SU1427464A1 - Устройство дл защитного отключени контактной сети - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  контрол  величины тока.утечки в сети посто нного тока в паузы силового питани . Цель изобретени  - повьшение энергетических показателей и надежности функционировани  устройства. Вспомогательные тиристоры 14 и 15 совместно с тиристорами 1, 6 управл емого выпр мител  обеспечивают работу его в инверторном режиме за счет энергии, накопленной в индуктивности 8 т говой сети. Емкость 9 т говой сети при .

Description

(Л

с

tSue.f

этом за1} жаетс  с пол рностью плюс на обкладке, соединенной с анодной группой тиристоров 2,4,6 выпр мител  7. Разр дный резистор 21 и разр дный диод 22 обеспечивают быстрый разр д ;емкости 9, после чего ток в датчике 18 измен ет свое направление. Напр жение на датчике 18 определ ет величину сопротивлени  10 утечки. При ;этом емкость 9 сети не оказывает вли ни  на процесс измерени  сопротивлени  10 утечки, В случае, если сопротивление 10 утечки ниже допустимого , устройство блокирует открытие управл емого выпр мител  7 до тех пор, пока сопротивление 10 утечки станет вьппе допустимого, а формирование оперативного напр жени  тиристорами 14,15 будет продолжатьс  с определенной частотой. Изобретение позвол ет осуществл ть проверку сопротивлени  утечки и автоматически восстанавливать энергоснабжение после восстановлени  сопротивлени  без применени  дополнительного источника оперативного напр жени . 3 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам дл  защитного отключени  от утечек тока в шахтной контактной сети посто нного тока с периодическим пре- рыванием цейи нагрузки посредством управл емого выпр мител .

Цель изобретени  - повышение энергетических показателей и надежности функционировани  устройства,

На фиг.1 приведена, схема устройства; на фиг,2иЗ- диаграммы сигналов на выходах элементов, составл ющих предложенное устройство, по сн ющие его работу,

Тиристоры силового управл емого вьтр мител  7 осуществл ют преобразование трёхфазного переменного напр жени  в посто нное, подключенное к т говой сети. Распределенные индуктивность , емкость и активное сопротивление утечки т говой сети представлены соответственно элементами 8,9, и 10, С т говой сетью через вен

тильный заградитель 11 св зана нагруз

25

ка 12, охваченна  буферным диодом 13. К линейному питающему напр жению АС подключены элементы формировани  оперативного напр жени : тиристор 14, св занный анодом с положительным по- 30 лгосом выпр мител  7, и тиристор 15, катод которого через последовательно соединенные стабилизатор 16 напр жени , первый отсекающий диод 17,включенный согласно протеканию оператив- 35 ного тока, и датчик 18 оперативного

тока, выполненный в виде резистора, подключен к отрицательному полюсу выпр мител  7, Элемент ,19 опорного напр жени  стабилизатора 16 через второй отсекающий диод 20 св зан с положительным полюсом выпр мител  7, к которому через разр дный резистор 21 и разр дный диод 22 подключена точка соединени  первого отсекающего диода 17 и датчика 18 оператив- ного тока, причем разр дный 22 и отсекающий 20 диоды включены встречно выпр мленному напр жению. Датчик 18 оперативного тока охвачен последовательно соединёнными ограничивающим резистором 23 и пороговым элементом на стабилитроне 24, Параллельно последнему подключен вход чувствительного органа 25, св занного выходом с первым входом элемента 26 ПАМЯТЬ,второй вход которого подключен к выходу формировател  27 селекторных импульсов .

Входы формировател  27 селекторных импульсов св заны с выходами делител  28 частоты, выполненного в виде сдвигающего регистра, и вторым выходом формировател  29 импульсов, подключенного первым выходом к входу делител  28 частоты, а входами к переменному питающему напр жению. Выход элемента 26 ПАМЯТЬ св зан с входом инвертора 30 и первым входом элемента 31 2И-НЕ, подключенного вторым входом к выходу делител  28 частоты.

