[go: up one dir, main page]

RU2761987C1 - Automatic re-activation device - Google Patents

Automatic re-activation device Download PDF

Info

Publication number
RU2761987C1
RU2761987C1 RU2020138935A RU2020138935A RU2761987C1 RU 2761987 C1 RU2761987 C1 RU 2761987C1 RU 2020138935 A RU2020138935 A RU 2020138935A RU 2020138935 A RU2020138935 A RU 2020138935A RU 2761987 C1 RU2761987 C1 RU 2761987C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
switch
voltage
converter
Prior art date
Application number
RU2020138935A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич Юдин
Вячеслав Андреевич Сергеев
Валерий Петрович Булавочкин
Артем Дмитриевич Шуравин
Кирилл Андреевич Литвинов
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority to RU2020138935A priority Critical patent/RU2761987C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761987C1 publication Critical patent/RU2761987C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H47/00Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
    • H01H47/02Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
    • H01H47/04Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current
    • H01H47/10Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current by switching-in or -out impedance external to the relay winding
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02Details
    • H02H3/06Details with automatic reconnection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, namely the protection of power supply devices from short circuit and providing uninterrupted power supply of automation actuators during transient electrical processes. The device contains a series-connected terminal “Input”, the first converter, normally closed fixed and movable contacts of the first switch, the terminal “Output”. The second converter is connected between the fixed open contact of the first switch and the “Common” terminal. The high-frequency current source is connected to the fixed open contact of the first switch through the normally closed contacts of the second switch. The control inputs of the first and second switch are combined and connected to the output of the D-trigger. The information output of the first and second converter is connected to the input of the first and second comparator, respectively, the input of the reference voltage of each of which is connected to the first and second reference voltage source. The output of the first comparator is connected to the input of the pulse generator, the output of which is connected to the input of the D-trigger. The first input of the logic element 2AND is connected to the output of the initial state setting circuit, the input of which is connected to the output of the power source. The input of the pulse expander is connected to the output of the second voltage comparator, and the output of the pulse expander is connected to the second input of the logic element 2AND.EFFECT: ensuring the protection of the device from false triggering.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматизации энергосистем и может быть использовано в защите устройств электроснабжения от короткого замыкания и бесперебойном электроснабжении исполнительных устройств автоматики при переходных электрических процессах.The invention relates to the automation of power systems and can be used in the protection of power supply devices from short circuits and uninterrupted power supply of automation actuators during transient electrical processes.

Известно устройство автоматического повторного включения, содержащее источник тока, первый и второй преобразователь, коммутатор, первый и второй компаратор, первый и второй источник опорного напряжения, триггер, клемму «Вход», клемму «Выход», клемму «Общий» (см. патент № 2272347 «Устройство автоматического повторного включения» авторы Юдин В.В., Пешехонов В.А. Опубликовано 20.03.2006 г. Бюл. № 8).Known is an automatic reclosing device containing a current source, a first and second converter, a switch, a first and second comparator, a first and second reference voltage source, a trigger, an Input terminal, an Output terminal, a Common terminal (see patent No. 2272347 "Automatic reclosing device" authors Yudin VV, Peshekhonov VA Published on March 20, 2006, Bulletin No. 8).

К недостатку известного устройства относится то, что при работе с индуктивной нагрузкой (электродвигатели), с лампами накаливания или высокого давления возможно ложное срабатывание при повторном включении после самоустранения короткого замыкания из-за больших пусковых токов.The disadvantage of the known device is that when working with an inductive load (electric motors), with incandescent or high pressure lamps, false triggering is possible when switched on again after self-elimination of the short circuit due to high starting currents.

