PL182577B1

PL182577B1 - Elektroniczne urządzenie wyłączające zawierające urządzenie zasilające

Info

Publication number: PL182577B1
Application number: PL97318578A
Authority: PL
Inventors: Marc Ferrazzi
Original assignee: Schneider Electric Sa
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 2002-01-31
Also published as: RU2185017C2; TW366618B; PL318578A1; UA39140C2; CN1164139A; DE69725359D1; SG72722A1; BR9701060A; FR2745432B1; CA2198273C; CN1069151C; KR100419324B1; JPH09233677A; MX9701093A; EP0791999B1; CA2198273A1; KR970063314A; FR2745432A1; US5808847A; ZA971445B

Abstract

1. Elektroniczne urzadzenie wylaczajace zawierajace urzadze- nie zasilajace, zw laszcza do wylacznika automatycznego, które za- wiera przynajmniej jeden czujnik pradowy dostarczajacy prad wtórny reprezentujacy prad plynacy w przewodzie ukladu elektroe- nergetycznego zabezpieczonego przez wylacznik automatyczny; procesor otrzymujacy sygnaly reprezentujace prady plynace w przewodach ukladu elektroenergetycznego zabezpieczonego przez wylacznik automatyczny, oraz zapewniajacy kolejnosc wylaczania; pierwszy obwód zasilacza, którego wejscie polaczone jest ze wspo- mnianym czujnikiem pradowym, a wyjscie z linia zasilania mocy, zasilajaca elektryczny oraz elektroniczny zespól obwodów urzadze- nia wylaczajacego, oraz pierwszy zespól regulacyjny wlaczony po- miedzy wejscie oraz w yjscie wspomnianego pierwszego obwodu zasilacza; oraz drugi obwód zasilacza, którego wejscie polaczone jest z zewnetrznym zródlem energii elektrycznej, a wyjscie z linia zasilania mocy, zn am ien n e tym , ze zaw iera drugi zespól regula- cyjny (17), którego w ejscie polaczone jest z w yjsciem drugiego obwodu zasilacza (9), a wyjscie z lin ia zasilan ia mocy (10), przy czym drugi zespól regulacyjny (17) zaopatrzony je s t w zespól sterow ania (20) polaczony z pierw szym zespolem regulacyjnym przeryw acza ( 1 5 , 16) do sterow ania drugim zespolem regulacyj- nym (17), dla zm niejszenia sredniego pradu dostarczanego przez drugi obwód zasilacza, kiedy prad dostarczony przez czujnik pradow y wzrasta. F IG 2 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest elektroniczne urządzenie wyłączające zawierające urządzenie zasilające, zwłaszcza do wyłącznika automatycznego.

Znane typy elektronicznych urządzeń wyłączających zawierają układy zasilacza mocy, aby dostarczyć energię elektryczną konieczną dla działania zespołu obwodów elektronicznych oraz przekaźnika wyłączającego. Układy zasilacza mocy są na ogół połączone z transformatorami prądowymi dopasowanymi do przewodów mocy układu elektroenergetycznego, który ma być zabezpieczony. Prądy dostarczone przez transformatory są prostowane, następnie zastosowane do układu zasilacza mocy, który dostarcza napięć stałych do różnych obwodów wyłącznika automatycznego.

Znane układy zasilacza mocy zawierają regulatory, które zwierająprąd wtórny transformatorów, kiedy dostarczone napięcie przewyższa określoną wartość progową. Prąd dostarczony przez transformatory prądowe jest na ogół wystarczający, aby umożliwić normalne działanie urządzenia wyłączającego.

Urządzenia wyłączające mogą zawierać obwody pomocnicze przeznaczone dla funkcji związanych z zabezpieczeniem elektrycznym, na przykład z pomiarem mocy elektrycznej, kontrolą obciążenia, kontrolą izolacji lub kontrolą prądu upływowego. Kiedy obwody pomocnicze występująw urządzeniu wyłączającym, prąd dostarczany przez transformatory może być niewystarczający do zasilania wszystkich obwodów.

Główną funkcją elektronicznych urządzeń wyłączających jest zabezpieczenie elektrycznych układów mocy, przy czym energia elektryczna dostarczona przez transformatory jest przeznaczona przede wszystkim dla obwodów spełniających to zabezpieczenie. W znanych urządzeniach wyłączających, urządzenia sterujące zasilacza mocy uniemożliwiają działanie lub wstrzymują zasilanie mocą układów pomocniczych, kiedy prąd dostarczony przez transformatory staje się niewystarczający.