Выходы элемента 31 2И-НЕ, инвертора 30 и делител  28 частоты через усилители 32 - 34 с гальванической разв зкой выходнь1х. сигналов св заны со- ответственно с управл ющими элементами тиристоров 2 - 5, 1, 6 и 14,15,

Первый вход элемента 26 ПАМЯТЬ, св занный с выходом чувствительного органа 25, подключен к первому входу элемента 35 2И-НЕ, выход которого соединен с первыми входами RS-триг- гера 36 и второго элемента 37 2И-НЕ, подключенного выходом к второму вхо- .ду RS-триггера 36. Вторые входы элементов 35 и 37. 2И-НЕ объединены и  вл ютс  вторым входом элемента 26 ПАМЯТЬ, выходом которого  вл етс  первый выход RS-триггера 36,

На выходах формировател  29 импульсов переменное сетевое напр жение преобразовываетс  в последовательность однопол рных сигнал-ов низкого и высокого уровней. На первом выходе формировател  29 импульсов, св занного с входом делител  28 частоты , переход сигналов с высокого уровн  на низкий происходит, когда одновременно провод т ток тиристор 1 катодной группы фазы А и тиристрр 6 анодной группы фазы С управл емого выпр мител  7, Это обеспечиваетс , например, в том случае, если положительна  пол рность линейного напр жени  ВС соответствует сигналу высокого уровн , а отрицательна  -пол рность указанного напр жени  - сигналу низкого уровн  на первом выходе формировател  29 импульсов. На втором выходе последнего узкий сигнал низкого уровн  формируетс  в момент по влени  отрицательной пол рности линейного напр жени  АВ,

Допустим, что до момента t

10

15

вьтр мителем 7, которое через вентильный заградитель П питает нагрузку 12, В момент времени t линейное напр жение ВС переходит в облас ть отрицательных значений и происходит очередна  смена сигнала высокого уровн  на низкий на первом выходе формировател  29 импульсов, что вызьтает по вление на выходе делител  28 сигнала низкого уровн . Последний поступает на первый вход элемента 31 2И-НЕ и блокирует поступление сигналов с выхода усилител  33 на управл ющие электроды тиристоров 2 - 5, а также одновременно через выходной усшти- тель 32 обеспечивает подачу сигналов на управл ющие электроды тиристоров 14 и 15, При э том амплитуда положительной полуволны фазы А и отрицательной полуволны фазы С превыпает амплитуды напр жений остальных фаз переменного напр жени  и тиристоры 1 и 6 продолжают проводить ток, тиристоры 2-5 закрываютс , а тиристоры 14 и 15 оказьтаютс  подготовленными к открыванию, Б результате н апр жение в т говой сети повтор ет изменение линейного напр жени  АС, Если нагрузка 12 находитс  на значительном удалений от выпр мител  7, последний за счет энергии, накопленной в индуктивности 8 т говой сети, при t переходит в инверторный режим (после перехода через ноль линейного напр жени  АС) и напр жение на выходе выпр мител  7 измен ет знак на противоположный рабочему вьтр мленно- му напр жению. Ток при этом продол- 40 жают проводить тиристоры 1 и 6 выпр - . мител  7, Наибольша  возможна  длительность инверторного режима выпр мител  составл ет 90 эл,град, (до момента спада тока в т говой сети до

20

25

30

35

(фиг.2) на выходе делител  28 часто- - нул ). После окончани  инверторного

ты и элемента 26 ПАМЯТЬ присутствуют сигналы высокого уровн  , а, следовательно , на выходах элемента 31 2И-НЕ и инвертора 30 - сигналы низкого уровн . Последние через выходные усилители 33, 34 обеспечивают подачу на управл ющие, электроды тиристоров - 6 открьгеающих сигналов, а сигнал высокого уровн  на выходе

50

режима работы выпр мител  7 при емкость 9 т говой сети оказываетс  зар женной с пол рностью плюс на обкладке, соединенной с анодной группой тиристоров 2, 4 и 6 -выпр мител  7 . Если уровень напр жени  на емкости 9 выше уровн  оперативного напр жени , то протекание оперативного тока дл  измерени  величины сопротивделител  28 частоты блокирует поступ- gg лени  10 утечки невозможно. Поскольку ление сигналов с выхода усилител  32 емкость 9 т говой сети может разр - на управл ющие электроды тиристоров жатьс  по внешней цепи только через 14 и 15. Этим обеспечиваетс  формирование рабочего напр жени  управл емым