Наиболее близким устройством того же назначения к предложенному изобретению по совокупности признаков является устройство автоматического повторного включения, содержащее источник питания схемы управления, высокочастотный источник тока, первый и второй преобразователь, первый и второй коммутатор, первый и второй компаратор напряжения, первый и второй источник опорного напряжения, D-триггер, логический элемент (ЛЭ) 2И, клеммы «Вход», «Выход» и «Общий». (см. патент № 2706332 «Устройство автоматического повторного включения» авторы Юдин В.В., Сергеев В.А. и др. Опубликовано 18.11.2019 г. Бюл. № 32) и принятое за прототип.The closest device for the same purpose to the proposed invention in terms of the combination of features is an automatic reclosing device containing a power supply for the control circuit, a high-frequency current source, first and second converter, first and second switch, first and second voltage comparator, first and second voltage reference , D-flip-flop, logical element (LE) 2I, terminals "Input", "Output" and "Common". (see patent No. 2706332 "Device for automatic reclosing" authors V. V. Yudin, V. A. Sergeev, etc. Published on November 18, 2019, bull. No. 32) and taken as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, является высокая чувствительность к увеличению тока в цепи питания нагрузки при автоматическом повторном включении после самоустранения короткого замыкания. В случае работы устройства с индуктивной нагрузкой (например, стрелочные электроприводы), с лампами накаливания или высокого давления повторное включение сопровождается большими пусковыми токами с образованием электрических переходных процессов. Выбросы тока приведут к ложному срабатыванию первого преобразователя «переменный ток - выпрямленное напряжение» и к нежелательному отключению нагрузки.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using a known device taken as a prototype is a high sensitivity to an increase in current in the load supply circuit during automatic restart after self-elimination of a short circuit. In the case of operation of the device with an inductive load (for example, electric switch drives), with incandescent or high pressure lamps, repeated switching is accompanied by large inrush currents with the formation of electrical transients. Current surges will cause false tripping of the first AC-to-rectified voltage converter and unnecessary load disconnection.

Устройство содержит D-триггеры. Повторное включение питания со стороны сети электроснабжения без участия обслуживающего персонала приведет к установке на выходах D-триггеров случайной комбинации логических уровней, что может повредить схеме управления устройства, выполненной на интегральных микросхемах с питанием от низковольтного источника. Установку исходного состояния D-триггеров схемы управления необходимо осуществлять в ручном режиме.The device contains D-flip-flops. Turning on the power again from the mains side without the participation of maintenance personnel will lead to the installation of a random combination of logic levels at the outputs of the D-flip-flops, which can damage the control circuit of the device, made on integrated circuits powered by a low-voltage source. The initial state of the D-flip-flops of the control circuit must be set in manual mode.

Технический результат - защита устройства от ложного срабатывания, вызванного большими пусковыми токами при автоматическом повторном включении после самоустранения короткого замыкания в цепи питания нагрузки и автоматическая установка исходного состояния схемы управления после подачи на устройство питания со стороны сети электроснабжения.The technical result is the protection of the device from false triggering caused by large inrush currents during automatic restart after self-elimination of the short circuit in the load supply circuit and automatic setting of the initial state of the control circuit after the device is supplied with power from the power supply network.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве автоматического повторного включения, содержащем источник питания, последовательно соединенные клемму «Вход», первый преобразователь, нормально замкнутые неподвижный и подвижный контакты первого коммутатора, клемму «Выход», второй преобразователь, включенный между неподвижным разомкнутым контактом первого коммутатора и клеммой «Общий», первый и второй компаратор напряжения, один вход которого соединен с информационным выходом первого и второго преобразователя соответственно, первый и второй источник опорного напряжения, выход которого соединен с другим входом первого и второго компаратора напряжения соответственно, логический элемент 2И, D-триггер, выход которого соединен с входом управления первого коммутатора, а вход установки нуля соединен с выходом логического элемента 2И, последовательно соединенные высокочастотный источник тока и второй коммутатор с одной стороны, отличие заключается в том, что в него дополнительно введены формирователь импульсов, схема установки исходного состояния, расширитель импульсов так, что выход первого компаратора соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом D-триггера, первый вход логического элемента 2И соединен с выходом схемы установки исходного состояния, вход которого соединен с выходом источника питания, и вход расширителя импульсов соединен с выходом второго компаратора напряжения, а выход расширителя импульсов соединен с вторым входом логического элемента 2И, причем второй коммутатор с другой стороны соединен с незамкнутым контактом первого коммутатора и входом второго преобразователя, и входы управления первого и второго коммутатора объединены.The specified technical result is achieved by the fact that in the known automatic reclosing device containing a power source, serially connected terminal "Input", the first converter, normally closed fixed and movable contacts of the first switch, terminal "Output", the second converter connected between the fixed open contact the first switch and the "Common" terminal, the first and second voltage comparator, one input of which is connected to the information output of the first and second converter, respectively, the first and second reference voltage source, the output of which is connected to the other input of the first and second voltage comparator, respectively, logic element 2I , D-flip-flop, the output of which is connected to the control input of the first switch, and the zero setting input is connected to the output of the logic element 2I, a high-frequency current source and the second switch are connected in series on one side, the difference is that additional In addition, a pulse shaper, a circuit for setting the initial state, a pulse expander are introduced so that the output of the first comparator is connected to the input of the pulse shaper, the output of which is connected to the input of the D-flip-flop, the first input of the logic element 2I is connected to the output of the initial state setting circuit, the input of which is connected to the output of the power supply, and the input of the pulse expander is connected to the output of the second voltage comparator, and the output of the pulse expander is connected to the second input of the logic element 2I, and the second switch on the other side is connected to the open contact of the first switch and the input of the second converter, and the control inputs of the first and second switch are combined.

