УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА


RU (11) 2137276 (13) C1

(51) 6 H02H3/08 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 97116945/09 
(22) Дата подачи заявки: 1997.10.14 
(45) Опубликовано: 1999.09.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1808163 A3, 07.04.93. RU 2050658 C1, 20.12.95. SU 1833510 A3, 11.08.93. GB 1459176 A, 22.12.76. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество закрытого типа "Контактор" 
(72) Автор(ы): Кочетков В.В.; Тимофеев Д.И. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество закрытого типа "Контактор" 
Адрес для переписки: 432001, Ульяновск, ул.К.Маркса 12, АОЗТ "Контактор" технический отдел 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 

Устройство относится к области электроэнергетики, в частности к устройствам токовой защиты, и может быть применено в качестве максимального расцепителя тока в автоматических выключателях. Содержит трансформаторы тока, выпрямитель, измерительный элемент и исполнительный орган. Измерительный элемент состоит из стабилизатора напряжения, двух компараторов, резистивного делителя, времязадающего органа и выходного органа. Дополнительно введен транзистор, включенный между выходом первого компаратора и конденсатором времязащищающей цепи. Технический результат заключается в уменьшении отрицательных последствий от токов короткого замыкания в защищаемой цепи. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам защиты от токов короткого замыкания, и может быть применено в качестве максимального расцепителя тока в автоматических выключателях.

Известны устройства для максимальной токовой защиты от короткого замыкания, содержащие датчики тока, измерительный элемент с времязадающим органом, включающим в себя резистор и конденсатор, выходной орган и исполнительный орган, например [1-5].

В этих устройствах для обеспечения селективности отключение токов короткого замыкания происходит всегда с независимой от тока выдержкой времени - как в операции включения выключателя на ток короткого замыкания (операция ВО), так и в операции отключения тока короткого замыкания, возникшего при включенном положении выключателя (операция О). Это является недостатком названных устройств, т. к. неоправданно возрастают отрицательные последствия задержки отключения аварийного режима.

Известно устройства [6], в котором для устранения этого недостатка устанавливается специальный электромеханической расцепитель тока включения, который срабатывает без выдержки времени в цикле ВО и не срабатывает в операции О, однако такой расцепитель имеет большие габариты, достаточно сложную и ненадежную конструкцию.

Известно устройство [7] , в котором дополнительно к релейному органу короткого замыкания, работающему всегда с выдержкой времени, введен дополнительный релейный орган мгновенного действия, срабатывающий без выдержки времени, если ток короткого замыкания превысит его уставку. Этот дополнительный релейный орган срабатывает без выдержки времени как в операции ВО, так и в операции О, что приводит к неселективному отключению и в тех случаях, когда это не допустимо.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство [3], схема которого приведена на фиг. 1. Оно содержит трансформаторы тока 1, выходы которых подключены ко входам выпрямителя 2, плюсовой вывод которого соединен с первыми входами измерительного элемента 3 и исполнительного органа 4, минусовой вывод выпрямителя 2 соединен со вторыми входами измерительного элемента 3 и исполнительного органа 4.

Измерительный элемент 3 включает в себя стабилизатор напряжения 5, первый 6 и второй 7 компараторы, резистивный делитель 8, времязадающий орган 9 и выходной орган 10. К первому входу измерительного элемента 3 подключены первые входы стабилизатора 5 и первого компаратора 6. Ко второму входу измерительного элемента 3 подключены второй вход стабилизатора 5, первые входы питания первого 6 и второго 7 компараторов и выходного органа 10 и первый вывод конденсатора 11 времязадающего органа 9. К выходу стабилизатора 5 подключены вторые входы питания первого 6 и второго 7 компараторов и выходного органа 10, первый вывод резистивного делителя 8 и эмиттер транзистора 12 времязадающего органа 9; первый вход второго компаратора 7 подключен ко второму выводу конденсатора 11 и первому выводу переменного резистора 13 времязадающего органа 9. Вторые входы первого 6 и второго 7 компараторов подключены к источникам опорных напряжений 14 и 15. База транзистора 12 времязадающего органа 9 подключена к средней точке резистивного делителя 8. Выход второго компаратора 7 соединен со входом выходного органа 10, выход которого является выходом измерительного элемента 3 и соединен с исполнительным органом 4. Второй вывод делителя напряжения 8 подключен к выходу первого компаратора 6. Во времязадающем органе 9 коллектор транзистора 12 соединен со вторым выводом переменного резистора 13.