сопротивление 10 утечки (вентильный заградитель 11 исключает протекание

5

вьтр мителем 7, которое через вентильный заградитель П питает нагрузку 12, В момент времени t линейное напр жение ВС переходит в облас ть отрицательных значений и происходит очередна  смена сигнала высокого уровн  на низкий на первом выходе формировател  29 импульсов, что вызьтает по вление на выходе делител  28 сигнала низкого уровн . Последний поступает на первый вход элемента 31 2И-НЕ и блокирует поступление сигналов с выхода усилител  33 на управл ющие электроды тиристоров 2 - 5, а также одновременно через выходной усшти- тель 32 обеспечивает подачу сигналов на управл ющие электроды тиристоров 14 и 15, При э том амплитуда положительной полуволны фазы А и отрицательной полуволны фазы С превыпает амплитуды напр жений остальных фаз переменного напр жени  и тиристоры 1 и 6 продолжают проводить ток, тиристоры 2-5 закрываютс , а тиристоры 14 и 15 оказьтаютс  подготовленными к открыванию, Б результате н апр жение в т говой сети повтор ет изменение линейного напр жени  АС, Если нагрузка 12 находитс  на значительном удалений от выпр мител  7, последний за счет энергии, накопленной в индуктивности 8 т говой сети, при t переходит в инверторный режим (после перехода через ноль линейного напр жени  АС) и напр жение на выходе выпр мител  7 измен ет знак на противоположный рабочему вьтр мленно- му напр жению. Ток при этом продол- 0 жают проводить тиристоры 1 и 6 выпр - . мител  7, Наибольша  возможна  длительность инверторного режима выпр мител  составл ет 90 эл,град, (до момента спада тока в т говой сети до

0

5

0

5

нул ). После окончани  инверторного

50

режима работы выпр мител  7 при емкость 9 т говой сети оказываетс  зар женной с пол рностью плюс на обкладке, соединенной с анодной группой тиристоров 2, 4 и 6 -выпр мител  7 . Если уровень напр жени  на емкости 9 выше уровн  оперативного напр жени , то протекание оперативного тока дл  измерени  величины сопротивлени  10 утечки невозможно. Поскольк емкость 9 т говой сети может разр - жатьс  по внешней цепи только через

сопротивление 10 утечки (вентильный заградитель 11 исключает протекание

тока разр да емкости через нагрузку, и отсекающий диод 17 - через источник оперативного напр жени ), дл  ускорени  ее разр да служит разр дна  цепочка, состо ща  из разр дного ре фистора 21 и разр дного диода 22, Че- указанные элементы и датчик 18 оперативного тока осуществл етс  быстрьй разр д емкости 9 т говой се- Ти до уровн  напр жени  оперативного источника, после чего ток в датчике ;18 оперативного тока измен ет направление и протекает по цепи фаза G - тиристор 15 - стабилизатор 16 напр - жени  - первый отсекающий диод 17 -. датчик 18 оперативного тока - сопро- |тивление 10 утечки - тиристор 14 - фаза А питающего переменного напр - jжени . Кроме того, ток источника one- ративного тока протекает через раз- iр дные диод 22 и резистор 21, вклю- ;ченные параллельно датчику 18 опера- -тивного тока и сопротивлению 10 утечки , соединенным последовательно, Бла- годар  наличию Стабилизатора 16 нап- р ж.ени ., величина напр жени  на выходе которого определ етс  элементом 19 опорного напр жени , уровень опе- р ативного напр тиени , прикладываемый к последовательно соединенным датчику 18 оперативного напр жени  и соп- ротивленит 10 утечки, будет стабильным до момента снижени  амплитудного значени  линейного напр жени  АС ниже уровн  стабилизации элемента 19 опорного напр жени . Поскольку величина сопротивлени  датчика 18 оперативного напр жени  посто нна, то уровень выдел емого на нем напр жени  оказываетс  обратно пропорциональным величине сопротивлени  10 утечки. Высока  стабильность уровн  оперативного напр жени ,даже при больших значени х сопротивлени  10 утечки, обеспечиваетс  за счет протекани  тока источника оперативного напр жени  через разр дные диод 22 и резистор 21. При зтом протекание тока по указанным элементам не вли ет на точ- ность измерени  сопротивлени  утечки, поскольку он не протекает через датчик 18 оперативного тока,

В случае, когда нагрузка 12 в т говой сети отсутствует или находитс  вблизи выпр мител  7, инверторный режим последнего отсутствует, и сразу же после перехода вьтр мленного напр жени  через ноль начинают проводить

5 д g

g

5

тиристоры 14, 15 (точка tio ). Емкость 9 сети при зтом зар жаетс  до уровн  источника оперативного напр жени  и в дальнейшем не вли ет на процесс измерени  сопротивлени  10 утечки.