Znane jest również zastosowanie dodatkowego układu zasilacza mocy, aby skompensować niedostatek prądu dostarczanego przez transformatory. Układ zasilacza mocy jest połączony z zewnętrznym źródłem napięcia do wyłącznika automatycznego oraz zapewnia zasilanie mocą w sposób ciągły, nawet kiedy prąd z transformatorów jest bardzo słaby lub zerowy.

Zewnętrzne źródło napięcia zastosowane do układów zasilacza mocy może mieć wysokie wartości. Na ogół odpowiada to napięciu układu zasilacza mocy, który ma być zabezpieczany, na przykład 100 do 700 V. Chociaż napięcie dostarczane przez obwody zasilacza mocy posiada niską wartość, mniej więcej od 10 V do 20 V, jednak korzystnie powinno być ono galwanicznie izolowane od źródła zewnętrznego. Elektryczna energia rozproszona przez obwody zasilacza mocy jest więc na ogół wysoka, co oznacza, że muszą być zastosowane elektroniczne elementy mocy zajmujące wiele miejsca.

Dodatkowe układy zasilacza mocy mogąbyć łatwo przyłączone do wyłączników automatycznych o bardzo dużych rozmiarach. Dla wyłączników automatycznych o mniejszych rozmiarach, wspomniane układy są zwykle zmontowane w modułach zewnętrznych do wyłączników automatycznych.

Bardzo trudno jest połączyć w jedną całość dodatkowe układy zasilacza mocy. Przestrzeń dostępna w wyłącznikach automatycznych o średnich lub małych rozmiarach jest na ogół bardzo mała, oraz przepływ dużego prądu w stykach oraz głównych przewodach wyłączników automatycznych powoduje podniesienie temperatury pracy. Ta wysoka temperatura w wyłącznikach automatycznych doprowadziłaby do zwiększenia wymiarów elementów tworzących zespół ob

182 577 wodów. Zwiększenie objętości zajmowanej przez elementy byłoby wówczas niekompatybilne z małą przestrzenią dostępną w wyłącznikach automatycznych.

Celem wynalazku jest opracowanie elektronicznego urządzenia wyłączającego zawierającego dodatkowe zintegrowane urządzenie zasilacza mocy.

Zgodnie z wynalazkiem, urządzenie wyłączające zawiera drugi zespół regulacyjny, którego wejście połączone jest z wyjściem drugiego obwodu zasilacza mocy, wyjście połączone z linią zasilacza mocy, przy czym zawiera ono zespół sterowania połączony z pierwszym zespołem regulatora przerywającego, zespół sterowania sterujący drugim zespołem regulacyjnym, dla zmniejszenia średniego prądu dostarczanego przez drugi układ zasilacza mocy, kiedy prąd dostarczony przez czujnik prądowy wzrasta.

W korzystnym rozwiązaniu, drugi zespół regulacyjny zawiera zespół ograniczający prąd przyłączony pomiędzy wejściem i wyjściem wspomnianego zespołu regulacyjnego, a wspomniany zespół ograniczający prąd jest sterowany za pomocą zespołu sterowania.

Zgodnie z kolejnym korzystnym rozwiązaniem, pierwszy zespół regulacyjny zawiera pierwszy regulator przerywający, drugi zespół regulacyjny zawiera drugi regulator przerywający, a zespół sterowania zawiera zespół synchronizacji przyłączony pomiędzy pierwszym oraz drugim regulatorami przerywającymi.

Ponadto, korzystnym jest, że pierwszy regulator przerywający zawiera zespół bocznikujący prąd połączony z wejściem pierwszego zespołu regulacyjnego, a pierwszy zespół detekcji przyłączony pomiędzy linią zasilacza mocy oraz zespołem bocznikującym, przy czym wspomniany zespół detekcji steruje zwieraniem wejścia pierwszego zespołu regulacyjnego, kiedy napięcie linii zasilacza mocy przewyższa pierwszy nastawiony próg. Drugi regulator przerywający zawiera zespół przerywający prąd sterowany przez zespół sterowania, zespół sterowania steruje przerywaniem dostarczanego prądu przez drugi regulator, kiedy pierwszy zespół regulacyjny steruje zwieraniem wejścia pierwszego zespołu regulacyjnego.

Ponadto, wyjście drugiego zespołu regulacyjnego jest połączone z wejściem pierwszego zespołu regulacyjnego.

