устройство для контроля и защиты трехфазной установки от работы на двух фазах

Формула изобретения

Устройство для контроля и защиты трехфазной установки от работы на двух фазах, включающее два фазных измерительных трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в фазные провода, а вторичные на два фазных измерительных преобразователя, состоящих из соединенных между собой диодов, стабилитронов, резисторов и двух ключей, выходом связанных с блоком формирования отключающего сигнала, выходом соединенного с электромагнитным коммутационным органом и источником постоянного оперативного тока, отличающееся тем, что трансформаторы тока вторичными обмотками включены встречно последовательно и этой связью соединены с общей точкой двух согласно последовательно соединенных стабилитронов и двух эмиттеров р n р и n p - n ключевых транзисторов, базами соединенных каждый с резистором, противоположные выводы которых со стороны p n p транзистора связаны с анодами стабилитрона и двухполупериодного выпрямителя в виде моста, а у n p n транзистора с катодами смежного стабилитрона и этого моста, который стороной переменного тока подключен к свободным концам вторичных обмоток трансформаторов тока, причем, коллектор одного из транзисторов соединен через резистор с базой второго той же проводимости транзистора входом блока формирования отключающего сигнала, эмиттером соединенного с одним полюсом источника оперативного тока, обкладкой конденсатора и силовой цепью тиристор - электромагнитный коммутационный орган противоположный полюс источника оперативного тока, а коллектор этого транзистора соединен с коллектором ключевого транзистора противоположной проводимости и резистором, противоположный конец которого связан с второй обкладкой конденсатора, стабилитроном, связанным на выходе с управляющим электродом тиристора, резистором, подключенным к другому полюсу оперативного тока через размыкающий контакт электромагнитного коммутационного органа, другие контакты которого расположены в цепях отключения установки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к контролю и защите от неполнофазных режимов работы электродвигателей трехфазного тока, преобразователей и т.п.

Известно устройство для защиты трехфазной установки от работы на двух фазах [1] включающее три фазных трансформатора тока, не связанных вторичными обмотками друг с другом и связанных каждый со своим измерительным преобразователем и транзисторными ключами, электромагнитный контактор, силовые контакты которого одними выводами подключены к клеммам для соединения с проводами трехфазной сети, а другими с фазными проводами трехфазной защищаемой установки, источник оперативного тока, кнопки "пуск" и "стоп", соединенные с этим источником, преобразователями и транзисторными ключами.

Данному устройству присущи недостатки. Сложность его из-за наличия на каждую фазу трансформатора тока, преобразователя и ключа, и пониженная электробезопасность, так как трансформаторы тока со стороны вторичных обмоток не заземлены.

Известно устройство (прототип) [2] для защиты трехфазной электроустановки от работы на двух фазах, содержащее два фазных трансформатора тока с выводами для включения в фазные провода, питающие электроустановку, два фазных измерительных преобразователя, два входа которых подсоединены к вторичным обмоткам трансформаторов тока, электромагнитный контактор, силовые контакты которого одними выводами подключены к клеммам для соединения с проводами трехфазной сети, а другими с фазными проводами трехфазной электроустановки, источник оперативного тока, входами включенный параллельно обмотке электромагнитного контактора, цепочку, подключенную к клеммам для соединения с фазами питающей сети и выполненную в виде последовательно включенных кнопок "стоп" и "пуск", и обмотки электромагнитного контактора, один вывод замыкающего блок-контакта которого подсоединен к общей точке кнопки "пуск" и обмотки электромагнитного контактора, два встречно-параллельно включенных фотористора оптронов, подсоединенных между собой общей точкой соединения кнопок "пуск" и "стоп" и вторым выводом замыкающего блок-контакта электромагнитного контактора, светодиод одного тиристорного оптрона подсоединен катодом к минусовому выводу источника оперативного тока, а анодом к катоду светодиода другого тиристорного оптрона, два транзисторных ключа, входы которых соединены с выходами соответствующих измерительных преобразователей, а коллекторные цепи транзисторных ключей подсоединены одними зажимами к плюсовому выводу источника оперативного тока, где каждый фазный измерительный преобразователь выполнен в виде двух встречно-параллельно включенных цепочек из последовательно соединенных диода, резистора и светодиода, шунтированного стабилитроном, транзисторные ключи соединены параллельно между собой, каждый транзисторный ключ содержит два согласно-последовательно включенных фототранзистора диодно-транзисторных оптронов, эмиттерные выводы фототранзисторов транзисторных ключей через конденсатор соединены с минусовым выводом источника оперативного тока, а через ограничительный резистор с анодом светодиода другого тиристорного оптрона, а к концам вторичных обмоток трансформаторов тока, соединенных между собой и подключенных к клеммам для соединения с зажимами заземления общим проводом устройства, подсоединены катоды двух светодиодов одного транзисторного ключа и аноды светодиодов другого транзисторного ключа.

