Устройство для защиты от несимметриифазных напряжений трехфазной сети

Устройство для защиты от несимметриифазных напряжений трехфазной сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Ресвублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1>805468

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Звявлено 190479 (21) 2756327/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.81. Бюллетень HB 6

Дата опубликования описания 15.02.81 (51)М. Кл,Э

H 02 H 7/09

Н 02 Н 3/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621,316. .925(088.8) (72) Автор изобретения

В. Н. Скачко

1

7 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ НЕСИММЕТРИИ

ФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания переменного тока.

Известны устройства защиты электроустановок 0Т пропадания или понижения напряжения одной или более фаз, которые могут защищать потребителя лишь от пропадания одной или более фаз, являясь в то же время малоэффективным для защиты от понижения их напряжения ниже допустимых пределов, и устроства фаэовой защиты, в которых производится аналоговое сравнение переменной составляющей выпрям- 15 ленного напряжения трехфазной сети с постоянной составляющей выпрямителя или- ."источника опорного напряжения )1) и (21.

Недостатком таких устройств явля- 20 ется то, что оно следит не столько за перекосом фаз, сколько за общим их ур- вием и может сработать при одновременном понижении напряжения всех фаз, даже при отсутствии какой-либо асимметрии между ними. Этот недостаток отсутствует в устройствах защиты от асимметрии фаз.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 30 устройство, содержащее трехфазный выпрямитель (схему Ларионова), выход которого через диод соединен с кон-„ денсатором (образуя амплитудный детектор)и делителем, схему сравнения, база транзистора которого подключена к выходу делителя, а также источник опорного напряжения, через который выход выпрямителя подключен ко второму входу схемы сравнения (базе второго транзистора этой схемы), выполненной в виде дифференциального усилителя. При работе устройства на конденсаторе выделяется напряжение, равное максимальному значению напряжения выпрямителя (амплитудного детектора). Если пренебречь падением напряжения на диодах выпрямителя и амплитудного детектора, а емкость конденсатора выбрать достаточно большой величины, чтобы постоянная времени RC-цепи, образованной конденсатором и сопротивлением делителя, бы" ла значительного большей периола у пульсаций выпрямителя, то напряжение на конденсаторе будет равно максимальному амплитудному значению на,пряжения преобладающей, имеющей наибольшее напряжение фазы. Это напряжение после деления делителем подает805468 ся на вход дифференциального усилителя, на второй вход которого подается напряжение с выпрямител, но смещенное на величину напряжения источника опорного напряжения. При понижении напряжения одной из фаз ниже порогового значения, напряжение второго входа дифференциапьно го усилителя на некоторые моменты ,времени, относящиеся к прохождению этой фазы, будет становиться меньшим напряжения первого входа, которое, 1О естественно, определяясь преобладающей фазой, остается постоянным, и дифференциальный. усилитель будет выдавать в эти моменты импульсы на исполнительный элемент, который вы- 15 полнит окончательную функцию защиты - выключение защищаемой аппаратуры, индикацию, сигнализацию и пр. (3 j, Однако в устройстве используется . источник опорного. напряжения. кото- 2О рый, как уже было показано, усложняет устройство. Другим недостатком известного устройства является то, что для питания его схемы сравнения и исполнительного органа требуется дополнительный источник питания, отдельный от источника опорного напряжения.

Использовать для этого саму сеть, выпрямленную и сглаженную конденсатором, в общем случае невозможно, так как при работе с промышленной сетью

220/380 В напряжение после выпрямителя (на этом конденсаторе) будет более чем 300 В, что недопустимо для большинства типов транзисторов. Кроме того, при подаче на него напряжения трехфазной сети возможно срабатывание защиты из-за неодновременности включения всех трех фаз, что всегда имеет место на практике, так как рубильники, .контакторы и другие коммута- 4Q ционные устройства для подключения к трехфазной сети обычно подают все три фазы на потребитель не одновременно, а с некоторым разрывом во времени. В устройстве это приводит 4 к тому, что дифференциальный усилитель его схем сравнения выдает на исполнительный элемент сигнал"о неисправности на время неполного включения фаз, и если быстродействие исполнительного элемента достаточно, то произойдет срабатывание, защиты. целью изобретения является повышение надежности защиты и расширение функциональных возможностей применения путем снижения напряжения на переходе коллектор-эмиттер схемы сравнения, а также исключение срабатывания при включении за счет неодновременного появления всех фаз контролир емои сети.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для защиты от несимметрии фазных напряжений трехфазной сети, содержащее трехфазный выпрямитель, выход которого через диод соединен с параллельно включенными между собой конденсатором и резистор-, ным делителем напряжения, блок срав-. нения, база транзистора которого подключена к выходу делителя, дополнительно снабжено тремя резисторами, вторым конденсатором, стабилизатором и оптроном, причем коллектор .транзистора блока сравнения через светодиод оптрона, выполняющего роль элемента связи с исполнительным органом, и два последовательно включенных резистора подключены к общей точке диода, конденсатора и делителя, а средняя точка первых двух резисторов через стабилитрон и параллельно ему включенный конденсатор соединена с эмиттером транзистора, подключенным к общей точке диода и трехфазного выпря-, мителя, параллельно выходу которого включен третий резистор.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и фиг. 3 - эпюры напряжений на характерных точках схемы устройства соответственно при отсутствии асимметрии фаз и нри ее наличии.

