устройство защиты автоматического выключателя от перегрузок

Формула изобретения

Устройство защиты автоматического выключателя от перегрузок, содержащее цепь из преобразователя тока в напряжение, потенциометра, блока сравнения с выходом сигнала в цепь управления приводом автоматического выключателя и источник питания, отличающееся тем, что преобразователь тока в напряжение выполнен в виде смонтированного на неподвижном контакте автоматического выключателя датчика температуры, преобразующего температуру неподвижного контакта в напряжение, источник питания выполнен с гальванической развязкой его входа и выхода, вход источника питания подключен к цепи управления приводом автоматического выключателя, а выход источника питания - к входам датчика температуры, потенциометра и указанного блока сравнения, при этом устройство защиты дополнительно снабжено оптопарой, входы которой подключены к выходу блока сравнения, а ее выходы подключены к цепи управления приводом автоматического выключателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, к защитному электрооборудованию, а именно к устройствам тепловой защиты.

Устройства защиты автоматического выключателя от перегрузок, основанные на преобразователях тока в напряжение, известны из следующих источников: патент РФ №2205488, Н02Н 3/08, 2003 г., патент РФ №2124793, Н02Н 3/08, 1999 г.

Наиболее близким по технической сущности к патентуемому устройству защиты автоматического выключателя от перегрузок следует считать устройство для токовой защиты электроустановки от перегрузок и коротких замыканий с зависимой характеристикой времени срабатывания по патенту РФ №2205488, Н02Н 3/08, 2003 г.

Это устройство содержит преобразователь тока в напряжение, резисторы, блок сравнения с выходом сигнала в цепь управлением приводом автоматического выключателя через блок выдержки времени, потенциометр, биметаллический элемент и источник питания. Преобразователь тока в напряжение выполнен в виде трансформатора тока, вход которого связан с датчиком тока, а выход подключен в цепь потенциометра и биметаллического элемента.

Преобразователь тока в напряжение приводит к нагреву биметаллического элемента этим напряжением. Блок задания уставки и размыкающие контакты биметаллического элемента с помощью резисторов корректируют значение напряжения с выхода преобразователя тока в напряжение на входе блока сравнения.

Однако известное устройство не обладает необходимой точностью определения температуры неподвижного контакта как одного из наиболее нагреваемых элементов токоведущей системы автоматического выключателя. В известном устройстве перегрузка токоведущих частей автоматического выключателя оценивается косвенно путем измерения тока в цепи выключателя. Кроме того, при использовании этого устройства в сильноточных автоматических выключателях с напряжением выше 1000 В значительно возрастает масса и габариты преобразователя тока в напряжение.

Изобретение решает задачу создания надежного в работе устройства защиты автоматического выключателя от перегрузок с минимальными габаритами.

Технический результат, который достигается изобретением, состоит в повышении точности определения перегрузки и надежности защиты, а также в снижении массы и габаритов устройства защиты для сильноточных автоматических выключателей с напряжением выше 1000 В.

Это достигается тем, что преобразователь тока в напряжение выполнен в виде смонтированного на неподвижном контакте автоматического выключателя датчика температуры, преобразующего температуру неподвижного контакта в напряжение, источник питания выполнен с гальванической развязкой его входа и выхода, вход источника питания подключен к цепи управления приводом автоматического выключателя, а выход источника питания - к входам датчика температуры, потенциометра и указанного блока сравнения, при этом устройство защиты дополнительно снабжено оптопарой, входы которой подключены к выходу блока сравнения, а ее выходы подключены к цепи управления приводом автоматического выключателя.

Сущность изобретения состоит в непосредственном измерении температуры неподвижного контакта как наиболее нагреваемой части токоведущей системы автоматического выключателя. Это позволяет объективно оценивать перегрев токоведущих частей и защищать от токов перегрузки, что повышает точность определения перегрузки и надежность устройства защиты. Использование датчика температуры в преобразователе тока в напряжение не приводит к увеличению габаритов указанного преобразователя при использовании устройства в сильноточных автоматических выключателях с напряжением выше 1000 В.