Данному устройству присущи недостатки: сложность его ввиду наличия для работы на каждый полупериод тока своего транзисторного оптрона, следовательно, при двух трансформаторах тока, четырех транзисторных оптронах и соответственно четырех защитных стабилитронах и двух тиристорных оптронов. Наличие шести оптронных элементов снижает надежность работы устройства и увеличивает затраты на элементы.

Предлагается устройство для контроля и защиты трехфазной установки от работы на двух фазах, содержащее: два фазных измерительных трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в фазные провода, а вторичные на два фазных измерительных преобразователя, состоящих из соединенных между собой диодов, стабилитронов и двух ключей, выходом соединенных с входом блока формирования отключающего сигнала, соединенного выходом с электромагнитным коммутационным органам и источником постоянного оперативного тока, где трансформаторы тока вторичными обмотками включены встречно-последовательно, и этой связью соединены с общей точкой двух согласно-последовательно соединенных стабилитронов и двух эмиттеров p-n-p и n-p-n ключевых транзисторов, базами соединенных каждый с резистором, противоположные выводы которых со стороны p-n-p транзистора связаны с анодами стабилитрона и двухполупериодного выпрямительного моста, а у n-p-n транзистора с катодами смежного стабилитрона и этого моста, который стороной переменного тока подсоединен на свободные концы вторичных обмоток трансформаторов тока, причем коллектор одного из трансформаторов соединен через резистор с базой второго той же проводимости транзистора (входом блока формирования отключающего сигнала), эмиттером соединенного с одним полюсом источника оперативного тока, обкладкой конденсатора и силовой цепью тиристор-контактор (реле), а коллектор этого транзистора соединен с коллектором ключевого транзистора противоположной полярности и резистором, противоположный конец которого связан: со второй обкладкой конденсатора, стабилитроном, связанным на выходе с управляющим электродом тиристора, резистором, подключенным к другому полюсу оперативного тока через размыкающий контакт электромагнитного коммутационного органа, другие контакты которого расположены в цепях отключения установки.

Встречно-последовательное включение вторичных обмоток двух трансформаторов тока при обрыве фазы, в которой нет трансформатора тока, обеспечивает совпадение фаз их вторичных напряжений. Это позволяет применить измерительный преобразователь, состоящий из двух стабилитронов, включенных согласно -последовательно, двухполупериодного выпрямительного моста и двух ключей, соединенных последовательно, не требующих гальванической развязки в виде оптронных транзисторов. Совместная работа стабилитронов и ключей в пределах 60-ти электрических градусов за каждый полупериод позволяет одним транзистором управлять интегрозадающей цепью из конденсатора и резистора, подзаряжая ее при наличии трех фаз контролируемого тока, а при обрыве фазы, когда напряжение одновременно отсутствует на согласно-последовательно включенных стабилитронах (один из ключей закрыт), способствует открыванию тиристора и включению им электромагнитного коммутационного органа без применения тиристорных оптронов.