Сущность изобретения заключается в следующем. Устройство автоматического повторного включения АПВ нашло широкое применение в исполнительных устройствах автоматики, в том числе в устройствах сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) на железной дороге. В процессе эксплуатации исполнительных устройств автоматики возможны разного рода воздействия, приводящие к временному появлению короткого замыкания в цепи питания, например, схлест проводов, замыкание пучков изолированных проводов и др. Цепь питания при таком роде замыканий способна к самовосстановлению до прибытия на место ремонтного персонала.The essence of the invention is as follows. The automatic reclosing device for automatic reclosing has found wide application in automation executive devices, including signaling, centralization and blocking devices (STS) on the railway. During the operation of automation actuators, various kinds of influences are possible, leading to a temporary appearance of a short circuit in the power circuit, for example, a splash of wires, shorting of bundles of insulated wires, etc. The power circuit with this type of short circuit is capable of self-healing before the arrival of the repair personnel.

Устройство АПВ состоит из силовой части, которая выполняет коммутацию рабочего тока нагрузки и преобразование тока в выпрямленное напряжение, и низковольтной части - схемы управления коммутаторами, которая питается от отдельного источника питания. Устройство АПВ клеммами «Вход» и «Общий», а также источник питания подключают к выходной обмотке понижающего трансформатора (генератора напряжения). На первичную обмотку трансформатора подается напряжения со стороны сети электроснабжения. Клеммы «Выход» и «Общий» соединены с нагрузкой (исполнительным устройством автоматики) цепью питания.The automatic reclosure device consists of a power section that commutes the operating load current and converts the current into a rectified voltage, and a low-voltage section - the switch control circuit, which is powered from a separate power source. The AR device is connected to the output winding of the step-down transformer (voltage generator) using the “Input” and “Common” terminals, as well as the power source. The primary winding of the transformer is supplied with voltage from the side of the power supply network. Terminals "Output" and "Common" are connected to the load (automatic actuator) by the power supply circuit.

Нагрузкой устройств АПВ могут быть электродвигатели для перевода стрелок, кодовые путевые трансмиттеры и т.д. (см., например, Сороко В.И., Фотькина Ж.В. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: Справочник в 4 кн. Кн. 1. - 4-е изд. - М: НПФ "Планета". 2013 - 1060 с.). При включении электродвигателя в цепи питания возникает переходной процесс пускового тока. Пусковой ток в начале переходного процесса превышает рабочий в 4-8 раз. Значительный пусковой ток имеют также лампы накаливания и высокого давления. Начальная амплитуда тока и время переходного процесса зависят от характера нагрузки.The load of automatic reclosing devices can be electric motors for switching points, coded path transmitters, etc. (see, for example, Soroko V.I., Fotkina Zh.V. Equipment for railway automation and telemechanics: Handbook in 4 books. Book 1. - 4th ed. - M: NPF "Planet". 2013 - 1060 p. .). When the electric motor is turned on, a transient inrush current occurs in the power supply circuit. The starting current at the beginning of the transient process exceeds the operating current by 4-8 times. Incandescent and high pressure lamps also have a significant starting current. The initial amplitude of the current and the time of the transient process depend on the nature of the load.

В прототипе нагрузкой устройства АПВ являются обмотки реле, трансформаторов и др. Активное сопротивление обмоток реле значительно превышает активное сопротивление обмоток двигателей. Напряжение на обмотки реле устройств СЦБ подается в разные моменты времени, поэтому пусковые токи незначительны.In the prototype, the load of the automatic reclosure device is the windings of the relay, transformers, etc. The active resistance of the relay windings significantly exceeds the active resistance of the motor windings. The voltage on the relay coils of the signaling system devices is supplied at different times, therefore the inrush currents are insignificant.

Переходной процесс пускового тока Iпп возникает также при присоединении к сети электроснабжения или при восстановлении исходного состояния устройства АПВ после самоустранения короткого замыкания (см. фиг. 2а). По истечении времени переходного процесса τпп ток нагрузки уменьшается до рабочей величины Iраб.The transient process of the inrush current I pp also occurs when connecting to the power supply network or when restoring the initial state of the automatic reclosing device after self-elimination of the short circuit (see Fig. 2a). After the transient time τ PP , the load current decreases to the operating value I work .