При инверторном режиме работы выпр мител  7, зар де емкости 9 т говой сети от оперативного источника или резком уменьшении сопротивлени  10 утечки на датчике 18 оперативного тока выдел ютс  значительные уровни напр жени . Дл  защиты входных цепей чувствительного органа 25 от высоких напр жений в указанных вьше режимах параллельно датчику 18 оперативного тока включены ограничивающий резистор 23 и пороговый злемент 24, включенные последовательно. Сигнал с выхода датчика 18 оперативного тока через ограничивающий резистор 23 поступает на вход чувствительного органа 25, Изменени  выходного сигнала последнего в переходных режимах не вызывают изменени  состо ни  элемента 26 ПАМЯТЬ, поскольку на втором его входе с выхода формировател  27 селекторных импульсов присутствует блокирующий сигнал низкого уровн . После окончани  переходных процессов, св занных с прерыванием тока в т говой сети и подачей на нее оперативного напр жени , при tg- на втором выходе формировател  29 импульсов по вл етс  узкий сигнал низкого уровн , Сов- падр.ние двух сигналов низкого уровн  на входах формировател  27 селекторных импульсов приводит к по влению узкого сигнала высокого уровн  на его выходе, разрешающего -прием информации элементом 26 ПАМЯТЬ, Поскольку в этот период времени сигнал на входе чувствительного органа 25 зависит только от величины сопротивлени  10 утечки, то на его выходе присутствует сигнал низкого или высокого уровн , свидетельствующий соответственно о недопустимой или допустимой величине сопротивлени  10, утечки в т говой сети. Если на выходе чувствительного органа присутствует при этом сигнал низкого уровн , то на выходах элементов 35 и 37 2И-НЕ устанавливаютс  соответственно сигналы высокого . и низкого уровней, что вызьшает по вление на первом выходе RS-тригге- ра 36, а следовательно, и на выходе элемента 26 ПАМЯТЬ г.нгнпл  низкого

уровн . Последний поступает на первый вход элемента 31 2И-НЕ и на вход элемента 30, и сигналами высокого уровн  на выходах указанных элементов блокируетс  подача управл ющих сигна- лов усилител ми 33 и 34 на управл ющие электроды тиристоров 1 - 6, управл емого выпр мител  7,чем исключаетс  формирование рабочего напр жени  до момента времени, пока сопротивление утечки 10 станет больше допустимого значени . Нормирование оперативного напр жени  тиристорами 14 и 15 при этом будет продолжатьс  с частотой, определ емой периодом следовани  сигналов низкого уровн  на выходе делител  28 частоты (см, фиг.З).

Если на выходе чувствительного органа 25 в момент по влени .сигнала высокого уровн  на выходе формировател  27 селекторных, импульсов присутствует сигнал высокого уровн , то на выходах элементов 35 и 37 2И-НЕ устанавливаютс  соответственно сигналы

низкого и высокого уровней, что соответствует наличию на первом выходе RS-триггера 36, а следовательно, и

на вьгходе элемента 26 ПАМЯТЬ сигнала высокого уровн , который не преп тст вует работе устройства, задаваемого выходными сигналами делител  28 частоты . После по влени  на выходе формировател  27 селекторных импульсов сигнала низкого уровн , блокирующего прием от чувствительного органа 25 информации элементом 26 ПАМЯТЬ, на выходах элементов 35 и 37 2И-НЕ устанавливаютс  сигналы высокого уровн , не вли ющие на изменение состо ни  RS-триггера 36, и последний сохран ет информацию, прин тую элементом 26 ПАМЯТЬ с выхода чувствительного органа 25 при ty до следующего момента измерени  сопротивлени  утечки (t ).

В момент t6 прекращаетс  формирование оперативного напр жени ,включаютс  тиристоры 1,6 (так как на их электродах присутствуют управл ющие сигналы с выхода усилителей 34) и начинаетс  снова формирование рабочего напр жени . Последнее, возраста  по синусоиде, при t, достигает значени , при котором уровни напр жени  положительной пол рности фазы А и отрицательной пол рности фазы С имеют больщую, по отношению к другим фазам, величину. В этот же момент

0

5

0

О

времени линейное напр жение ВС переходит через ноль в область отрицательных значений, что вызывает очередной переход сигнала на первом выходе формировател  29 импульсов с высокого уровн  на низкий, а следовательно , на выходе делител  28 частоты по вл етс  снова сигнал высокого уровн . Последний блокирует поступление сигналов на управл ющие электроды тиристоров 14 и 15 и разрешает поступление сигналов на управл ющие электроды тиристоров 2-5, чем обес- 5 печиваетс  формирование рабочего напр жени  выпр мителем 7. При этом отсекающий 20 и разр дный 22 диоды исключают протекание тока через элементы формировани  оперативного напр жени  .

Спад и нарастание рабочего напр жени  по синусоидальному закону перед началом и после окончани  процесса -формировани  оперативного напр жени  контрол  сопротивлени  утечки способствуют по влению в т говой сети минимального уровн  высокочастотных помех, вли ющих на работу устройств СЦК.