W odmiennym korzystnym wykonaniu według wynalazku, wyjście drugiego zespołu regulacyjnego jest połączone z wyjściem pierwszego zespołu regulacyjnego.

Korzystnie, drugi obwód zasilacza mocy zawiera obwód prostowniczy połączony z zewnętrznym źródłem mocy elektrycznej, ogranicznik napięciowy połączony z wyjściami obwodu prostowniczego, oraz przerywacz połączony z wyjściami ogranicznika oraz dostarczający napięcie na wejście drugiego zespołu regulacyjnego.

Przerywacz zawiera transformator zawierający uzwojenie pierwotne zasilane za pomocą generatora oraz uzwojenie wtórne izolowane elektrycznie od uzwojenia pierwotnego oraz połączone z wejściem drugiego zespołu regulacyjnego.

Przerywacz jest korzystnie przerywaczem o szybkim ruchu powrotnym (typu flyback).

Przedmiotem wynalazku objaśniony zostanie w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy znanego urządzenia wyłączającego przyłączonego do wyłącznika automatycznego, fig. 2 - schemat blokowy urządzenia wyłączającego w pierwszym przykładzie wykonania, fig. 3 - schemat blokowy urządzenia wyłączającego w drugim przykładzie wykonania, fig. 4a do 4c przedstawiają sygnały elektryczne ilustrujące rodzaj regulacji w urządzeniu wyłączającym przedstawionym na fig. 2 lub 3, a fig. 5 przedstawia szczegółowy schemat urządzenia wyłączającego z fig. 3.

Na figurze 1 przedstawiono wyłącznik automatyczny znanego typu. Zabezpieczany układ elektroenergetyczny 1 zawiera elektryczne przewody połączone ze stykami 2 umożliwiającymi ustanowienie lub przerwanie prądu. Czujniki prądowe Tl, T2, T3 przyłączone do różnych przewodników układu elektroenergetycznego transformują prądy pierwotne o dużym natężeniu na prądy wtórne zgodne z elektronicznymi urządzeniami wyłączającymi. Prądy wtóme doprowadzone są do wejścia obwodu 3 prostowania i detekcji. Obwód 3 dostarcza sygnały reprezentujące prądy dla procesora elektronicznego 4 oraz prąd zasilacza dla pierwszego obwodu zasilacza 7 urządzenia wyłączającego. Sygnał kolejności wyłączania wytworzony przez procesor 4 dopro

182 577 wadzony jest do wejścia przekaźnika sterowania 5, który pobudza mechanizm otwierający 6 styków wyłącznika automatycznego 2. Obwód zasilacza 7 zasila elektryczne oraz elektroniczne obwody urządzenia wyłączającego, w szczególności procesor 4, przekaźnik 5 oraz obwody pomocnicze 8 przez linię zasilania 10.

Drugi obwód zasilacza 9, przyłączony pomiędzy zewnętrznym źródłem energii elektrycznej 11 oraz liniązasilania 10, zasila elektryczne oraz elektroniczne obwody 4,5 oraz 8 urządzenia wyłączającego, kiedy prąd dostarczony przez czujniki już nie jest wystarczający.

Jak przedstawiono na rysunku fig. 1, pierwszy obwód zasilacza 7 przetwarza prąd Itc dostarczony przez czujniki w jedno lub wiele napięć stałych zasilających linię zasilania 10. Drugi obwód zasilacza 9 przetwarza pierwsze napięcie VL stałe lub zmienne dostarczone przez źródło 11, w drugie napięcie stałe zasilające linię 10. Linia zasilania 10 jest korzystnie galwanicznie izolowana od zewnętrznego źródła 11.

W elektronicznym urządzeniu wyłączającym przedstawionym na fig. 2, transformatory prądowe Tl, T2 oraz T3 są połączone z wejściami prądu zmiennego trzech mostków prostowniczych, odpowiednio 3a, 3b oraz 3c. Wyjścia dodatnie mostków prostowniczych sąpołączone z linią 12, a wyjścia ujemne wspomnianego mostka sąpołączone z linią odniesienia 0. Linia 12 łączy wyjścia dodatnie mostków z wejściem pierwszego obwodu zasilacza 7. Prądy wtórne generowane przez transformatory prądowe są prostowane przez mostki 3a, 3b oraz 3c, następnie dostarczane do wejścia pierwszego obwodu zasilacza 7.