Вход трехфазного выпрямителя 1 подключен к контролируемой сети, а выходк резистору 2 и через диод 3 к резистивному делителю 4 и конденсатору 5.

База транзистора 6 подключена .к выходу делителя 4, коллектор через светодиод оптрона 7, резисторы 8 и 9 подключен к общей точке диода 3, делителя напряжения 4 и конденсатора 5, а эмиттер соединен с общей точкой выпрямителя 1, резистора 2 и диода

3. При этом между общей точкой резисторов 8 и 9 и эмиттером транзистора

6 включен стабилитрон 10. Параллельно последнему подключен конденсатор 11.

На фиг. 2 и 3 кривая 12 показывает форму выходного напряжения выпрямителя, а прямые 13 и 14 — напряжения соответственно на конденсаторе

5 и на базе транзистора б.

Несглаженное напряжение (кривая

12 на.фиг. 2 и 3) выпрямителя 1 прикладывается к эмиттеру транзистора

6 и через диод 3 к конденсатору 5, напряжение которого (прямая 13 на фиг. 2 и 3) после деления делителем

4 (прямая 14 на фиг, 2 и 3) при отсутствии недопустимой асимметрии фаз (фиг. 2) всегда меньше напряжения на эмиттере транзистора, что пблучавтся. соответствующим выбором коэффициента деления резистивного делителя напряжения 4. Этот коэффициент можно изменять средним резистором .делителя.(нотенциометром) при, регулировании устройства на нужный порог срабатывания. Вследствие этого транзистор закрыт, и ток его коллектора, в цепь которого установлен оптрон 7, отсутствует. Как только напряжение одной из фаз понизится

805468 до такой степени, что относящийся к ией учао>ок кривой 12 начнет пересекать линию 14 (фиг.. 3), транзистор б в моменты времени, когда напряжение на его базе станет большим, чем на эмиттере, будет открываться, а оп-. трон 7 будет выдавать на выход уст" ройства сигнал о факте недопустимой асимметрии фаз. Если оптрон 7 - тиристорный, то такой сигнал появит» ся при первом же открывании транзистора и будет продолжаться из-за срабатывания тиристора оцтрона до снятия тока через тиристор.

Чтобы исключить большие колебания коллекторного тока транзистора, а значит, и тока светодиода оптрона 7 в 15 зависимости от того, на какую ве-личину уменьшилось напряжение одной из фаз — только до порога срабатывания защиты или до нуля, резистор коллекторной нагрузки разделен на 2Q два резистора 8 и 9, и между их общей точкой и эмиттером включен стабилитрон 10, в результате чего на-пряжение на участке схемы резистор 8светодиод оптрона 7, транзистор .б не может стать выше напряжения ста" билизации стабилитрона 10, и таким образом получается ограниченным. При отсутствии асимметрии фаз и при номинальном уровне сети напряжение на переходе коллектор-эмиттер сравнивающего транзистора может иметь величину даже меньшую напряжения стабилизации стабилитрона, например, при использовании в выпрями« теле схем> Ларионова оно будет порядка 30 В, при работе в сети 220/380 В50 Гц (определяется величиной пульсации первой гармоники, равной для данного случая 5-7Ъ от среднего значения выпрямленного напряжения). 4()

Щи подключении к стабилитрону конденсатора 11 после пуска устройства оно начинает работать не сразу, а после заряда конденсатора через резистор 9, что исключает срабатывание иэ-за неодновременного появления всех фаз ° Характерно, что быстродействие устройства при дальнейшей работе не ухудшается, так как после заряда конденсатора все процессы в схеме протекают так же,как и при отсутствии конденсатора.

Формула изобретения

Устройство для защиты от несимметрии фаэных напряжений трехфазной сети, содержащее трехфазный выпрямитель, выход которого через диод соединен с параллельно включенными между собой конденсатором и резисторным делителем напряжения, лок сравнения, база транзистора которого подключена к выходу делителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей устройства, оно дополнительно снабжено тремя резисторами, вторым конденсатором, ста-. билитроном и оптроном, причем коллектор транзистора блока сравнения через светодиод оптрона и два последовательно включенных резистора подключены к.общей тоЧке диода, конденсатора и делителя, а средняя точка первых двух резисторов через стабилитрон и параллельно ему включенный .конденсатор соединена с эмиттером транзистора, подключенным к общей точке диода и выпрямителя, параллельно выходу которого включен третий резистор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

9 616678, кл. Н 02 Н 3/24, 1977 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 546984, кл. Н 02 Н 3/24, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 434532, кл. Н 02 Н 3/34, 1971.

805468 фиг.1

Фиг:2

Фие. 3

ВНИИПИ Заказ 10928/79 Тираж 686 Подписное

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

8 с

/.

/

/ 1 / /

/ 1/ / /

/<

/ /

/ / / /

)

/ 1