисторов.

На чертеже приведена принципиальная схема предложенного устройства.

Предложенное устройство состоит из источника питания, пускового органа 1, нелинейного функционального преобразователя 2, органа выдержки времени, содержащего дискретные электрохимические интеграторы 3, 4, 5, транзисторы и-р-и и р-п-р типов 6 — 10, герконовые реле 11 — 15, резисторы 16 — 18 в цепях считывания и резисторы 19 — 21 в цепях западания 20, 21, выходной орган 22, контакты

23 — 27 соответствующих герконовых реле, контакты 28 и 29 пускового органа, выхода 30 нелинейного преобразователя, защитного диода 31, органа 32 отсечки и контакта 33 органа отсечки., В исходном состоянии (к моменту подключе ния устройства к источникам питания и к объекту защиты) вся активная масса находится на рабочих электродах интеграторов. При подключении схемы к источнику питания, если перегрузка отсутствует, практически мгновенно током, протекающим через резистор 19 и контакт 28 пускового органа, транзистор 6 насыщается и срабатывает реле 11, замыкая свой контакт 23. Это вызывает насыщение транзистора 8, срабатывание реле 13 и замыкание его контакта 25. Напряжение на электрохимических интеграторах 3 и 4 ограничивается падением напряжения на эмиттерных переходах транзисторов 6 и 8 соответственно, а на интеграторе 5 — падением напряжения на защитном диоде 31.

Транзисторы 7, 9, 10 находятся в отсечке отрицательным напряжением источника питания через резисторы 19, 20, 21 соответственно. В этом состоянии устройство готово к защите объекта от перегрузок.

При появлении перегрузки, т. е. при превышении тока объекта над номинальным значением срабатывает пусковой орган 1, размыкает свой контакт 28 и замыкает контакт 29.

Размыкание контакта 28 вызывает запирание транзистора 6, отключение реле 11, размыкание его контакта 23, запирание транзистора 8, отключение реле 13 и размыкание его контакта

25. Этим обеспечивается разрыв цепей западания интеграторов. Замыкание контакта 29 обеспечивает протекание тока интегрирования от нелинейного функционального преобразователя через резистор 18 и интегратор 5, Начинается процесс считывания в интеграторе 5. В процессе считывания падение напряжения на интеграторе 5 меньше потенциала отсечки транзистора 10. Когда процесс считывания заканчивается, напряжение на интеграторе 5 возрастает скачком, что вызывает насьпцение транзистора 10 и срабатывание реле 15, которое своим контактом 27 замыкает цепь считывания интегратора 4. По окончании процесса считывания в интеграторе 4 насыщается транзистор 9, срабатывает реле 14 и своим контактом 26 замыкает цепь считывания интегра608223

Формула изобретения тора 3, По окончании процесса считывания в интегратоо. 3 насыщается транзистор 7, сраоатывает ре,е 12 и контактом 24 вызывает срабатывание выходного органа защиты 22.

Таким образом, общее время выдержки интегрального органа зашиты склалывается из времени считывания интеграторов 5, 4, 3. Величина напряжения на выходе 30 нелинейного

1О преобразователя 2, через которыи протекает ток объекта защиты, зависит по определенному закону от тока перегрузки объекта. Это обеспечивает нужный вид время-токовой характеристики.

1S

После снятия перегрузки устройство учитывает охлаждение объекта защиты по необходимому закону способом кусочно-линейной аппроксимации, что позволяет получить точность аппроксимации экспоненциального закона охлаждения объекта не ниже 100/в на участке кривой охлаждения, ограниченной по оси времени временем, равным трем тепловым постоянным времени объекта защиты. С увеличением числа интеграторов в схеме точность аппроксимации можно повысить. 25

Взаимодействие элементов схемы устройства защиты после снятия перегрузки происхолит следующим образом. Включение пускового органа приводит к замыканию контакта 28 зо и размыканию контакта 29. Размыкание контакта 29 переводит транзистор 10 в режим отсечки, реле 15 отключается и своим контактом