W układzie tym, pierwszy obwód zasilacza 7 zawiera diodę 13 włączoną pomiędzy wejściem połączonym z linią 12 oraz wyjściem połączonym z linią zasilacza mocy 10, kondensator 14 włączony pomiędzy wyjście oraz linię odniesienia 0, tranzystor 15 włączony pomiędzy wejście oraz linię odniesienia 0, oraz pierwszy sterownik przerywający 16 włączony pomiędzy linią zasilacza mocy 10 oraz linię odniesienia 0 oraz zawierający wyjście połączone z elektrodą sterującą tranzystora 15.

Prąd dostarczony przez transformatory Tl, T2 lub T3 jest wyprostowany przez mostki 3a, 3b lub 3c. Następnie, tak długo jak tranzystor 15 jest zablokowany, wspomniany prąd przepływa przez diodę 13, ładuje kondensator 14 oraz zasila obwody połączone z linią 10. Kiedy napięcie Vc pomiędzy linią 10 oraz linią odniesienia 0, a więc napięcie na końcówkach kondensatora 14, przewyższa nastawiony próg napięciowy, regulator przerywający 16 steruje przewodzeniem tranzystora 15. Prąd z transformatorów jest następnie bocznikowany do linii odniesienia 0 i już nie przepływa przez linię zasilania 10. Dioda 13 blokuje rozładowanie kondensatora w kierunku tranzystora 15.

Regulator przerywający 16 steruje przewodzeniem oraz zablokowaniem tranzystora 15 zgodnie z napięciem obecnym na linii zasilania 10. Częstotliwość przerywania oraz szybkość cyklu zmieniają się zgodnie z prądem od transformatorów oraz prądem absorbowanym przez obwody połączone z linią 10. Jeśli prąd z transformatorów zwiększa się, średni czas podczas którego tranzystor 15 przewodzi zwiększa się, a czas zablokowania wspomnianego tranzystora zmniejsza się, prąd ładowania kondensatora jest większy.

Zgodnie z pierwszym przykładem wykonania wynalazku, urządzenie wyłączające z fig. 2 zawiera obwód 17 do regulacji prądowej włączony pomiędzy drugi obwód zasilacza 9 oraz linię zasilania 10. Obwód regulacyjny 17 ma wejście napięcia stałego lub wyprostowanego dostarczanego przez drugi obwód zasilacza 9 oraz wyjście dostarczające prąd regulowany do linii 10. Regulacja prądu obwodu 17 jest taka, że zmniejsza on średnią wartość prądu dostarczanego przez obwód 17 do linii 10, kiedy prąd wtórny transformatorów Tl, T2 lub T3 zwiększa się.

Obwód regulacyjny 17 zawiera tranzystor 18 oraz diodę 19 połączone szeregowo pomiędzy jego wejściem oraz wyjściem, oraz urządzenie sterowania 20 połączone z bazą tranzystora 18 dla sterowania zasilaniem prądu do linii 10. Urządzenie kontrolne 20 steruje tranzystorem 18 przez przerywanie. Zawiera ono wejście połączone przez linię synchronizacji S z regulatorem przerywającym 16.

W tym przykładzie wykonania wynalazku, urządzenie sterowania jest zsynchronizowane z regulatorem przerywającym 16. Kiedy regulator wykrywa zwiększenie się napięcia liniowego, steruje

182 577 on przewodzeniem tranzystora 15 dla zabocznikowania prądu wejściowego obwodu zasilacza 7 oraz wysyła sygnał do urządzenia sterowania 20, aby zablokować prąd wyjściowy obwodu regulacyjnego 17.

Prąd dostarczony przez obwód regulacyjny 17 jest zsynchronizowany z ładunkiem kondensatora 14. Kiedy tranzystor 15 jest zablokowany, prąd z transformatorów oraz prąd z obwodu regulacyjnego 17 sumują się, aby ładować kondensator 14 oraz zwiększyć napięcie linii 10. Podczas rozładowania kondensatora, prąd z transformatorów jest bocznikowany do linii 0 oraz prąd dostarczony przez obwody 9 oraz 17 wynosi zero.

