Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током

Иллюстрации

Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током (патент 900356)
Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током (патент 900356)
Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током (патент 900356)
Устройство для защиты электрооборудования от перегрева током (патент 900356)
Показать все

Реферат

 

с»юз -""»I I 0 ll M (» ф H N Е

< 900356 оцмалмстмческмн республик

И ЗОЬРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву М 748631 (22) За" вле"о 26 р5 80 (21) 2929429/24-07 с присоединением заявки М (23) П риоритетОпубликовамо 23.01.82. Бюллетень ЛР

Дата опубликования описания 26 01 82 (5! )Щ. Кл . ,Н 02 Н 3/08

Н 02 Н 5/О4

Гевуаврстеенный квинтет

СССР ае денем нзабретеннй н втерытнй (53) УДК 621.316. . 925(088.8) (72) Автор изобретения

В. Е. Чернохлебов м..., :-.:;:.

l

1ч)

1 t

Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-койструкторский I и технологический институт .электровЬзостроенйя (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ОТ ПЕРЕГРЕВА ТОКОМ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для зашиты от перегрева электротоком элементов электрооборудования.

По основному авт. св. N 748631 известно устройство для защиты электрооборудования от пеоегрева током, содержащее включенный в цепи нагрузки датчик тока, подключенный через пусковой орган к первому входу логического элемента И и через функциональный преобразователь тока и генератор импульсов - ко второму входу логическогоэлемента И, выход которого подключей к суммирующему входу реверсивного счетного накопителя импульсов с исполнительным органом на выходе, источник опорного напряжения, подключенный ко входу укаэанного генератора импульсов, цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные инвертор и логический элемент И, включенные между выходом пускового органа и вычитающим входом реверсивного счетного накопителя импульсов, причем второй вход дополнительного логического элемента И подключен к выходу генератора импульсов, а третий — к выходу младшего разряда реверсивного счетного накопителя импульсов. разрешающий вход цифро-аналогового преобразователя подключен K выходу инвертора, дополнительные входы, число которых определено заданной точностью моделирова ния процесса охлаждения электрооборудования, подключены к соответствукицим разрядным выходам реверсивного счет ного накопителя, импульсов, а выходк дополнительному входу генератора имт5 пульсов, причем дополнительные разрядные выходы реверсивного счетного пако пителя импульсов, число которых определено заданной точностью моделирования

26 процессов нагрева электрооборудования, подключены к дополнительным входам функционального преобразователя, при этом реверсивный счетчик подключен поразрядно к выходному дешифратору (1 1 .

0356

3 90

Недостатком устройства является то, что, когда ток нагрузки меньше предельно допустимого значения, пусковой орган закрыт и заполнение реверсивного счетного накопителя равно нулю, т. е. известное устройство не учитывает нагрев элементов электрооборудования токами, величина которых меньше предельно допустимого значения. Это приводит к недостаточной точности моделирования тепловых процессов и погрешности срабатывания устройства зашиты в случаях, когда защищаемый объект работает с переменными токовыми нагрузками, величины которых случайно распределены во времени по

1 усмотрению оператора. В некоторых случаях это может привести к недопустимому перегреву защищаемого электрооборудования.

Белью изобретения является дальнейшее повышение точности моделирования теплового процесса в защищаемом электрооборудовании.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для зашиты электрооборудования от перегрева током дополнительно введен модулятор, подключенный между выходом датчика тока и входами пускового органа и функционального преобразователя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — диаграмма заполнения реверсивного счетного накопителя импульсов.

Устройство содержит датчик 1 тока, включенный в цепь защищаемого электрооборудования 2. Выход датчика 1 тока подключен ко входу модулятора 3 преобразующего непрерывный сигнал с датчика 1 тока в импульсный. Выход модулятора 3 подключен к пусковому органу

4, а также к,.функциональному преобразователю 5 тока, который управляет частотой генератора 6 импульсов в определенной функциональной зависимости от тока защищаемого элемента 2 и заполнения счетного накопителя 7. импульсов, состоящего из реверсивного счетчика 8 и дешифратора 9, Для управления работой генератора 6 импульсов при отсутствии сигнала на выходе модулятора 3 служит цифроанало овый преобразователь 10, разрешающий вход которого подключен к выходу инвертора 11, а управляющие входы — к выходам 12, 13 и 14 дешифратора 9.

Для управления работой функционального преобразователя 5 тока в режиме перегрузки, в зависимости от заполнения реверсивного счетчика 8, функционалы и и преобразователь 5 тока снабжен дополнительными входами, соединенными с выходами 15 и 16 дешифратора . Выходы

12 — 14 и 15, 16 определяют соответственно точность моделирования процессов охлаждения и нагрева защищаемого электрооборудования.