Напряжение на информационном выходе преобразователя 1 «переменный ток - выпрямленное напряжение» Uп1 пропорционально изменению тока.The voltage at the information output of the converter 1 "alternating current - rectified voltage" U p1 is proportional to the change in current.

При возникновении переходного процесса пусковой ток Iпп резко увеличивается. Напряжение Uп1 превысит установленное опорное напряжение Uоп1 первого компаратора 6 и компаратор сработает (см. фиг. 2д). Переключение компаратора вызовет ложное защитное отключение на короткое замыкание. Для защиты от ложного срабатывания в предлагаемое устройство вводится расширитель импульсов 15. Расширитель импульсов (см., например, Зельдин Е.А. Импульсные устройства на микросхемах. - М.: Радио и связь, 1991 - с. 60, 61, 73) запускается импульсом второго компаратора 11 τзад с отрицательным перепадом напряжения (см. фиг. 2з) и позволяет не прерывать питание нагрузки на период переходного процесса. Длительность расширенного импульса τр (см. фиг. 2и) задают предварительно, его величина больше или равна длительности переходного процесса τпп. Расширенный импульс запрещает импульсам формирователя 8 (см., например, Зельдин Е.А. Импульсные устройства на микросхемах. - М.: Радио и связь, 1991 - с. 47, 59-65), полученным по передним фронтам импульсов с выхода первого компаратора 6, переключать D-триггер 14 (см. фиг. 2д, е).When a transient occurs, the starting current I pp increases sharply. Voltage U n1 exceeds the reference voltage U the comparator OP1 of the first comparator 6 and the work (see. FIG. 2d). Switching the comparator will cause a false short circuit trip. To protect against false triggering, a pulse expander 15 is introduced into the proposed device. Pulse expander (see, for example, EA Zeldin, Pulse devices on microcircuits. - M .: Radio and communication, 1991 - p. 60, 61, 73) is launched pulse of the second comparator 11 τ back with a negative voltage drop (see Fig. 2h) and allows not to interrupt the power supply to the load for the period of the transient process. The duration of the extended pulse τ p (see Fig. 2i) is preset, its value is greater than or equal to the duration of the transient process τ pn . The extended pulse prohibits the pulses of the shaper 8 (see, for example, Zeldin E.A. 6, switch the D-flip-flop 14 (see Fig. 2e, f).

В процессе эксплуатации устройства АПВ возможны отключения в сети электроснабжения. После восстановления электроснабжения постоянное напряжение источника питания 7 поступает на схему установки исходного состояния 9, которая формирует импульс установки нуля для D-триггера (см., например, Зельдин Е.А. Импульсные устройства на микросхемах. - М.: Радио и связь, 1991 - с. 50-57). Установленный логический ноль на выходе D-триггера обеспечивает соединение нагрузки через контакты коммутатора 2 с генератором напряжения.During the operation of the automatic reclosure device, power outages are possible. After the restoration of the power supply, the constant voltage of the power supply 7 is fed to the circuit for setting the initial state 9, which forms a zero setting pulse for the D-flip-flop (see, for example, Zeldin E.A. Pulse devices on microcircuits. - M .: Radio and communication, 1991 - p. 50-57). The set logic zero at the output of the D-flip-flop provides the connection of the load through the contacts of the switch 2 with the voltage generator.

На фигуре 1 изображена структурная схема устройства автоматического повторного включения.Figure 1 shows a block diagram of an automatic reclosing device.

На фигуре 2 показаны эпюры тока и напряжений работы устройства. На фиг. 2а,б) сплошными линиями показаны ток IВыход и напряжение UВыход на клемме «Выход». Пунктирными линиями показаны двухполупериодные выпрямленные напряжения Uп1 и Uп2 на информационных выходах первого 1 и второго 10 преобразователей, совместимые по уровню с сигналами структурных блоков устройства.Figure 2 shows the diagrams of the current and voltage of the device. FIG. 2a, b) solid lines show current I Output and voltage U Output at the “Output” terminal. The dotted lines show the full-wave rectified voltages U p1 and U p2 at the information outputs of the first 1 and second 10 converters, which are level compatible with the signals of the structural blocks of the device.