Czas podczas którego kondensator 14 ładuje się, zależy od wartości prądu dostarczonego przez transformatory prądowe oraz od wartości prądu dostarczanego przez obwód regulacyjny 17. Średnia wartość prądu dostarczanego przez obwód regulacyjny 17 zależy od szybkości okresowej odpowiadającej czasowi ładowania oraz rozładowywania kondensatora 14. Obwód regulacyjny 17 dostarcza prąd do linii 10 tylko podczas ładowania kondensatora. Kiedy prąd dostarczany przez transformatory zwiększa się, czas ładowania kondensatora jest zmniejszony, a średni prąd dostarczany przez obwód 17 zmniejsza się.

Na figurze 3 przedstawiono drugi przykład wykonania urządzenia wyłączającego według wynalazku. Wyjście obwodu regulacyjnego 17 połączone jest z wejściem pierwszego obwodu zasilacza7. Regulator 16 zawiera pierwszy komparator 21 z histerezą dla porównania napięcia linii 10 z napięciem odniesienia oraz dla sterowania działaniem tranzystora 15. Obwód regulacyjny 17 zawiera sterowany ogranicznik prądowy 22 włączony pomiędzy wejście oraz wyjście tego obwodu 17.

Obwód sterowania 20 zawiera drugi komparator 23, którego pierwsze wejście połączone jest z wyjściem obwodu regulacyjnego 17, drugie wejście połączone jest z napięciem odniesienia, a wyjście połączone jest z ogranicznikiem 22, dla sterowania prądem wyjściowym obwodu regulacyjnego 17.

Synchronizacja obwodu sterowania 20 z regulatorem przerywającym 16 dokonuje się za pomocą połączenia pomiędzy wyjściem obwodu regulacyjnego 17 oraz wejściem pierwszego obwodu zasilacza 7. Kiedy kondensator ma być naładowany, komparator 21 steruje zablokowanie tranzystora 15. Prąd z transformatorów Tl, T2 lub T3 jest wtedy skierowany w kierunku kondensatora 14 oraz linii 10. Komparator 23 obwodu sterowania 20 wykrywa wysokie napięcie Vt na wyj ściu obwodu regulacyjnego 17, które stanowi napięcie na końcówkach tranzystora 15, który jest zablokowany, oraz steruje dostarczaniem prądu za pomocą obwodu regulacyjnego 17 do wejścia pierwszego obwodu zasilacza 7. Prąd dostarczany przez obwód regulacyjny 17 sumuje się z prądami z transformatorów prądowych.

Skoro tylko napięcie Vc na zaciskach kondensatora 14, np. napięcie linii 10, osiąga nastawiony próg, komparator 21 steruje przewodzeniem tranzystora 15, aby zabocznikować prąd wejściowy pierwszego obwodu zasilacza 7. Stan zwarcia osiągnięty przez tranzystor 15 powoduje spadek napięcia Vt na wejściu pierwszego obwodu zasilacza 7 oraz na wyjściu obwodu regulacyjnego 17. Komparator 23 wykrywa to niskie napięcie spowodowane zwarciem oraz blokuje ogranicznik prądowy 22, aby przerwać dostarczanie prądu do wejścia pierwszego obwodu zasilacza 7.

Jak w pierwszym przykładzie wykonania, obwód regulacyjny 17 dostarcza prąd do linii 10 tylko podczas ładowania kondensatora. Prąd płynie w tym przypadku przez pierwszy obwód zasilacza 7.

Na figurze 3 przedstawiono szczególny przykład wykonania drugiego obwodu zasilacza 9, który zawiera obwód prostowniczy 24 połączony ze źródłem zewnętrznym 11, ogranicznik napięciowy 25 połączony z wyjściami obwodu prostowniczego 24, oraz przerywacz 26 połączony z wyjściami ogranicznika 25 oraz dostarczający napięcie do wejścia obwodu regulacyjnego 17.

Obwód prostowniczy 24 ma wejścia połączone ze źródłem zewnętrznym 11 oraz wyjścia dostarczające napięcie stałe lub napięcie spolaryzowane. Źródło 11 może być źródłem prądu stałego lub prądu zmiennego, jednofazowe lub trójfazowe. Ogranicznik napięciowy 25 ogranicza maksymalną wartość napięcia stałego zastosowanego na wejściach przerywacza 26.

182 577

Przerywacz 26 zawiera transformator 27 posiadający uzwojenie pierwotne 28 oraz uzwojenie wtórne 29. Uzwojenie pierwotne połączone jest z wejściami przerywacza, a zasilane poprzez oscylator elektroniczny 30. Uzwojenie wtórne połączone jest z obwodem regulacyjnym 17 poprzez diodę prostowniczą 31. Transformator 27 izoluje galwanicznie źródło 11 od urządzenia wyłączającego.