Такое выполнение устройства обеспечивает повышение надежности его работы и упрощение схемы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где: 1,2 фазные трансформаторы тока (точками показаны начало их вторичных обмоток), 3,4-фазные измерительные преобразователи, 5 блок формирования отключающего сигнала, 6 - электромагнитный коммутационный орган, 7 источник оперативного постоянного тока, 8,9 согласно-последовательно включенные стабилитроны, соединенные общей точкой с общей связью вторичных обмоток трансформаторов тока и эмиттерами транзистор 10 p-n-p типа 11 n-p-n типа, базы которых соединены у транзистора 10 с резистором 12, а у транзистора 11 с резистором 13, связанными от резистора 12 с анодами стабилитрона 8 и диодов 14, 16 от резистора 13 с катодами стабилитрона 9 и диодов 15, 17, причем общие точки катод-анод у диодов 14, 15, катод-анод диодов 16, 17 соединены каждая со свободной клеммой вторичных обмоток трансформаторов тока 1 и 2. Коллектор ключевого n-p-n транзистора соединен с входом блока формирования отключающего сигнала 5 - коллектором p-n-p транзистора 18, эмиттером соединенного с минусовым выходом источника оперативного постоянного тока 7. База транзистора 18 соединена через резистор 19 с коллектором ключевого транзистора 10. Коллектор транзистора 18 соединен: с резистором 20 противоположным концом, связанным с конденсатором 21, который другой обкладкой связан с минусовым выводом источника оперативного тока 7; резистором 22, соединенным с плюсовым выводом источника оперативного тока через размыкающий контакт 6.1 электромагнитного коммутационного органа 6; с катодом стабилитрона 23, анодом включенным на управляющий электрод тиристора 24. В силовую цепь тиристора 24 включена обмотка электромагнитного коммутационного органа 6, связанная с положительным полюсом источника оперативного тока 7, а катодом тиристора 24 с отрицательным полюсом его. Контакты 6.2, 6.3 обеспечивают отключение установки.

Встречно-последовательное включение вторичных обмоток трансформатором тока применительно к трансформатору тока 2 обеспечивает поворот фазы тока на 180 электрических градусов. Тогда при обрыве фазы, в которой нет трансформатора тока, фазы вторичных напряжений с трансформаторов тока совпадают.

При протекании тока по всем трем фазам положительные волны напряжения с трансформаторов тока и диодов 15, 17 выделяются на защитном стабилитроне 9 и в диапазоне 240 электрических градусов, а отрицательные с диодов 14, 16 в таком же диапазоне на защитном стабилитроне 8. Таким образом, в течение периода действия рабочего напряжения существует два промежутка времени длиной 60 электрических градусов, когда присутствует напряжение на обоих защитных стабилитронах 8, 9. В эти промежутки времени через резистор 12 открывается ключевой транзистор 10, а через резистор 13 ключевой транзистор 11. При этом происходит протекание тока базы транзистора 18 входа блока формирования отключающего сигнала по цепи: плюс источника оперативного тока (контакт 6.1 замкнут), резисторы 22, 20, переходы эмиттер-коллектор ключевых транзисторов 11, 10 резистор 19, база транзистора 18, отрицательный полюс источника оперативного тока. К конденсатору 21, заряжавшемуся в течение 120 электрических градусов, транзистор 18, открываясь, подключает сопротивление 20 на разрядку конденсатора 21, разряжая его. Этот процесс происходит каждый полупериод рабочего напряжения, не позволяя зарядиться конденсатору 21 интегрозадающей цепи 21, 22 до напряжения пробоя стабилитрона 23 и тем самым не допустить включение электромагнитного коммутационного органа 6.

При обрыве фазы, не имеющей трансформатора тока, отсутствуют промежутки времени, когда напряжение одновременно присутствует на стабилитронах 8, 9, а значит, не работает один из ключевых транзисторов 10 или 11. При этом отсутствует базовый ток транзистора 18 и конденсатор 21 заряжается до напряжения пробоя стабилитрона 23 и он включает тиристор 24. Электромагнитный коммутационный орган 6 втягивается и контактами 6.2, 6.3 дает команду на отключение установки, выводя ее из двухфазного режима. Одновременно контакт 6.1 снижает напряжение заряда конденсатора 21.

При обрыве фазы, имеющей трансформатор тока, работает один из этих трансформаторов 1, 2, а значит, не работает один из ключевых транзисторов 10 или 11. Далее все аналогично предыдущему случаю.