Устройство для защиты электроустановки

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ, содержащее измери тельньй блок, электромагнитное реле с двумя полуобмотками, зашунтирован ,ными стабилитронами, первые два П-р-г - и р-п-р-транзистора, эмиттеры которых соединены соответственно с катодом и анодом основного стабилитрона , базы через смещающие резисторы - с выходом измерительного блока и полюсами источника питания, а коллекторы - соответственно с катодом одного и анодом другогЬ разделительных диодов, вторые два n-p-h- и .р-п-р-транзистора, между базами и эмиттерами которых включены диоды, четыре балластных резистора, каждые два из которых соединены между собой последовательно и подключены к соответствукяцим полюсам источника питания , отличающее с. я тем. что, с целью повьшения надежности путем снижения времени возврата устройства , первый п-р-пи второй р-п-р-транзисторы включены последовательно с балластными резисторами, коллекторы первого р-п-ри второго ti-р-п-транзисторов через полуобмотки реле подключены к общей точке соответствующей пары балластных реэисто ров, причем эмиттеры вторых п-р-пи р-п-р-транзисторов подключены соответственно к катоду и аноду основного стабилитрона,-а база каждого из них соединена через вновь введенный токозадающий резистор с соответствующим упомянутым разделительным диодом. 2. Устройство по п.1, отли«Л чающееся тем, что, с целью с уменьшения потребления электроэнергии, в него дополнительно введены два стабилитрона , четыре разделительных диода и два токозадакидих резистора, каждый из которых включен между соответствующей базой первых двух п-р-пи 00 р-п-р-транзисторов и общей точкой смещающих их резисторов, причем общая 00 00 точка смещакщих и токозадающих резисторов каждого из однотипньсх транзис торов соединена через вновь введенные разделительные диоды с одним из вьшодов дополнительного стабилитрона, подключенного вторым выводом к эмиттерам упомянутых транзисторов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК..Я0.„1138 0 A

ФШ Н 02 Н 3/00; Н 01 Н 83/16., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlG ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3538502/24-07 (22) 10.01. 83 (46) 07. 02. 85. Бюл. ¹ 5 (72) С.Х.Ахметзянов и В.И.Антонов (71) Чебоксарский электроаппаратный завод и Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 9 15156, кл. Н 02 Н 3/08, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 803069, кл. Н 02 Н 3/00, 198 1. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ

ЗЛЕКТРОУСТАНОВКИ, содержащее измерительный блок, электромагнитное реле с двумя полуобмотками, зашунтирован„ными стабилитронами, первые два

П-p-h- и р-п-р-транзистора, эмиттеры которых соединены соответственно с катодом и анодом основного стабилитрона, базы через смещающие резисторы — с выходом измерительного блока и полюсами источника питания, а коллекторы — соответственно с катодом одного и анодом другого разделительных диодов, вторые два и-р-и- и ,р-п-р-транзистора, между базами и эмиттерами которых включены диоды, четыре балластных резистора, каждые два из которых соединены между собой последовательно и подключены к соответствующим полюсам источника питания, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью повьппения надежности путем снижения времени возврата устройства, первый и -р-и- и второй р-и-р-транзисторы включены последовательно с балластными резисторами, коллекторы первого p-n-p- и второго и-р-и-транзисторов через полуобмотки реле подключены к общей точке соответствующей пары балластных резисторов, причем эмиттеры вторых и-р-пи р-и-р-транзисторов подключены соответственно к катоду и аноду основного стабилитрона,.а база каждого из них соединена через вновь введенный токоэадающий резистор с соответствующим

Ф упомянутым разделительным диодом. щ

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потребления электроэнергии, С в него дополнительно введены два стабилитрона, четыре разделительных дио- Я да и два токозадающих резистора, каждый иэ которых включен между соответ- ствующей базой первых двух h-p-П- и р-h-p-транзисторов и общей точкой смещающих их резисторов, причем общая точка смещающих и токозадающих резисторов каждого из однотипных транзисторов соединена через вновь введенные ,разделительные диады с одним из выводов дополнительного стабилитрона, подключенного вторым выводом к эмиттерам упомянутьгк транзисторов.