Działanie przerywacza jest korzystnie działaniem z szybkim ruchem powrotnym (typu flyback).

Na figurach 4a do 4c przedstawiono sygnały reprezentujące zasilanie mocy urządzenia wyłączającego według wynalazku. Fig. 4a przedstawia prąd Itc dostarczany przez transformatory prądowe. Pomiędzy chwilami tO oraz tl, prąd wynosi zero. Pomiędzy chwilami tl oraz t2, prąd ma małą amplitudę, a pomiędzy chwilami t2 oraz t3, prąd ma duża amplitudę.

Na figurze 4b przedstawiono stan tranzystora 15 oraz odpowiadające napięcie Vt na jego zaciskach. Stan 1 oznacza, że tranzystor 15 jest zablokowany oraz, że napięcie Vt jest wysokie, mniej więcej równe napięcie linii 10. Stan 0 oznacza, że tranzystor 15 jest nasycony, a jego napięcie Vt jest bardzo niskie, bliskie 0 woltów.

Na figurze 4c przedstawiono sygnał Vc reprezentujący napięcie linii, lub napięcie na zaciskach kondensatora 14. Zmiany napięcia Vc przedstawiają ładowanie lub rozładowanie kondensatora 14.

Na figurze 4d przedstawiono prąd dostarczany przez obwód regulacyjny 17.

Pomiędzy chwilami tO oraz tl, prąd Itc wynosi zero, a urządzenie wyłączające jest zasilane tylko przez prąd dostarczany przez obwód regulacyjny 17. Czas ładowania kondensatora jest długi, a w każdym cyklu ładowania/rozładowania kondensatora, czas zasilania prądem Is jest większy niż czas, podczas którego wspomniany prąd jest wyłączony. W przykładzie wykonania przedstawionym w chwili tO, kondensator 14 jest już naładowany do napięcia bliskiego napięciu progowemu sterującego przewodzeniem tranzystora 15, a zewnętrzne zasilanie mocy już działa.

Pomiędzy chwilami tl oraz t2, prąd Itc jest słaby, urządzenie wyłączające jest zasilane prądem Is oraz prądem Itc. Czas zasilania prądem Is, na cykl, jest niższy niż pomiędzy chwilami tO oraz t2. Dlatego średni prąd dostarczany przez obwód regulacyjny 17 do linii 10 zmniejsza się.

Pomiędzy chwilami t2 oraz t3, prąd Itc jest duży, czas ładowania jest zmniejszony, a czas trwania zasilania prądem Is, na cykl, niższy niż czas blokowania wspomnianego prądu Is, który jest krótszy niż pomiędzy chwilami tl oraz t2. Dlatego średni prąd dostarczany przez obwód regulacyjny 17 do linii 10 zmniejsza się jeszcze bardziej.

Na figurze 5 przedstawiono schemat szczegółowy przykładu wykonania zasilacza mocy urządzenia wyłączającego przedstawionego na fig. 3. Na rysunku przedstawiono jedynie transformator Tl. Prostownik 3a przedstawiono za pomocą czterech diod 32, 33, 34 oraz 35 połączonych w prostownik pełnookresowy. Katody diod 32 oraz 33 zasilają prądem dodatnim linię 12 połączona z tranzystorem 15 oraz z dioda 13. Anody diod 34 oraz 35 otrzymują prąd sprzężenia zwrotnego przez rezystancję 36 oraz linię odniesienia 0.

Układ regulacyjny 16 zawiera komparator 21 działający zgodnie z cyklem histerezy. Rezystory 37,38 oraz 39 przyłączono pomiędzy wejściem nieodwracającym oraz odpowiednio wyjściem komparatora, linią 0 oraz linią 10, określając w ten sposób próg oraz okno histerezy. Dioda Zenera 40 włączona pomiędzy wejściem odwracającym oraz linię 0 ustala napięcie odniesienia komparatora. Polaryzacja diody 40 jest zapewniona przez rezystor 41 włączony pomiędzy linię 10 oraz katodę wspomnianej diody. Kondensator 42 połączony równolegle z diodą 40 polepsza działanie przy podłączeniu napięcia. Wyjście komparatora jest spolaryzowane za pomocą rezystora 43 łączącego wyjście wspomnianego komparatora z linią 10. Dioda Zenera włączona pomiędzy wyjściem komparatora 21 oraz bramką tranzystora 15 ogranicza napięcie sterowania tranzystora. Polaryzacja bramki tranzystora 15 oraz diody Zenera 44 jest zapewniona przez rezystor 45 łączący bramkę tranzystora 15 z linią 0.