Устройство содержит первый преобразователь 1 «переменный ток -выпрямленное напряжение», первый коммутатор 2, второй коммутатор 3, высокочастотный источник тока 4, первый источник опорного напряжения 5, первый компаратор напряжения 6, низковольтный источник питания 7, формирователь импульсов 8, схему установки исходного состояния 9, второй преобразователь 10 «переменное напряжение - выпрямленное напряжение», второй компаратор напряжения 11, второй источник опорного напряжения 12, логический элемент 13 2И, D-триггер 14, расширитель импульсов 15, клемму «Вход», клемму «Выход», клемму «Общий».The device contains the first converter 1 "alternating current-rectified voltage", the first switch 2, the second switch 3, the high-frequency current source 4, the first reference voltage source 5, the first voltage comparator 6, the low-voltage power supply 7, the pulse shaper 8, the initial state setting circuit 9, the second converter 10 "alternating voltage - rectified voltage", the second voltage comparator 11, the second reference voltage source 12, logic element 13 2I, D-flip-flop 14, pulse expander 15, terminal "Input", terminal "Output", terminal " General".

Сеть электроснабжения понижающего трансформатора, понижающий трансформатор (генератор напряжения), цепь питания нагрузки и нагрузка условно не показаны.The power supply network of the step-down transformer, the step-down transformer (voltage generator), the load supply circuit and the load are not shown conventionally.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В установившемся рабочем режиме устройства переходной процесс и короткое замыкание в цепи питания нагрузки отсутствуют, на устройство подано рабочее напряжение Upaб и протекает рабочий ток Iраб (см. фиг. 2а, б). На выходе первого компаратора 6 присутствует уровень логического нуля. На выходе второго компаратора 11, формирователя импульсов 8, схемы установки исходного состояния 9, расширителя импульсов 15, логического элемента 2И 13 присутствует уровень логической единицы (см. фиг. 2 г, д, е, з, и в интервалах времени t6-t7 и t13-t на фиг. 2а). Логические уровни исходного состояния закладываются на этапе схемной реализации перечисленных структурных блоков. На информационном входе D-триггера 14 постоянно присутствует уровень логической единицы. Логический уровень на выходе D-триггера при включении имеет неопределенное состояние.The device operates as follows. In the steady-state operating mode of the device, the transient process and short circuit in the load supply circuit are absent, the operating voltage U pa is applied to the device and the operating current I slave flows (see Fig. 2a, b). At the output of the first comparator 6 there is a logic zero level. At the output of the second comparator 11, the pulse shaper 8, the circuit for setting the initial state 9, the pulse expander 15, the logic element 2I 13, there is a logical unit level (see Fig. 2 d, e, f, h, and in the time intervals t6-t7 and t13-t in Fig.2a). The logical levels of the initial state are laid down at the stage of the schematic implementation of the listed structural blocks. At the information input of the D-flip-flop 14, the level of a logical unit is constantly present. The logic level at the output of the D-flip-flop when turned on has an undefined state.

В момент времени t1 подключают устройство АПВ к сети электроснабжения (генератора напряжения). Включается источник питания Еп 7 (см. фиг. 2в). Постоянное напряжение подается на схему установки исходного состояния 9 D-триггера 14, которая по переднему фронту напряжения Еп формирует импульс с отрицательным перепадом напряжения Uусn длительностью τуст (см. фиг. 2г). Импульс τуст поступает на первый вход логического элемента 2И 13 и далее на вход установки нуля D-триггера 14. На выходе D-триггера в момент времени устанавливается логический ноль (см. напряжение Uтр на фиг. 2ж). Логический ноль подается на входы управления коммутаторов 2 и 3. Контакты коммутатора 2 остаются в нормально замкнутом состоянии, а коммутатора 3 в нормально разомкнутом состоянии.At time t1, the automatic reclosure device is connected to the power supply network (voltage generator). The power supply E n 7 is turned on (see Fig. 2c). A constant voltage is supplied to the circuit for setting the initial state 9 of the D-flip-flop 14, which, along the leading edge of the voltage E p, forms a pulse with a negative voltage drop U usn of duration τ set (see Fig. 2d). The pulse τ mouth is fed to the first input of the logic element 2I 13 and then to the input of setting the zero of the D-flip-flop 14. At the output of the D-flip-flop at the moment of time, a logical zero is set (see voltage U tr in Fig. 2g). A logical zero is applied to the control inputs of switches 2 and 3. The contacts of switch 2 remain in the normally closed state, and of switch 3 in the normally open state.