Если при включении выключателя 16 (операция B) в защищаемой цепи нет короткого замыкания, напряжение на первом входе компаратора 6, поступающее от трансформаторов тока 1 через выпрямитель 2, ниже опорного напряжения от источника 14, компаратор 6 не переключается, транзистор 12 закрыт, конденсатор 11 разряжен, компаратор 7 также не переключается, выходной орган 10 и исполнительный орган 4 не срабатывают. Если после включения выключателя 16 через некоторое время произойдет короткое замыкание, возрастает напряжение на выходах трансформаторов 1 и выпрямителя 2, переключится компаратор 6, откроется транзистор 12, и после заряда конденсатора 11 через транзистор 12 и резистор 13 до напряжения опорного источника 15 переключится компаратор 7, сработают выходной орган 10 и исполнительный орган 4, и выключатель 16 отключит защищаемую цепь (операция О с выдержкой времени).

Если ток короткого замыкания возникает сразу при включении выключателя 16, устройство работает аналогично, т.е. в операции ВО отключение произойдет также с выдержкой времени, определяемой времязадающим органом 9, что является недостатком устройства [3]. Вторым недостатком этого устройства является отсутствие цепи для быстрого разряда конденсатора 11 после отключения тока короткого замыкания другим выключателем и возврата компаратора 6 в исходное состояние, что ухудшает условия обеспечения селективности.

Задача предлагаемого устройства - устранение указанных недостатков.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройство для максимальной токовой защиты электроустановки переменного тока от коротких замыканий, содержащем трансформаторы тока, выходы которых подключены ко входам выпрямителя, плюсовой вывод которого соединен с первыми входами измерительного элемента и исполнительного органа, минусовой вывод выпрямителя - со вторыми входами измерительного элемента и исполнительного органа, измерительный элемент включает в себя стабилизатор напряжения, первый и второй компараторы, резистивный делитель, времязадающий орган и выходной орган, к первому входу измерительного элемента подключены первые входы стабилизатора и первого компаратора, ко второму входу измерительного элемента подключены второй вход стабилизатора, первые входы питания первого и второго компараторов и выходного органа и первый вывод конденсатора времязадающего органа, к выходу стабилизатора подключены вторые входы питания первого и второго компараторов и выходного органа, первый вывод резистивного делителя и эмиттер транзистора времязадающего органа, первый вход второго компаратора подключен ко второму выводу конденсатора и первому выводу переменного резистора времязадающего органа, вторые входы первого и второго компараторов подключены к источникам опорного напряжения, база транзистора времязадающего органа подключена к средней точке резистивного делителя, а выход второго компаратора соединен со входом выходного органа, выход которого является выходом измерительного элемента и соединен с исполнительным органом, в этом устройстве во времязадающем органе коллектор транзистора подключен к конденсатору через дополнительный токоограничивающий резистор, а второй вывод переменного резистора подключен к выходу стабилизатора, в резистивном делителе второй вывод через дополнительный конденсатор подключен ко второму входу измерительного элемента, дополнительно введен транзистор, эмиттер которого подключен ко второму входу измерительного элемента, к переходу эмиттер-база транзистора подключен резистор, база транзистора через резистор подключена к выходу первого компаратора, а коллектор транзистора через резистор подключен к выходу стабилизатора и через диод - ко второму выводу конденсатора времязадающего органа.

Схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1. Оно содержит трансформаторы тока 1, выходы которых подключены ко входам выпрямителя 2, плюсовой вывод которого соединен с первыми входами измерительного элемента 3 и исполнительного органа 4, минусовой вывод выпрямителя 2 - со вторыми входами измерительного элемента 3 и исполнительного органа 4. Измерительный элемент 3 включает в себя стабилизатор напряжения 5, первый 6 и второй 7 компараторы, резистивный делитель 8, времязадающий орган 9 и выходной орган 10. К первому входу измерительного элемента 3 подключены первые входы стабилизатора 5 и первого компаратора 6; ко второму входу измерительного элемента 3 подключены второй вход стабилизатора 5, первые входы питания первого 6 и второго 7 компараторов и выходного органа 10 и первый вывод конденсатора 11 времязадающего органа 9. К выходу стабилизатора 5 подключены вторые входы питания первого 6 и второго 7 компараторов и выходного органа 10, первый вывод резистивного делителя 8 и эмиттер транзистора 12 времязадающего органа 9. Первый вход второго компаратора 7 подключен ко второму выводу конденсатора 11 и первому выводу переменного резистора 13 времязадающего органа 9. Вторые входы первого 6 и второго 7 компараторов подключены к источникам 14 и 15 опорного напряжения. База транзистора 12 времязадающего органа 9 подключена к средней точке резистивного делителя 8, а выход второго компаратора 7 соединен со входом выходного органа 10, выход которого является выходом измерительного элемента 3 и соединен с исполнительным органом 4. Во времязадающем органе 9 коллектор транзистора 12 подключен к конденсатору 11 через дополнительный токоограничивающий резистор 17, а второй вывод переменного резистора 13 подключен к выходу стабилизатора 5. В резистивном делителе 8 второй вывод через дополнительный конденсатор 18 подключен ко второму входу измерительного элемента 3. Дополнительно введен транзистор 19, эмиттер которого подключен ко второму входу измерительного элемента 3. К переходу эмиттер - база транзистора 19 подключен резистор 20, база транзистора 19 через резистор 21 подключена к выходу первого компаратора 6, а коллектор транзистора 19 через резистор 22 подключен к выходу стабилизатора 5 и через диод 23 - ко второму выводу конденсатора 11 времязадающего органа 9.

Если при включении выключателя 16 (операция B) в защищаемой цепи нет короткого замыкания, напряжение от трансформаторов тока 1 и выпрямителя 2 на первом входе первого компаратора 6 меньше напряжения от источника опорного напряжения 14 на втором входе, на выходе компаратора 6 - напряжение высокого уровня, транзистор 19 открыт. Транзистор 12 открывается в первый момент послевключения и остается открытым до заряда конденсатора 18 в цепи его базы, а затем закрывается. Открытый транзистор 19 через диод 23 шунтирует конденсатор 11, не давая ему зарядиться, в результате чего компаратор 7 не переключается, выходной орган 10 и исполнительный орган 4 не срабатывают, включатель 16 остается включенным.

Если после включения выключателя 16 через некоторое время произойдет короткое замыкание в защищаемой цепи, возрастет напряжение на выходах трансформаторов тока 1 и выпрямителя 2, переключится компаратор 6, закроется транзистор 19, начнется заряд конденсатора 11 через переменный резистор 13. После выдержки времени, определяемой параметрами резистора 13 и конденсатора 11 времязадающего органа 9 и опорным напряжением от источника 15, переключится компаратор 7, сработают выходной орган 10 и исполнительный орган 4, отключится выключатель 16. Таким образом, в операции О отключение короткого замыкания происходит с выдержкой времени.