1 11388

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительных органов реле тока и напряжения, реле направления мощности н т.д. 5

Известно устройство для защиты электроустановки, выходной каскад ко-, торого содержит электромагнитное реле, включенное последовательно с транзистором типа р-р-и; стабилитрон, 10 подключеннья к положительному полюсу источника питания через первые два, а к отрицательному полюсу через третий балластные резисторы, и измерительный блок 1,3. II 5

После срабатывания устройства его потребление значительно возрастает.

) Ъ и, кроме того, нарушается электрическая симметрия выходного сигнала. Зто приводит к понижению помехоустойчи- 20 вости устройства в целом.

Известно устройство для защиты электроустановок, выходной каскад ко" торого содержит первые два. h-p-n- 25 и р-и-p-транзистора эмнттеры которых

l подсоединены соответственно к катоду и аноду основного стабилитрона, коллекторы — соответственно к катоду первого и аноду второго разделительных диодов„ а базы через первые два смещающих резистора подсоединены к выходу измерительного блока и через

-вторые два смещающих резистора -, соответственно к положительному и от35 рицательному полюсам источника питания, четыре балластных резистора, первый и четвертый из которых подключены соответственно к-положительному и отрицательному полюсам источника 40

1 ййтания вторые два и-р-п- и р-п-р-." транзистора и электромагнитное реле с двумя полуобмотками, эашунтированными стабилитроном (23.

Однако выходной каскад известного "5 устройства обеспечивает лишь неизменность величины нагрузки, оказываемой им на источник питанйя. Хотя потребление устройства в этом случае определяется потреблением измерительного 50 блока, но в условиях эксплуатации, сопровождающейся широким изменением .напряжения источника питания, оно остается значительным. Другой недоста- . ток устройства заключается в том,что Я возврат электромагнитного реле достигается шунтированием его обмотки открытым транзистором, вследствие чего

?0 его время возврата недопустимо велико °

Целью изобретения являетс повыше"

r ние надежности путем снижения времени возврата устройства и снижение потребления -лектроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты электроустановки, содержащем измерительный блок, электромагнитное реле с двумя полуобмотками, зашунтированными стабилитронами, первые два п-р-и- и р-п-р-транзистора, эмиттеры которых соединены соответственно с катодом и анодом основного стабилитрона,базы через смещающие резисторы — с выходом измерительного блока и полюсами источника питания, а коллекторысоответственно с катодом одного и анодом другого разделительных диодов, вторые два и-р-и- и р-и-ртранзистора, между базами и эмиттерами которых включены диоды, четыре

t балластных резистора, каждые два из которых соединены между собой последовательно .и подключены к соответствующим полюсам источника питания, первый и-р-и- и второй Р -п-р-транзисторы включены последовательно с балластными резисторами, коллекторы .первого р-и-р- и второго и-p-и -транзисторов через полуобмотки реле подключены к общей точке соответствующей пары балластных резисторов, причем эмиттеры вторых B p-h u р-n-p-транзисторов подключены соот-. ветственно к катоду и аноду основного стабилитрона, а база каждого из них соединена через вновь введенный токозадающнй резистор с соответствующим разделительным диодом.

Кроме того, в устройство дополнительно введены два стабилитрона, четыре разделительных диода и два токозадающих резистора, каждый иэ которых включен между соответствующей базой первых двух и-р-и- и

)-n-р-транзисторов и общей точкой смещающих их резисторов, причем общая точка смещающих и токоэадающих резис

I торов каждого из однотипных транзисторов соединена через вновь введенные разделительные диоды с одним иэ выводов дополнительного стабилитрона, подключенного вторым выводом к эмиттерам транзисторов.

Благодаря последнему ток, потребляемый устройством, поддерживается зисторов выполнены на резисторах

30-33.

В условиях эксплуатапии напряжение источника питания может изменяться в широких пределах (например, снижение напряжения аккумуляторной батареи при ее рабочем разряде). Правильная работа измерительного блока

1 в указанных условиях обеспечивается надлежащим выбором режима стабилитрона 8. Это достигается тем, что сопро-! тивление балластных резисторов 15 и

18 выбирается из условия работы устройства при минимально возможном уровне напряжения источника питания.