Одновременно в цепи питания нагрузки возникает переходной процесс пускового тока Iпп длительностью τпп. В преобразователе 1 переменный ток нагрузки преобразуется в двухполупериодное выпрямленное напряжение Uп1 на информационном выходе (на фиг. 2а показано пунктирной линией), пропорциональное току нагрузки на выходе устройства АПВ IВыход. Выпрямленное напряжение поступает на один вход первого компаратора 6. На второй вход поступает напряжение Uоп1 источника опорного напряжения 5. При достижении напряжения Uп1 на информационном выходе первого преобразователя опорного напряжения Uоп1, срабатывает первый компаратор 6 и на его выходе напряжение Uк1 увеличивается скачком до уровня логической единицы (см. фиг. 2д). По переднему фронту напряжения компаратора Uк1 формирователь импульсов 8 за время переходного процесса формирует серию импульсов с отрицательным перепадом напряжения длительностью τф (см. интервал времени t1-t2 на фиг. 2е).At the same time, a transient inrush current I occurs in the load supply circuitnn duration τnn... In converter 1, the alternating load current is converted into a full-wave rectified voltage Un1 at the information output (in Fig.2a shown with a dashed line), proportional to the load current at the output of the automatic reclosing device IExit... The rectified voltage is supplied to one input of the first comparator 6. The voltage U is supplied to the second inputop1 reference voltage source 5. Upon reaching the voltage Un1 at the information output of the first reference voltage converter Uop1, the first comparator 6 is triggered and at its output the voltage Uk1 increases in a jump to the level of a logical unit (see Fig. 2e). On the leading edge of the comparator voltage Uk1 pulse shaper 8 during the transient process generates a series of pulses with a negative voltage drop of duration τf (see the time interval t1-t2 in Fig. 2e).

Импульса τф поступает на вход D-триггера, который срабатывает по заднему фронту импульса. Длительность импульса выбирают из условия τ>τуст. На выходе D-триггера устанавливается логическая единица, которая поступает на входы управления коммутаторов 2 и 3 (см. фиг. 2ж) и переключает их. Через время задержки τзад переключения коммутатора 2 (см. интервал времени t2-t3 на фиг. 2а) к клемме «Выход» подключается второй преобразователь 10 и высокочастотный источник тока 4 через замкнутые контакты второго коммутатора 3. Второй преобразователь 10 преобразует высокочастотное переменное напряжение в выпрямленное двухполупериодное напряжение Uп2 на информационном выходе, амплитуда которого пропорциональна изменению напряжения в цепи питания Uц и нагрузки Uн (см. фиг. 2б). Поскольку в цепи питания нагрузки отсутствует короткое замыкание, то ток высокочастотного источника тока 4 Iит создает падение напряжения в цепи питания Uц и в нагрузке Uн. Сумма напряжений Uц+Uн подается на вход второго преобразователя 10. С выхода преобразователя 10 суммарное напряжение поступает на один вход компаратора 11, на второй вход которого поступает опорное напряжения Uоп2 второго источника опорного напряжения 12. В момент времени t4 сумма напряжений Uц+Uн становится больше опорного напряжения Uoп2. Второй компаратор 11 срабатывает и на его выходе уровень логической единицы сменяется на уровень логического нуля (см. фиг. 2з).Pulse τ f arrives at the input of the D-flip-flop, which is triggered by the trailing edge of the pulse. The pulse duration is selected from the condition τ> τ set . At the output of the D-flip-flop, a logical unit is set, which is fed to the control inputs of switches 2 and 3 (see Fig. 2g) and switches them. After a delay time τ back of the switching of the switch 2 (see the time interval t2-t3 in Fig. 2a), the second converter 10 and the high-frequency current source 4 are connected to the “Output” terminal through the closed contacts of the second switch 3. The second converter 10 converts the high-frequency alternating voltage into rectified full-wave voltage U p2 at the information output, the amplitude of which is proportional to the change in voltage in the supply circuit U c and load U n (see Fig. 2b). Since there is no short circuit in the load supply circuit, the current of the high-frequency current source 4 I it creates a voltage drop in the supply circuit U c and in the load U n . The sum of the voltages U c + U n is fed to the input of the second converter 10. From the output of the converter 10, the total voltage is fed to one input of the comparator 11, to the second input of which the reference voltage U op2 of the second reference voltage source 12 is supplied. At time t4, the sum of the voltages U c + U n becomes more than the reference voltage U oп2 . The second comparator 11 is triggered and at its output the level of the logical unit is changed to the level of logical zero (see Fig. 2h).

