Устройство для контроля и защиты трехфазной нагрузки

 

Использование: может найти применение в схемах контроля и защиты трехфазных потребителей, в частности электроприводов приборов, запитанных от трехфазного силового преобразователя (инвертора). Сущность изобретения: в устройство дополнительно введены трехфазный инвертор и датчик тока. Датчик тока подключен к входу преобразующего блока и включен в цепь питания трехфазного инвертора, запитывающего трехфазную нагрузку, а выход регистрирующего блока подключен к входу управления трехфазного инвертора. Благодаря указанным элементам и соединениям между ними повышается контролепригодность устройства за счет контроля величины тока в цепи питания инвертора, а сделовательно, и запитанной от инвертора трехфазной нагрузки. Устройство выявляет обрывы фаз, короткое замыкание, аварийное уменьшение и увеличение тока трехфазной нагрузки. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в схемах контроля и защиты трехфазных потребителей.

Преимущественно изобретение может быть использовано в схемах контроля и защиты электроприводов приборов, запитанных от трехфазного силового преобразователя (инвертора).

Известно устройство для защиты трехфазной нагрузки от работы на двух фазах, содержащее три входных трансформатора с сердечниками из материала с прямоугольной петлей намагничивания, нагруженные с вторичной стороны резисторами. Однополярные зажимы трех вторичных обмоток подключены к входу двухполупериодной схемы и блоку контроля последовательности импульсов тока [1].

Недостатками данного устройства являются вероятность выдачи ложной информации при большой асимметрии токов и фаз нагрузки или источника, необходимость тщательной регулировки, отсутствие реакции на обрыв более одной фазы и короткого замыкания фазы, невозможность контроля величины тока трехфазной нагрузки, низкая технологичность из-за применения трансформаторов, а также невозможность отключения трехфазной нагрузки от источника питания в аварийных ситуациях, так как в данном устройстве отсутствует коммутационный блок, отключающий в аварийных ситуациях трехфазную нагрузку.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для контроля пропадания фазы трехфазной нагрузки, содержащее три входных пиковых трансформатора тока с сердечниками из материала с прямоугольной петлей намагничивания, включенных первичными обмотками в фазы последовательно с нагрузкой, а вторичными обмотками подключенных последовательно-согласно к входу преобразующего блока, выход которого соединен с регистрирующим блоком [2].

Недостатками данного устройства являются вероятность выдачи ложной информации при неидентичности входных пиковых трансформаторов и коротком замыкании фазы, невозможность контроля величины тока трехфазной нагрузки, низкая технологичность из-за применения трансформаторов, а также невозможность отключения трехфазной нагрузки от источника питания в аварийных ситуациях, так как в данном устройстве отсутствует коммутационный блок, отключающий в аварийных ситуациях трехфазную нагрузку.

Целью изобретения является повышение контролепригодности, технологичности и расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что в устройство для контроля пропадания фазы трехфазной нагрузки, содержащее трехфазную нагрузку, преобразующий блок, выход которого соединен с регистрирующим блоком, дополнительно введены трехфазный инвертор и датчик тока, причем датчик тока подключен к входу преобразующего блока и включен в цепь питания трехфазного инвеpтоpа, запитывающего трехфазную нагрузку, а выход регистрирующего блока подключен к входу управления трехфазного инвеpтоpа.

С помощью указанных элементов и соединений между ними достигается повышение контролепригодности за счет контроля величины тока в цепи питания инвертора, а следовательно, и запитанной от инвертора трехфазной нагрузки и, как следствие, за счет возможности выявления обрывов, коротких замыканий, аварийного уменьшения и увеличения тока трехфазной нагрузки, возможности контроля регистрирующим блоком времени установления тока в трехфазной нагрузке после включения питания и при переходных процессах, повышения технологичности за счет исключения трансформаторов, а также расширения функциональных возможностей путем введения в аварийных режимах защиты трехфазной нагрузки с помощью трехфазного инвертора, имеющего вход управления и отключающего трехфазную нагрузку по сигналу регистрирующего блока.

При поиске и анализе сведений об отличительных признаках предлагаемого устройства идентичные или эквивалентные признаки в науке и технике не обнаружены.