Одновременно с этим сопротивления резисторов 30-33 рассчитываются таким образом, чтобы в jjcJIQBHHx c минимальным напряжением питания транзисторы 6,?, 13, 14 работали в ключевом режиме. Поэтому при минимальном напряжении питании диоды 2225 закрыты и работу устройства можно рассматривать без учета их влияния.

Примем в качестве блока 1 измерительный орган тока. Если контролируемый ток на входе блока 1 недостаточно велик, потенциал выхода близок к потенциалу катода основного стабилитрона 8. При этом каждый из;транзисторов 6 и 14 открыт таком, протекающим по соответствующему смещающему резистору 30 и 33, соединяющему его базу с одним из полюсов источника 19 питания. Так как TGK смещения транзистора 13 в этом случае полностью отводится в коллекторную цепь транзистора 6, а потенциал базы транзистора 7 оказывается выше, чем потенциал его эмиттера, то они оба закрыты, и полусбмотки 2 и 3 реле отключены от источника питания.

Потребляемый устройством ток в основном протекает по цепи, содержащей первые два балластных резистора 15 и

16, первый транзистор 6, измерительный блок 1, второй транзистор 14 и два балластных резистора !7 и 18.

В сущности указанный ток необходим лишь для сохранения работоспособности измерительного блока 1, поэтому его уровень полностью определяется по-, треблением блока 1.

При срабатывании устройства потен-, циал выхода измерительного блока 1 скачком понижается до потенциала ано да основного стабилитрона 8. Это при.водит к перераспределению потенциалов

3 1138870 практически неизменным при изменении напряжения источника питания.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство для защиты электроустановки содержит измерительный блок

1, электромагнитное реле с двумя по-. луобмотками 2-и 3, зашунтированными стабилитронами 4 и 5, первые два n-p-и- и p-n-р-транзистора 6 и 7, 1О эмиттеры которых соединены соответственно с катодом и анодом основно- .. го стабилитрона 8, а их базы через смещающие резисторы 9 и 10 — с выхо- дом измерительного блока 1, а кол- 15 ,лекторы — соответственно с катодом и, анодом разделительных диодов 11 и

12, вторые два п-р-.ь- и р-и-р-транзистора 13 и 14, эмиттеры которых соединены соответственно с катодом и

laнодом основного стабилитрона 8, четыре балластных резистора 15, 18, каждые два из которых соединены между собой последовательно и подключены к соответствующим полюсам источника 25

19 питания, дополнительные два етаби литрона 20 и 21, четыре разделительных диода 22-25 и четыре токозадающих резистора 26-29 °

Первый 6 и второй 14 транзисторы ЗО включены последовательно с парами балластных резисторов 15, 16 и 17, 18 соответственно. Коллекторы первого 7 р-и-р- и второго 13 h-p-ь-транзисторов через полуобмотки 3 и 2 pe- З5 ле подсоединены к общим точкам соответствующих пар балластных резисторов 17, i8 и 15,16. Базы каждого из вторых транзисторов 13 и 14 соединены токозадающими резисторами 28 и 29 40 с соответствукнцими разделительными диодами 11 и 12. Токозадающие резисторы 26 и 27 включены между соответ ствующей базой первых двух h-р-и- и р-и-р-транзисторов 6 и 7 и общей точ-45 кой смещающих их резисторов. Общая точка смещающих и токозадающих резисторов .n-p-и-транзисторов 6 и 13 сое-.. динена разделительными диодами 23 и22 с дополнительным стабилитроном 20, О а общая точка транзисторов 7 и 14 разделительными диодами 24 и 25 — с дополнительным стабилитроном 21. Вторые выводы дополнительных стабилитронов 20 и 21 подключены соответст-.у венно к эмнттерам и-р-и-транзисторов

6 и 13 и р-л-р-транзисторов 7 и 14 соответственно. Цепи смещения тран1338870 в .схеме устройства. В результате транзистор 6 закроется, вызывая тем самым отпирание транзистора 13. Аналогично ведут себя и транзисторы нижней половины схемы устройства: отпи- 5 рается транзистор 7 и запирается транзистор 14. Обе полуобмотки 2 и 3 реле оказываются под напряжением, реле быстро срабатывает.