По отрицательному перепаду выходного напряжения второго компаратора 11 расширитель импульсов 15 формирует импульс с отрицательным перепадом напряжения длительностью τр (см. фиг. 2и). Длительность импульса τр выбирают такой, чтобы за время его действия переходной процесс длительностью τпп закончился. Импульс расширителя поступает на второй вход логического элемента 2И 13, далее на вход установки нуля D-триггера 14 и удерживает уровень логического нуля на его выходе. Контакты коммутаторов 2 и 3 через время задержки τзад возвращаются в исходное состояние в момент времени t5 и ток переходного процесса Iпп протекает через нагрузку. Время срабатывания τср, необходимое для достижения суммы напряжений Uц+Uн опорного напряжения Uоп2 зависит от величины текущей фазы высокочастотного тока Iит в момент времени t3.According to the negative drop in the output voltage of the second comparator 11, the pulse expander 15 forms a pulse with a negative drop in voltage of duration τ p (see Fig. 2i). The pulse duration τ p is chosen such that during the time of its action the transient process with the duration τ pp ends. The expander pulse is fed to the second input of the logic element 2I 13, then to the input of setting the zero of the D-flip-flop 14 and holds the logic zero level at its output. The contacts of switches 2 and 3 after a delay time τ back return to their original state at time t5 and the transient current I pp flows through the load. The response time τ cf required to achieve the sum of voltages U c + U n of the reference voltage U op2 depends on the value of the current phase of the high-frequency current I um at time t3.

За время действия импульса τр переключение D-триггера импульсами формирователя 8 не происходит. По окончании переходного процесса в момент времени t6 в цепи питания устанавливается рабочий ток Iраб и рабочее напряжение Upa6. Этот режим сохраняется до появления короткого замыкания в цепи питания нагрузки в момент времени t7, или до появления следующего переходного процесса при включении электродвигателя, или при перебоях в электроснабжении.During the duration of the pulse τ p, switching of the D-flip-flop by the pulses of the shaper 8 does not occur. At the end of the transient at time t6, the operating current I slave and the operating voltage U pa6 are set in the power supply circuit. This mode remains until a short circuit appears in the load supply circuit at time t7, or until the next transient occurs when the motor is turned on, or during power outages.

При коротком замыкании в цепи питания нагрузки (см. фиг. 2а длительность импульса короткого замыкания τкз в интервале времени t7-t11), при включении электродвигателя в процессе работы устройства или при перебоях в электроснабжении работа устройства повторяет всю перечисленную выше последовательности формирования управляющих сигналов и коммутаций тока нагрузки IВыход и тока Iит высокочастотного источника тока 4. При этом цикл работы устройства в моменты времени t1-t7 повторяется в цикле работы в моменты времени t7-t13.If a short circuit in the load supply circuit (see. Fig. 2a pulse duration short circuit τ kOe in the time interval t7-t11), when the electric motor during operation or when power failure device operation repeats all listed above sequence of control signals and switching load current I Output and current I it high-frequency current source 4. In this case, the cycle of the device at times t1-t7 is repeated in the cycle of work at times t7-t13.

Таким образом, технический результат - защита устройства от ложного срабатывания, вызванного большими пусковыми токами при автоматическом повторном включении после самоустранения короткого замыкания в цепи питания нагрузки и автоматическая установка исходного состояния схемы управления после подачи на устройство питания со стороны сети электроснабжения, достигнут.Thus, the technical result - protection of the device from false triggering caused by large inrush currents during automatic restart after self-elimination of a short circuit in the load supply circuit and automatic setting of the initial state of the control circuit after being supplied to the device from the power supply network side, have been achieved.

Claims (1)