Przekaźnik 26, którego jedynie część jest przedstawiona na fig. 5, dostarcza napięcie spolaryzowane. To napięcie jest napięciem stałym, lub bardziej ogólnie, w kształcie impulsów. Napięcie przekaźnika doprowadzone jest do ogranicznika prądu 22 poprzez linię 46. Ogranicznik

182 577 zawiera tranzystor 47 posiadający emiter połączony z linią 46 poprzez rezystor 48. Napięcie bazy tranzystora 47 jest określone przez diodę Zenera 49 dołączoną pomiędzy wspomnianąbazę oraz linię 46, oraz przez rezystancję polaryzującą 50 dołączoną pomiędzy anodę diody 49 oraz linię 0. Wartość ograniczonego prądu jest określona przez zależność: (V2-Vbe)/R, gdzie V2 jest napięciem diody Zenera 49, Vbe jest napięciem baza emiter tranzystora 47, a R jest wartościąrezystancji 48.

Wyjście ogranicznika prądu wykonane jest na kolektorze tranzystora 47. Ograniczony prąd płynie przez diodę 57 oraz następnie dodaje się do prądu transformatorów w linii 12. Rezystor 52 dołączony pomiędzy kolektor tranzystora 47 oraz linię 46 umożliwia przerzucenie oraz ułatwia regulację napięcia linii 10, kiedy prąd zasilania jest dostarczany jedynie przez obwód regulacyjny 17.

Obwód sterowania 20 zawiera komparator 23 oraz tranzystor sterujący 58. Wejście odwracające komparatora połączone jest ze wspólnym punktem rezystywnego dzielnika mostkowego uformowanego przez dwa rezystory 53 oraz 54. Rezystor 53 przyłączono pomiędzy punkt wspólny oraz linię 10, a rezystor 54 włączony jest pomiędzy linię 0 a punkt wspólny. Kondensator 55 połączony jest z zaciskami rezystora 54 dla filtracji napięcia dzielnika mostkowego. Rezystywny dzielnik mostkowy 53,54 dostarcza napięcie odniesienia do wejścia odwracającego komparatora 23. Wejście nieodwracające komparatora 23 połączone jest z wyjściem ogranicznika 22, to znaczy z kolektorem tranzystora 47.

Wyjście komparatora 23 połączone jest z bramką sterującą tranzystora 58 za pośrednictwem rezystora 56. Rezystor polaryzujący 57 włączony jest pomiędzy bramkę a źródło tranzystora 52.

Kiedy tranzystor 15 jest zablokowany, napięcie linii 12 ma wartość wysoką, nieodwracające wejście komparatora 23 znajduje się na poziomie napięcia wyższym niż napięcie odniesienia doprowadzone do jego wejścia odwracającego, a komparator 23 nie steruje przewodzeniem tranzystora 28. Ogranicznik prądowy 22 dostarcza wówczas prąd, który sumuje się z prądem transformatora Tl.

Jeśli napięcie linii 12 zawiera się, komparator 21 steruje przewodzeniem tranzystora 15. Napięcie wejściowe nieodwracającego komparatora 23 staje się niższe niż napięcie odniesienia doprowadzone do jego wejścia odwracającego. Wyjście komparatora 23 steruje wówczas przewodzeniem tranzystora 58, który zwiera diodę Zenera 49. Tranzystor 47 jest wówczas zablokowany oraz ogranicznik prądowy i dostarcza jedynie bardzo mały prąd płynący w rezystorze 52.

Urządzenie wyłączające według wynalazku zawiera korzystnie transformatory prądowe z obwodami magnetycznymi, które dostarczają zarówno sygnały mierzące prąd jak i zasilanie mocą elektryczną. W innych przykładach wykonania, urządzenie wyłączające może zawierać transformatory powietrzne, typu toroid Rogowskiego, dla pomiaru prądu oraz transformatorów obwodów magnetycznych dla zasilania energią elektryczną.

W opisanych przykładach pojedyncza linia zasilania mocy 10 zasila układy urządzenia wyłączającego, ale możliwe jest osiągnięcie urządzenia wyłączającego zgodnie z wynalazkiem zawierającego kilka linii zasilacza mocy przeznaczonych dla różnych układów oraz posiadających różne napięcia.