Таким образом, из известной на дату подачи заявки информации по нормативно установленному перечню источников научно-технической информации сущность идентичного или эквивалентного решения не обнаружены, т.е. предлагаемое техническое решение обладает новизной, существенными отличиями и обеспечивает возможность достижения положительного эффекта при осуществлении изобретения.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для контроля и защиты трехфазной нагрузки; на фиг.2 приведен пример реализации структурной схемы преобразующего блока.

Устройство для контроля и защиты трехфазной нагрузки содержит трехфазную нагрузку 1, преобразующий блок 2, регистрирующий блок 3, трехфазный инвертор 4, датчик 5 тока.

Положительная шина питания соединена с одним из входов трехфазного инвертора 4, а нулевая шина питания через датчик 5 тока - с другим входом трехфазного инвертора 4, выходы которого подключены к трехфазной нагрузке 1.

Выход датчика 5 тока через преобразующий блок 2 соединен с входом регистрирующего блока 3, выход которого подключен к входу управления трехфазного инвертора 4.

Структурная схема преобразующего блока 2 (фиг.2) содержит последовательно соединенные фильтр 5, усилитель 7, пороговое устройство 8.

Регистрирующий блок 3 выполнен в виде микроЭВМ, работающей в реальном масштабе времени.

Трехфазный инвертор 4 выполнен по схеме мостового инвертора с кольцевой схемой управления.

Датчик 5 тока представляет собой несколько параллельно соединенных низкоомных стабильных резисторов, например, типа С2-29В.

Фильтр 6 выполнен по схеме фильтра нижних частот первого порядка и имеет передаточную характеристику: U_вых = E_вх Усилитель 7 выполнен по схеме неинвертирующего усилителя и имеет передаточную характеристику.

U_вых = kE_вх Пороговое устройство 8 выполнено по схеме детектора с окном и имеет передаточную характеристику U_вых= где U_пн, U_пв - нижнее и верхнее пороговые напряжения соответственно.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При включении питания на выходе регистрирующего блока 3 устанавливается "1", подается на вход управления трехфазного инвертора 4 и на выходе инвертора 4 появляется трехфазное напряжение, запитывающее нагрузку 1.

Датчик 5 тока преобразует ток, потребляемый трехфазным инвертором 4, а следовательно, и ток трехфазной нагрузки 1, в напряжение, которое подается на преобразующий блок 2, на вход фильтра 6, сглаживающего пульсации напряжения, возникающие на датчике 5 тока вследствие импульсного режима работы трехфазного инвертора 4 и индуктивного характера трехфазной нагрузки 1. Далее сигнал через усилитель 7 подается на пороговый элемент 8. В случае нормальной работы нагрузки напряжение на входе порогового элемента 8 находится в допуске U_пн < U < U_пв, а на выходе порогового элемента 8 имеем "1".

В случае выхода напряжения на входе порогового элемента 8 за пределы допуска U > U_пв, U < U_пн вследствие короткого замыкания в нагрузке, обрыва фазы, аварийного увеличения или уменьшения тока в нагрузке 1, выходе из строя одного из силовых транзисторов, входящих в трехфазный инвертор 4 и т. д., на выходе порогового элемента 8 появляется "0", который фиксируется регистрирующим блоком, работающим в реальном масштабе времени. Через некоторый промежуток времени на выходе регистрирующего блока 3 появляется "0", отключающий трехфазный инвертор 4 и предотвращающий аварийное увеличение тока в цепи нагрузки.

Использование предлагаемого устройства по сравнению с прототипом позволяет повысить контролепригодность за счет контроля величины тока в трехфазной нагрузке и, как следствие, за счет возможности выявления обрывов, коротких замыканий, аварийного уменьшения и увеличения тока трехфазной нагрузки, возможности контроля регистрирующим блоком времени установления тока в трехфазной нагрузке после включения питания и при переходных процессах, позволяет повысить технологичность за счет исключения трансформаторов, а также позволяет расширить функциональные возможности за счет отключения в аварийных режимах трехфазной нагрузки с помощью трехфазного инвертора, имеющего вход управления и отключающего трехфазную нагрузку по сигналу регистрирующего блока.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ НАГРУЗКИ, содержащее преобразующий блок, выход которого соединен с регистрирующим блоком, отличающееся тем, что, с целью повышения контролепригодности, технологичности и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены трехфазный инвертор и датчик тока, причем датчик тока подключен к входу преобразующего блока и в цепь питания трехфазного инвертора, подключенного к клеммам для соединения с нагрузкой, а выход регистрирующего блока подключен к входу управления трехфазного инвертора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2