Для фиксации момента заполнения реверсивного счетчика 8 служит исполнительный орган 17. Источник 18 опорного напряжения подключен ко входу генератора 6 импульсов. Он не может быть источни4 ком питания всех элементов схемы. Логические элементы И 19 и 20 подключены соответственно к суммирующему и вычитаюшему входам.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания от источника 18 опорного напряжения реверсивный счетчик

8 устанавливается в нулевое положение.

Одновременно начинает работать модулятор 3, в один из полупериодов работы которого (p) выходное напряжение с датчика 1 тока подключается ко входу пускового органа 4 н функционального преобразователя 5, а во второй (Ф,и) щ:отключается.

Соответственно, с выхода младшего разряда дешифратора 9 поступит сигнал

Нуль на логический элемент И 20.

При отсутствии тока в за|цишаемой цепи на выходе пускового органа будет присутствовать сигнал "Нуль, а на выходе инвертора 11 — "Единица . В результате этого разрешено управление цифроаналоговым преобразователем 10, кото-„ рый, в свою очередь, управляет опорным напряжением, а следовательно, и частотой генератора 6 импульсов.

Опорное напряжение генератора 6 импульсов при отсутствии тока в защищаемой цепи определяется величиной заполнения реверсивного счетчика 8. Чем больше величина заполнения, тем меньше опорное напряжение и тем выше частота работы генератора 6 импульсов. На участке заполнения Ц вЂ” Q< опорное напряжение будет максимальным и генератор 6 импульсов будет работать с минимальной частотой, соответствующей тангенсу угла наклона прямой рЕ к оси времени.

На участках Q4 (д л ь,8<> 9 4 $44.-- Ящ„ частота импульсов будет увеличиваться в соответствии с аппроксимирующими прямыми П С, С, Â и А В.

9003

Так как прн отсутствии тока в зашишаемой цепи на входах логических элементов И 19 и 20 присутствуют Нули с пускового органа 4 и дешифратора 8, то импульсы с генератора 6 на суммирую- ший и вычитаюший входы реверсивного счетчика 8 не приходят.

При цоявлении тока в защищаемой пепи на выходе модулятора 3 появятся импульсы напряжения, амплитуда которых будет 10 равна выходному напряжению с датчика 1 ( тока. B результате этого на входе логического элемента И 19 будут периодически появляться сигналы "Единица и

Нуль . Во время импульса (t>) на

35 входе логического элемента И 19 появляется Единица, а на входе И 20—

"Нуль". В результате этого логический элемент И 19 будет открыт для импульсов с генератора 6, а И 20 - закрыт.

Во время паузы наоборот: И 19 будет закрыт, а И 20 откроется (при условии появления на его третьем входе Единипы с дешифратора 9 по мере заполнении

25 счетчика 8). Таким образом, во время промежутка 4> импульсы с генератора 6 будут проходить на суммирующий вход счетчика 8, а во время паузы — на вычитаюший.

На фиг. 2 представлены аппроксимирую шие характеристики заполнения реверсивного счетчика 8 при различных значениях тока нагрузки S (OMt4L) и бя(ОРКА), а также характеристика его сброса (ABC )E).

Такие характеристики заполнения и сбро- 3$ са реверсивного счетчика 8 получаются в схеме предлагаемого устройства, если условно принять, что модулятор 3 не работает, и на входах функциональных элементов 4 и 5 либо постоянно при- © сутствует напряжение с датчика 1 тока (характеристики ОМЙ и OFK 5), либо оно отсутствует (АВС .0 Е).

Рассмотрим работу устройства в трех режимах работы защищаемого объекта, 4Ю когда в интервале времени ()- . величина тока нагрузки 5< меньше предельно допустимой (характеристика заполнения OFKQ ); в интервалет,-4< величина тока нагрузки 5 превышает предельно SO допустимое значение; и когда при 6, 74я нагрузка отключается и происходит охлаждение электроустановки до температуры окружающей среды.

Пунктиром показано изменение перегрева защищаемого электрооборудования.

При появлении тока 5,, в защищаемой цепи в полупериод Е, работы модулято56 d

ps 3 с выхода пускового органа 4 на вход логического элемента И 19 поступает Единица, а с выхода инвертора

11 Нули" поступают на вход цифроаналогового преобразователя 10 и элемента

И 20. Величину тока срабатывания пускового органа 4 целесообразно принять в пределах (0,15 -0,25) 5 „ „. При этих значениях тока начальный перегрев элементов электрооборудования не превышает 0,06/ >> и его можно не учитывать при моделировании. В рм ультате срабатывания пускового органа 4 управление цифроаналоговым преобразователем 10 будет запрещено, опорное напряжение генератора 6 импульсов станет максимальным. На вычитаюший вход реверсивного счетчика, импульсы не пройдут, а через элемент И 19 счетчик будет заполн ;ться импульсами с генератора 6. Частота заполнения будет равна тангенсу угла наклона прямой OF к оси времени. Заполнение счетчика будет происходить по прямой OF до значения указанного на диаграмме.