Одновременно в изобретении решается вопрос об использовании указанного датчика температуры в сильноточных автоматических выключателях с напряжением выше 1000 В, что предъявляет особые требования к изоляции цепей управления от токоведущих частей автоматического выключателя. Для этого в изобретении источник питания выполнен с гальванической развязкой и устройство снабжено указанной оптопарой.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема патентуемого устройства защиты.

Устройство защиты предназначено для отключения при перегрузках автоматического выключателя, содержащего неподвижный контакт 1 и подвижный контакт 2, связанный с приводом 3 автоматического выключателя, последний в свою очередь управляется цепью 4 управления. Цепь 4 управления связана с внешним источником питания (на чертеже не показан) привода автоматического выключателя, входящим в состав цепи 4 управления.

Устройство защиты автоматического выключателя от перегрузок содержит цепь из преобразователя тока в напряжение, выполненного в виде смонтированного на неподвижном контакте 1 датчика температуры 5, потенциометра 6, блока сравнения 7 с выходом сигнала в цепь 4 управления приводом 3 и источник питания 8. Датчик температуры преобразует температуру неподвижного контакта в напряжение. В качестве датчика температуры может быть использован полупроводниковый датчик температуры типа LM35DT фирмы National Semiconductor. Вход датчика соединен с источником питания 8, а выход - с первым входом блока сравнения 7.

Потенциометр 6 предназначен для обеспечения порога срабатывания устройства защиты по температуре. Вход потенциометра подключен к выходу источника питания 8, выход - ко второму входу блоку сравнения 7.

Источник питания 8 имеет гальваническую развязку входа и выхода и выполнен на базе импульсного трансформатора напряжения с гальванической развязкой первичной и вторичной обмоток трансформатора. Гальваническая развязка обеспечивает изоляцию цепи 4 управления от неподвижного контакта 1.

Для передачи сигнала срабатывания защиты с выхода блока сравнения 7 в цепь 4 управления приводом и обеспечения при этом гальванической развязки служит оптопара 9. В качестве оптопары могут использоваться оптопары, выпускаемые промышленностью, например типа светодиод-фотодиод.

Блок сравнения 7 предназначен для сравнения сигналов с выхода датчика температуры 5 и напряжения с выхода потенциометра 6 и служит для выдачи логического сигнала о превышении температуры неподвижного контакта 1 над заданной потенциометром. Третий вход блока сравнения - вход питания подключен к выходу источника питания 8. Выход блока сравнения подключен к входам оптопары 9. Блок сравнения 7 может быть выполнен в виде компаратора или операционного усилителя.

Выходы оптопары 9 подключены к цепи 4 управления приводом автоматического выключателя. Вход источника питания 8 подключен к внешнему источнику питания привода автоматического выключателя, входящему в состав цепи 4 управления.

Устройство защиты автоматического выключателя от перегрузок работает следующим образом.

Потенциометром 6 задается уровень напряжения, соответствующий максимально допустимой температуре неподвижного контакта. Протекание тока через неподвижный контакт вызывает его нагрев. Значение температуры неподвижного контакта 1 преобразуется в напряжение датчиком температуры 5 и подается на первый вход блока сравнения 7. При превышении температуры неподвижного контакта 1 максимально допустимого значения с выхода блока сравнения 7 выдается логический сигнал на входы оптопары 9. Благодаря оптической передаче сигнала в оптопаре обеспечивается гальваническая развязка выхода блока сравнения 7 и цепи 4 управления приводом автоматического выключателя.

При поступлении сигнала с выходов оптопары 9 на вход цепи 4 управления приводом автоматического выключателя последний выдает сигнал в привод 3 для размыкания контактов 1 и 2.

Совокупность гальванической развязки входов и выходов источника питания 8 и оптопары 9 обеспечивает необходимую электрическую изоляцию цепи 4 управления приводом автоматического выключателя от неподвижного контакта 1.

Таким образом, в патентуемом устройстве обеспечена защита автоматического выключателя от перегрузок путем непосредственного измерения температуры неподвижного контакта автоматического выключателя, что повышает точность определения перегрузки и надежность защиты.