Основная часть тока, потребляемого устройством, протекает в этом случае по цепи, состоящей из балластного резистора 15, первой полуобмотки 2 реле, транзистора 13, измерительного органа 1 (и стабилитрона 8), 15 транзистора 7, второй полуобмотки 3 реле 3 и балластного резистора 18.

Очевидно, что его величина должна быть достаточной для поддержания работоспособности измерительного органа 20

1 и приведения в действие реле. Так как указанные органы в устройстве включены последовательно, то уровень этого тока принимается равным большему из токов срабатывания реле и потребления измерительным органом 1.

Потребляемая устройством мощность в обоих режимах (до и после срабатывания) одинакова, если активное сопротивление полуобмоток .2 и 3 реле равно сопротивлению балластных резисторов 16 и 17 соответственно. Следовательно предлагаемое устройство не уступает известному по потреблению 3S и при отсутствии стабилитронов 20 и

21, так как обеспечивается при этом неизменность нагрузки на источник питания. При этом предлагаемое устройство обладает новым положительным.40 качеством - время enf возврата значительно ниже.

В известном устройстве возврат реле осуществляется шунтированием каждой из его полуобмоток открытым 4> транзистором, в связи с чем запасенная в них энергия расходуется медленно. Поэтому время возврата реле и всего устройства в целЬм недопустимо велико. Устранение этого недостатка в, M предлагаемом устройстве достигнуто тем, что при нарушении условия его срабатывания полуобмотки 2 и 3 реле полностью отключаются от источника питания с помощью транзисторов 7 и 55

13, и в цепь их разряда вносятся стабилитроны 4 и 5. Ток разряда в полуобмотках 2 и 3 реле интенсивно убывает, причем тем быстрее >чем выше напряжение стабилизации стабилитронов.

Так как устройство рассчитывается с учетом режима с минимальным напряжением питания, то pro потребление при номинальном питании недопустимо велико.

С целью уменьшения потребления электроэнергии при работе с источником питания с изменяющимся со временем эксплуатации напряжением в устройство введены дополнительно два стабилнтрона 20 и 21, четыре разделительных диода 22-25 и четыре токозадающих резистора 26-29. Они вступают в работу при напряжении питания, которое выше минимального допустимого для устройства.

Благодаря введенным элементам потребляемый устройством ток поддерживается неизменным на уровне, необходимом лишь для нормальной работы измерительного блока 1 или срабатывания электромагнитного реле с полуоб" мотками 2 и 3 в широком диапазоне изменения напряжения источника 19 питания.

Устройство в этом случае может находиться в двух состояниях. Первое из них наступает на нижней границе изменения напряжения источника 19 питания, когда все транзисторы 6 и

14, 7 и .13 работают в ключевом режиме, а стабилитроны 20 и 21 не вступили в режим стабилизации. Работа устройства в этом состоянии рассмотрена выше.

Второе состояние устройство обретает при повышении напряжения питания, когда напряжения на стабилитронах

20 и 21 достигают напряжения стабилизации. Отличие в работе устройства в этом случае заключается лишь в том, что в цепь основного тока включается своеобразный стабилизатор тока. При срабатывании устройства его роль играет транзистор 13 (его ток базы поддерживается неизменным с помощью стабилитрона 20 и резистора 28), в противном случае — транзистор 14, а также стабилитрон 21 и резистор 29.

Поэтому изменение напряжения питания практически не вызывает изменения потребляемого устройством тока. Незначительное увеличение потребления устройства при повышении напряжения объясняется увеличением тока смещения транзисторных каскадов.

7 1138870 8

Диоды 22-25 предназначены для раз- Таким образом, достигается повышение вязывания цепей смещения. транзисторов технического совершенства устройства би13, 7и14. защиты и снижение потребляемой мощности.

Составитель Т.Щеголькова

Редактор А.Шишкина Техред И.Астапош Корректор С.Шекмар

Заказ 10700/41 Тираж 620, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4