Устройство автоматического повторного включения, содержащее источник питания, последовательно соединенные клемму «Вход», первый преобразователь, нормально замкнутые неподвижный и подвижный контакты первого коммутатора, клемму «Выход», второй преобразователь, включенный между неподвижным разомкнутым контактом первого коммутатора и клеммой «Общий», первый и второй компаратор напряжения, один вход которого соединен с информационным выходом первого и второго преобразователя соответственно, первый и второй источник опорного напряжения, выход которого соединен с другим входом первого и второго компаратора напряжения соответственно, логический элемент 2И, D-триггер, выход которого соединен с входом управления первого коммутатора, а вход установки нуля соединен с выходом логического элемента 2И, последовательно соединенные высокочастотный источник тока и второй коммутатор с одной стороны, отличающееся тем, что в него дополнительно введены формирователь импульсов, схема установки исходного состояния, расширитель импульсов так, что выход первого компаратора соединен с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом D-триггера, первый вход логического элемента 2И соединен с выходом схемы установки исходного состояния, вход которого соединен с выходом источника питания, и вход расширителя импульсов соединен с выходом второго компаратора напряжения, а выход расширителя импульсов соединен с вторым входом логического элемента 2И, причем второй коммутатор с другой стороны соединен с незамкнутым контактом первого коммутатора и входом второго преобразователя, и входы управления первого и второго коммутатора объединены.An automatic reclosing device containing a power source connected in series with the Input terminal, the first converter, normally closed fixed and movable contacts of the first switch, the Output terminal, the second converter connected between the fixed open contact of the first switch and the Common terminal, the first and a second voltage comparator, one input of which is connected to the information output of the first and second converters, respectively, the first and second reference voltage sources, the output of which is connected to the other input of the first and second voltage comparators, respectively, a logic element 2I, D-flip-flop, the output of which is connected to the control input of the first switch, and the zero setting input is connected to the output of the logic element 2I, a high-frequency current source and the second switch connected in series on one side, characterized in that a pulse shaper is additionally introduced into it, a circuit for setting the initial state pulse expander so that the output of the first comparator is connected to the input of the pulse shaper, the output of which is connected to the input of the D-flip-flop, the first input of the logic element 2I is connected to the output of the initial state setting circuit, the input of which is connected to the output of the power supply, and the input of the pulse expander connected to the output of the second voltage comparator, and the output of the pulse expander is connected to the second input of the logic element 2I, and the second switch on the other side is connected to the open contact of the first switch and the input of the second converter, and the control inputs of the first and second switch are combined.
RU2020138935A 2020-11-25 2020-11-25 Automatic re-activation device RU2761987C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138935A RU2761987C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Automatic re-activation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020138935A RU2761987C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Automatic re-activation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761987C1 true RU2761987C1 (en) 2021-12-14

Family

ID=79175256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020138935A RU2761987C1 (en) 2020-11-25 2020-11-25 Automatic re-activation device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761987C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011484A (en) * 1976-02-23 1977-03-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Undervoltage release with electrical reset for circuit breaker
US5097379A (en) * 1988-05-17 1992-03-17 Walton John F Automatic or manual circuit restoration apparatus after a prescribed time delay
RU2183894C2 (en) * 2000-05-30 2002-06-20 Ульяновский государственный технический университет Gear for automatic reclosing
RU2272347C1 (en) * 2004-12-03 2006-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Automatic reclosure device
RU2706332C1 (en) * 2019-03-11 2019-11-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Automatic reclosing device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011484A (en) * 1976-02-23 1977-03-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Undervoltage release with electrical reset for circuit breaker
US5097379A (en) * 1988-05-17 1992-03-17 Walton John F Automatic or manual circuit restoration apparatus after a prescribed time delay
RU2183894C2 (en) * 2000-05-30 2002-06-20 Ульяновский государственный технический университет Gear for automatic reclosing
RU2272347C1 (en) * 2004-12-03 2006-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Automatic reclosure device
RU2706332C1 (en) * 2019-03-11 2019-11-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Automatic reclosing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107086605B (en) Black start method for zero start boosting of power grids
GB2178255A (en) Solid state power controller with leakage current shunt circuit
RU2761987C1 (en) Automatic re-activation device
Solangi et al. Selective coordination of GaN-based solid state circuit breakers
CN214410949U (en) Phase-shifting transformer, voltage conversion system and frequency conversion system
Savaliya et al. Comparative analysis and coordination study of bi-directional Z-source breaker with reclosing capabilities
RU2706332C1 (en) Automatic reclosing device
CN100583588C (en) Circuit arrangement for quick disconnection of low-voltage power switches
RU2629958C1 (en) Device for current protection of electrical installation
CN104393578A (en) Circuit breaker closing control circuit
RU2159980C1 (en) Method and device for directional overcurrent protection of two parallel lines in three-phase electrical installation
RU2686081C1 (en) Device for adaptive current cutoff of electric motors
RU2792285C1 (en) Method of protection of power line from magnetizing current surges at power transformer
RU238076U1 (en) Overcurrent protection device
RU2281604C1 (en) Transformer-load thyristor switch
US1966810A (en) Electric current rectifying system
CN206461530U (en) Commutation circuit, power converter, and arrangement with a power converter
RU75787U1 (en) HYBRID DC COMMUNICATION DEVICE
RU1802894C (en) Device for automatic reclosing of converter
RU2400004C1 (en) Device for protection of three-phase electric motor against open-phase mode
RU61479U1 (en) DEVICE FOR MAXIMUM CURRENT PROTECTION IN ELECTRICAL NETWORKS OF THREE-PHASE AC
SU1034111A1 (en) Device for three-phase automatic reclosing
SU1356035A1 (en) Current pulse relay
RU102843U1 (en) TRANSVERSE CAPACITY COMPENSATION DEVICE
RU1797172C (en) Outdoor lighting network