27 переводит в режим отсечки транзистор 9, что вызывает отключение реле 14, контакт 26 которого разрывает цепь считывания интегратора 3. Входит в режим отсечки транзистор 7, реле 12 отключается и разрывает контакты 24 в цепи питания выходного органа. Все указанные переключения происходят практически мгно венно так как пусковой орган, герконовые реле и транзисторные ключи обладают высо40 ким быстродействием. К этому моменту вся активная масса в электрохимических интеграторах находится на электродах сравнения. Это свидетельствует о максимально допустимой тем. пературе нагрева защищаемого объекта. Замы- 4> кание контактов 28 обеспечивает протекание тока в цепи «Задание» интегратора 3. Активная масса в интеграторе переносится с электрода сравнения на рабочий электрод по линейному закону во времени (первый участок аппроксимации экспоненциального закона охлаждения). При этом падение напряжения на интеграторе 3 меньше потенциала отсечки транзистора 6. По окончании процесса «Задание» в интеграторе 3, падение напряжения на нем увеличивается скачком и приводит к насыщению транзистора 6 и включению реле 11, которое своими контактами 23 замыкает цепь

«Задание» интегратора 4. Активная масса переносится на рабочий электрод в этом интеграторе (второй участок аппроксимации). Далее после полного окончания процесса задания в 6о интеграторе 4 насыщается транзистор 8, включается реле !3, которое своим контактом 25 замыкает цепь «Задание» интегратора 5 (третий участок аппроксимации). По окончании процесса задания в интеграторе паление напряжения на нем ограничивается диодом 3 . 1

Если в процессе охлаждения объекта перегрузка возникает вновь, отсчет вылержки времени и в органе перегрузки происхолит с учетом прелшествуюшего теплового состояшгя объекта.

Таким образом, в предложенном устройстве информацию о тепловом состоянии зашишае мого объекта несет в себе общее количество активной массы на рабочих электролах интеграторов. Убыль активной массы с рабочих электродов интеграторов пропорциональна температуре перегрева защищаемого объекта.

Применение такого устройства позволяет с большой точностью контролировать реальный нагрев защищаемого объекта, повысить произволительность защищаемого объекта и надежность его функционирования.

Устройство лля зашиты электроустановки от перегрузки с интегрально-зависимой характеристикой, содержащее источник питания, орган выдержки времени и соединенные с ним выходной орган, нелинейный функциональный преобразователь, пусковой орган и орган токовой отсечки, отличающееся тем, что, с целью повышения произволител ьности электроустановки и надежности функционирования, орган выдержки времени дополнительно снабжен дискретными электрохимическими интеграторами, электрод сравнения первого из которых полксиочен к базе первого транзистора типа п-р-п и через резистор замыкающий контакт пускового органа — к упомянутому нелинейному функциональному преобразователю, а электрод сравнения каждого последующего интегратора подключен к базам двух дополнительных транзисторов типа п-р-и и р-и-р и через резистор и замыкающий контакт герконового реле, включенного в цепь коллектора транзистора типа п-р-п, база которого соединена с электродом сравнения предыдущего интегратора, — к нелинейному преобразователю, электрод сравнения последнего интегратора соединен также через резистор и размыкающий контакт пускового органа с отрицательным полюсом источника питания, электрод сравнения каждого предыдущего интегратора соединен с этим полюсом через резистор и контакт герконового реле, включенного в цепь коллектора транзистора типа р-п-р, база которого соединена с электродом сравнения последующего интегратора, а рабочие электролы интеграторов соединены с нулевым полюсом источника питания, причем

Составитель Т. Щеголькова .

ТекредО. Луговая Корректор Д..Мельниченко

Тираж 892 Подяйсное

Редактор Е. Кравцова

Зачаз 28l0/36

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР яс делам изобретений и открытий

03035, Москва, Ж-35. Раушская иаб., д. 4/5

Филиал !1llH «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4. 608223

7:. 8 .положйтельциА пыюс,источника питания через . 1. Райкин:В. Е. и др. Бесконтактные реле

:обмотку соответстйующ кличек: и::кайлеиторам: n-.ð-:п фанзисторов, а . Сб. «Электротехническая.: промыщленность»; отрицатаьный- —:.:к коллекюрам р-п-р траизис-:. вып. 2 .(21), М;; «Информэнерто», ЮЗ, с. 35. торов., .. : :: -,; . : . 2. Сб.:«Новые устройства защиты н.протнвоКсточники информации, принятые вовнима- аварийной автоматики», вып. 2, М., «Яйформние.при экспертизе: : - эйерго»,. ИЮ9, с. 21.