B следующий полупериодФ,g работы модулятора 3 на входах И 20 и цифроаналогового преобразователя 10 появится

Единица и на входе И 19 — Нуль".

В результате будет разрешено управление цифроаналоговым преобразователем 10, но так как заполнение счетчика 8 не достигло величины, при которой должна быть команда на изменение опорного напряжения, то оно останется равным максимальному значению. В результате импульсы с генератора 6 будут поступать на вычитаюший вход реверсивного счетчика 8, Сброс информации будет происходить по прямой параллельной отрезку

DE характеристики сброса.

В следующий полупериод работы модулятора 3.снова начнется заполнение счетчика 8 по прямой, параллельной OF, При достижении величины заполнения Ц с шинки 12 дешифратора 9 появится сигнал команды на изменение состояния цифроаналогового преобразователя 10, но так как на его входе в этом режиме присутствует Нуль, то изменения его состояния не произойдет. В полупериод

Q снова откроется элемент И 20, а также будет разрешено управление цифроаналоговым преобразователем 10, а так как сигнал команды на изменение его состояния с выхода дешифратора 9 присутствует, то опорное напряжение генератора 6 уменьшится и частота импуль1 с)0Г) 3 сов сброса увеличится в соответствии с отрезком CD характеристики сброса.

Когда заполнение счетчика 8 достигнет величины Q, то с шинки 15 дешифратора 9 появится команда HQ изменение состояния функционального преобразователя 5. В результате этого в полулериоп t g работы модулятора 3 счетчик

8 будет заполняться по прямой, параллель. ной отрезку ГК. Как видно из диаграммы !О частота импульсов сброса в этой зоне заполнения счетчика 8 увеличится в соответствии с прямой ВС. В результате наступит момент, когда частота заполнения станет равна частоте сброса. Этому1% состоянию будет соответствовать установившийся тепловой режим работы зашишаемого электрооборудования 2.

В момент 4< величина тока нагрузки скачком увеличивается до значения, пре- ZO вьглаюшего предельно допустимое. Работа устройства в этом случае будет происходить аналогично, с той лишь разницей, что частота заполнения будет определяться харктеристикой ОМ N4, 25

В момент заполнения счетчика 8 достигает величины Ц, соответствуюшей предельно допустимому перегреву

9 п х, при котором должно произойти отключение зашишаемого электрообору- 20 дования 2, на входе исполнительного элемента 17 появится отключаюший сигнал с дешифратора 9.

После отключения зашишаемого электрооборудования 2 сигнал с выхода датчи- Э5 ка 1 тока будет равен нулю, а следовательно, будет присутствовать Нуль" и на входе элемента И 19, который не будет пропускать импульсы с генератора

6 на суммирующий вход счетчика 8.

Сброс информации. счетчика 8 будет происходить в полупериоды ф, работы модулятора 3 в соответствии с характеристикой сброса АВСВЕ. Появление сигнала

Нуль" на выходе младшего разряда дешифратора 9 соответствует моменту, когда заполнение счетчика 8 оказывается равным нулю. Логи и. кий элс . ент Н 20 закрывается и ил1нульсы н» вычитаюший вход счетчика 8 нс поступают.

Точность моделирования и нреднагаемой схеме зависит от количества ступеней аппоксимации моделируемых кривых нагрева и охлаждения, а также соотношения частот работы модулятора 3 и генератора 6 импульсов. Для правильной работы схемы необходимо, чтобы частота работы модулятора 3 была на порядок меньше минимальной частоты работы генера то ра 6 импул ьс ов.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства зашиты достигается за счет подключения датчика тока ко входам пускового органа и функционального преобразователя через модулятор.

В результате этого получена возможность моделировать процессы нагрева и охлаждения зашишаемого электрооборудования во всех режимах как до перегрузки, так и после нее, а следовательно, учесть нагрев электрооборудования токами, величина которых меньше предельно допустимой, и тем самым повысить точность работы устройства зашиты. Использование устройства позволит уменьшить ушерб от повреждения элементов электрооборудования.

Формула изобретения

Устройство для зашиты электпооборудования от перегрева током по авт. св. № 748631, о т л и ч а ю ш е е с я тем; что, с целью повьпиения точности моделирования теплового процесса, дополнительно введен модулятор, включенный между выходом датчика тока и пусковым органом и функциональным преобрюователем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 748631, кл. Н 02 Н 3/08, 1978.