Формирование рабочего напр жени  вьтр мителем 7 осуществл етс  до момента времени tg,.при котором происходит очередной переход сигнала на выходе делител  28 частоты с высокого уровн  на низкий, и процессы,описанные выше, повтор ютс . Наибольшее врем  между двум  очередными измерени ми сопротивлени  утечки при номинальном уровне напр жени  в т говой сети 275 В составл ет 0,4 с.

5

Подключение вспомогательных тиристоров и синхронизаци  их открыти  позвол т без применени  дополнительного источника оперативного напр жени  до подачи в т говую сеть рабоч го напр жени  осуществл ть предварительную проверку величины сопротивлени  утечки и автоматически восстанавливать энергоснабжение потребителей после восстановлени  сопротивлени  утечки при его увеличении до величины больше заданной.

За счет естественного закрыти  вспомогательных тиристоров при смене пол рности питающего напр жени  и включени  второго.отсекающего диода сводитс  к нулю энергопотребление элементами источника оперативного

напр жени  в процессе формировани  рабочего напр жени .

Включение параметрического стабилизатора с управл емым входом поз- ролит сущестйенно снизить внутреннее ропротивление источника оперативного напр жени  и тем самым увеличить точность измерени  величины сопротивлени  утечки.

Включение первого отсекающего диода , разр дных резисторов и диода по Ьредлагаемой схеме позволит исключить Ьротекание тока разр да емкости сети

И тока от реактивной составл ющей ин- 15 ° диода, подключенного катодом к

дуктивности т говой сети через эле- j eHTbi формировани  оперативного напр жени .

Claims (1)

1. |Формула изобретени  I Устройство дл  защитного отключени  контактной сети посто нного тока, {содержащее соединенный по трехфазной мостовой схеме силовой управл емый вьтр митель, с выводом анодной 1Пы тиристоров силового управл емого выпр мител  соединен первый вывод датчика оперативного тока и анод стабилитрона , параллельно которому подключен вход чувствительного органа, причем второй вывод датчика оперативного тока подключен к катоду первого отсекающего диода, соединенного ано- :дом с выходом параметрического стабилизатора оперативного напр жени ,разр дный резистор, первый вывод которо- го подключен к катоду разр дного диода , синхронизированньй с питающим напр жением формирователь импульсов, первый выход которого через делитель частоты св зан с первым входом формировател  селекторных импульсов, а также RS-триггер, токоограничиваю- щий резистор, элемент опорного напр жени  и первый вспомогательньш тиристор , отличающеес  тем, что, с целью повьшени  энергетических показателей и надежности функционировани , в него введены второй отсекающий диод, три элемента 2И-НЕ, инвертор, три усилител  и второй вспомогательный тиристор, подключенный анодом к выводу катодной группы

   тиристоров силового управл емого выпр мител , а катодом - к выводу дл  подключени  к одной из фаз источника переменного напр жени , к выводу дл  подключени  к второй фазе источника переменного напр жени  подключен анод первого вспомогательного тиристора, подключенного катодом к входу параметрического стабилизатора оперативного напр жени , выполненного с управл ющим выводом, который через элемент опорного напр жени , соединен с анодом второго отсекающе0

   выводу катодной группы тиристоров силового управл емого выпр мител , к которому также подключен второй вывод разр дного резистора, а анод разр дного диода подключен к второму выводу датчика оперативного тока, к которому также подключен первый вывод токоограничивающего резистора, второй вывод которого соединен с ка5 тодом стабилитрона, причем второй вывод формировател  импульсов соединен с вторым входом формировател  селекторных импульсов, выход которого подключен к первым входам первого

   0 и второго элементов 2И-НЕ, выход чувствительного органа соединен с вторым входом первого элемента 2И-НЕ, подключенного выходом к З-входу КЗ- триггера и к второму входу второго элемента 2И-НЕ, подключенного выходом к R-входу КЗ-триггера, выход которого подключен к входу инвертора и первому входу третьего элемента 2И-НЕ, выход делител  частоты соединен с вторым входом третьего элемента 2И-НЕ и через первый усилитель - с управл ющими электродами вспомогательных тиристоров, выход инвертора через второй усилитель соединен с управл ющими электродами двух тиристоров силового управл емого выпр мител , встречно параллельно которым включе ш вспомогательные тиристоры, а к управл ющим электродам остальных тиристоров силового управл емого выпр мител  через третий усилитель подключен выход третьего элемента 2И-НЕ.

   5

   0

   5

   0

   илс. иве.. Шп / ,с /

   ийс „ иве., идв   / / /Us

   %.../5

   Фиг, г