182 577

FIG.5

182 577

IZ 9Z

FIG.3

182 577

FIG.2

182 577

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Elektroniczne urządzenie wyłączające zawierające urządzenie zasilające, zwłaszcza do wyłącznika automatycznego, które zawiera przynajmniej jeden czujnik prądowy dostarczający prąd wtórny reprezentujący prąd płynący w przewodzie układu elektroenergetycznego zabezpieczonego przez wyłącznik automatyczny; procesor otrzymujący sygnały reprezentujące prądy płynące w przewodach układu elektroenergetycznego zabezpieczonego przez wyłącznik automatyczny, oraz zapewniający kolejność wyłączania; pierwszy obwód zasilacza, którego wejście połączone jest ze wspomnianym czujnikiem prądowym, a wyjście z linią zasilania mocy, zasiląjącąelektryczny oraz elektroniczny zespół obwodów urządzenia wyłączającego, oraz pierwszy zespół regulacyjny włączony pomiędzy wejście oraz wyjście wspomnianego pierwszego obwodu zasilacza; oraz drugi obwód zasilacza, którego wejście połączone jest z zewnętrznym źródłem energii elektrycznej, a wyjście z linią zasilania mocy, znamienne tym, że zawiera drugi zespół regulacyjny (17), którego wejście połączone jest z wyjściem drugiego obwodu zasilacza (9), a wyjście z linią zasilania mocy (10), przy czym drugi zespół regulacyjny (17) zaopatrzony jest w zespół sterowania (20) połączony z pierwszym zespołem regulacyjnym przerywacza (15, 16) do sterowania drugim zespołem regulacyjnym (17), dla zmniejszenia średniego prądu dostarczanego przez drugi obwód zasilacza, kiedy prąd dostarczony przez czujnik prądowy wzrasta.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że drugi zespół regulacyjny (17) zawiera zespół ograniczający prąd (18,22,47,48,49) włączony pomiędzy wejście i wyjście drugiego zespołu regulacyjnego (17), który to zespół ograniczający prąd jest połączony z zespołem sterowania (20).
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwszy zespół regulacyjny (15,16) zawiera pierwszy regulator przerywający (15,16,21,37-44), drugi zespół regulacyjny (17) zawiera drugi regulator przerywający (18,20,22,58,56,57), a zespół sterowania (20) zawiera zespół synchronizacji (5,23,53-55) włączony pomiędzy pierwszy i drugi regulator przerywający.
4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że pierwszy regulator przerywający (15, 16,21,37-44) zawiera zespół bocznikujący prąd (15) połączony z wejściem pierwszego zespołu regulacyjnego oraz pierwszy zespół detekcji włączony pomiędzy linię zasilania mocy oraz zespół bocznikujący, który to zespół detekcji połączony jest z wejściem pierwszego zespołu regulacyjnego, dla sterowania zwierania kiedy napięcie linii zasilania mocy przewyższa pierwszy nastawiony próg, a drugi regulator przerywający zawiera zespół przerywający prąd (18,22,47, 58) połączony z zespołem sterowania (20), dla sterowania przerywaniem dostarczanego prądu przez drugi regulator, kiedy pierwszy zespół regulacyjny steruje zwieraniem wejścia pierwszego zespołu regulacyjnego.
5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że wyjście drugiego zespołu regulacyjnego (17) jest połączone z wejściem pierwszego zespołu regulacyjnego (16).
6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że wyjście drugiego zespołu regulacyjnego (17) jest połączone z wyjściem pierwszego zespołu regulacyjnego (16).
7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że drugi obwód zasilacza (9) zawiera układ prostowniczy (24) połączony z zewnętrznym źródłem energii elektrycznej (11), ogranicznik napięciowy (25) połączony z wyjściami układu prostowniczego (24) oraz przerywacz (26) połączony z wyjściami ogranicznika (25) dla doprowadzania napięcia do wejścia drugiego zespołu regulacyjnego (17).
8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że przerywacz (26) zawiera transformator (27) zawierający uzwojenie pierwotne (28) dołączone do generatora (30) oraz uzwojenie wtórne

182 577 (29) izolowane elektrycznie od uzwojenia pierwotnego (28) oraz połączone z wejściem drugiego zespołu regulacyjnego (17).
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że przerywacz (26) jest przerywaczem o szybkim ruchu powrotnym (typu flyback).

* ♦ *