Если ток короткого замыкания возникает сразу при включении выключателя 16, также переключается компаратор 6, закрывается транзистор 19, давая возможность заряжаться конденсатору 11. Во это время происходит и заряд конденсатора 18, в результате чего открывается транзистор 12, и конденсатор 11 быстро заряжается коллекторным током транзистора 12 через малое сопротивление токоограничивающего резистора 17, в результате чего происходит быстрое, без выдержки времени, отключение выключателя 16. Таким образом, в операции ВО отключение короткого замыкания происходит без выдержки времени. Небольшая задержка срабатывания, определяемая параметрами резистора 17, конденсатор 11 и опорного напряжения от источника 15, используется для отстройки от действия апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Если ток короткого замыкания до окончания выдержки времени будет, например, отключен другим выключателем, компаратор 6 возвращается в исходное состояние, открывается транзистор 19, конденсатор 11 быстро разряжается через переход эмиттер-коллектор транзистора 19 и диод 23, что улучшает условия обеспечения селективности.

Следовательно, предлагаемое устройство решает поставленные задачи - в операции О отключает ток короткого замыкания с выдержкой времени, обеспечивая селективность, а в операции ВО отключает ток короткого замыкания без выдержки времени, уменьшая отрицательные последствия от задержки отключения аварийного режима.

Источники информации

1. А.С. СССР N 236606, кл. 21с, 68/60, 1969 г.

2. А.С. СССР N 807425, H 02 H 3/08, 1981 г.

3. А.С. СССР N 1808163, H 02 H 3/08, 1993 г.

4. А.С. СССР N 1833510, H 02 H 3/08, 1993 г.

5. Патент РФ N 2050658, H 02 H 3/09, 1995 г.

6. ОБЕ 463.003 ТО. Выключатели АВМ15, АВМ20. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

7. 2КМ 349.130 ТО. Расцепителя максимального тока серии РМТ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Устройство для максимальной токовой защиты электроустановки переменного тока от коротких замыканий, содержащее трансформаторы тока, выходы которых подключены ко входам выпрямителя, плюсовой вывод которого соединен с первыми входами измерительного элемента и исполнительного органа, минусовой вывод выпрямителя - со вторыми входами измерительного элемента и исполнительного органа, измерительный элемент включает в себя стабилизатор напряжения, первый и второй компараторы, резистивный делитель, времязадающий орган и выходной орган, к первому входу измерительного элемента подключены первые входы стабилизатора и первого компаратора, ко второму входу измерительного элемента подключены второй вход стабилизатора, первые входы питания первого и второго компараторов и выходного органа и первый вывод конденсатора времязадающего органа, к выходу стабилизатора подключены вторые входы питания первого и второго компараторов и выходного органа, первый вывод резистивного делителя и эмиттер транзистора времязадающего органа, первый вход второго компаратора подключен ко второму выводу конденсатора и первому выводу переменного резистора времязадающего органа, вторые входы первого и второго компараторов подключены к источникам опорного напряжения, база транзистора времязадающего органа подключена к средней точке резистивного делителя, а выход второго компаратора соединен со входом выходного органа, выход которого является выходом измерительного элемента и соединен с исполнительным органом, отличающееся тем, что во времязадающем органе коллектор транзистора подключен к конденсатору через первый дополнительный токоограничивающий резистор таким образом, что при открытии транзистора происходит заряд конденсатора через указанный дополнительный токоограничивающий резистор, а второй вывод переменного резистора подключен к выходу стабилизатора, в резистивном делителе второй вывод через дополнительный конденсатор подключен ко второму входу измерительного элемента, дополнительно введен транзистор, эмиттер которого подключен ко второму входу измерительного элемента, к переходу эмиттер - база транзистора подключен второй дополнительный резистор, база транзистора через третий дополнительный резистор подключена к выходу первого компаратора, а коллектор дополнительного транзистора через четвертый дополнительный резистор подключен к выходу стабилизатора и через диод - ко второму выводу конденсатора времязадающего органа таким образом, что открытый транзистор через диод шунтирует конденсатор.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru