Устройство для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжений

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВДТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее транзистор , коллекторно-эмигтерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, база подключена через делитель напряжения к плюсовой шине источника питания электроустановки , минусовая шина, которого через конденсатор соединена со средней точкой делителя, отличаю4 sщ е е с я тем, что, с целью повьшения.надежности путем обеспечения защиты при плавном повышениинапряжения , в него введены первый и второй тиристорные оптроны,,конденса- , тор, резистор, диод и подключенные к шйЬам питания цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных резистора и светоизлучателя первого оптрона, а вторая - из последовательно соединенных стабилитрона , элемента НЕ и светоизлучателя второго оптрона, при зтом анод тиристора первого оптрона через диод соединен со средней точкой делителя напряжения, а катод - с минусовой шиной источника питания, анод ти (Л ристора второго оптрона соединен через резистор с положительной шиной питания, а катод - непосредственно с минусовой шиной питания,кроме того. аноды тиристоров соединены друг с другом через конденсатор. f ©-П

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (l9) (11) 4(51) Н 02 Н 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3477618/24-07 (22) 05.08.82 (46) 15.03.85, Бюл. Р 10 (72) В.Г. Вохмянин (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Патент США У 3536984, кл. Н 02 Н 3/20, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 608219, кл. Н 02 Н 3/20, 1974.

3, Авторское свидетельство СССР

N- 792414, кл. Н 02 Н 3/20, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ

ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, база подклюI чена через делитель напряжения к плюсовой шине источника питания электроустановки, минусовая шина. которого через конденсатор соединена со средней точкой делителя, о т л и ч а юЪ щ е е с я тем, что, с целью повышения.надежности путем обеспечения защиты при плавном повышении напряжения, в него введены первый и второй тиристорные оптроны, конденсатор, резистор, диод и подключенные к ш йам питания цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных резистора и светоизлучателя первого оптрона, а вторая - из последовательно соединенных стабилитрона, элемента НЕ и светоизлучателя второго оптрона, при этом анод тиристора первого оптрона через диод соединен со средней точкой делителя напряжения, а катод — с минусо- о вой шиной источника питания, анод тиристора второго оптрона соединен через резистор с положительной шиной питания, а катод — непосредственно с минусовой шиной питания, кроме того, аноды тиристоров соединены друг с другом через конденсатор.

1145402

Изобретение относится к электро" нике, а именно к устройствам для защиты электроустановок от перенапряжений.

Известно устройство для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжений, используемое в преобразовательной технике, которое содержит пятифазный выпрямительный мост, подключенный к источнику пи" !О тания и нагрузке электроустановки, и конденсатор, шунтированный резистс ром, которые подключены к клеммам постоянного тока выпрямительного моста, и защитную аппаратуру j1) . 15

Недостатком известного устройства является то, что по принцину действия (шунтирование конденсатором; источника питания или нагрузки) источник питания и нагрузка должны 20 обладать повышенным динамическим сопротивлением. Кроме того, при большой длительности импульса перенапряжения или наличий пачки коротких . импульсов перенапряжения конденса- 25 тор заряжается примерно до амплитуды перенапряжения и электроустанов-. ка оказывается незащищенной.

Известно также устройство для защиты электроустановки постоянного З0 токй от перенапряжений, содержащее транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, а база подключена через делитель напряжения к плюсовой шине источника питания электроустановки, управляемый вентиль, анод которого подключен к средней точке делителя напряжения, а катод — к минусовой шине депи эпек40 троустановки, и стабилитрон, подклю-. ченный к управляющему электроду вентиля и резистору, включенному последовательно в цепь электроустановки.

При возникновении перенапряжения 45 в цепи электроустановки пробивается стабилитрон и включается управляемый вентиль, который подключает среднюю точку делителя напряжения к минусовой шине цепи электроустановки. 50

Транзистор закрывается и разрывает цепь питания электроустановки. При исчезновении перенапряжения в цепи питания электроустановки управляемый вентиль остается во включенном сос- 55 тоянии, а электроустановка остается отключенной от источника питания.

Для подключения электроустановки к источнику питания необходимо либо выключить источник .питания электроустановки, а затем включить его, либо разорвать цепь нагрузки управляемого вентиля (2), Известное устройство ухудшает стабильность напряжения на электроустановке, так как. последовательно цепи электроустановки включен резистор, в совокупности с сопротивлением электроустановки представляющий делитель напряжения. При изменении сопротивления электроустановки (например, переключении интегральных схем) напряжение на электроустанов-ке изменяется на величину изменения напряжения на резисторе, включенном последовательно цепи электроустановки. Кроме того, устройство имеет недостаточно высокий КПД, так как часть энергии рассеивается на резис- . торе, включенном в цепи электроустановки, н устройство снимает перенапряжение лишь после того, как по- следнее. будет приложено к электроустановке, так как стабилитрон в цепи управляемого вентиля подключен непосредственно к электроустановке. !

Это снижает надежность устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжений, содержащее транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, а базе подключена через делитель напряжения к плюсовой шине источника питания электроустановки, управляемый вентиль, анод которого подключен к средней точке делителя напряжения, а катод — к минусовой шине цепи электроустановки, стабилитрон, конденсатор и RC-цепь, которая включена между минусовой шиной цепи электроустановки и .управляющим электродом управляемого вентиля, стабилитрон включен между средней точкой RC-цепи и плюсовой шиной источника питания электроустановки, а конденсатор включен параллельно управляемому вентилю $3j .

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает защиты электроустановки постоянного тока при плавном повышении питающего напряжения, так как медлен-, ный заряд конденсатора RC-цепи не

11454

На чертеже представлена электри-. ческая схема устройства для защиты, электроустановки постоянного тока от перенапряжений.

Устройство для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжений содержит транзистор 1, коллекторно-эмиттерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, делитель напряжения, состоящий из резисторов 2 и 3, через которые база транзистора 1 сое50

55 вызывает включения управляемого вентиля ° Устройство не обеспечивает так же бесконтак1ного запуска при плавном снижении повышенного питающего напряжения, так к к медленный разряд конденсатора RC-цепи не вызывает выключения. управляемого вентиля. Недостатком является также возможность включения устройства при импульсных перепадах напряжения с одного повы- 10 шенного уровня на другой.

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения защиты при плавном повышении напряжения.

Поставленная цель достигается тем» 15 что в устройство для защиты электроустановк. постоянного тока от перенапряжений, содержащее транзистор, коллекторно-эйиттерный .переход которого включен последовательно в цепь 2О электроустановки, а база подключена через делитель напряжения к плюсовой шине истонника питания электроустановки, минусовая шина которого через конденсатор соединена со средней точ-25 кой делителя, дополнительно введены первый и второй тиристорные оптроны, конденсатор, резистор, диод и под;ключенные к шинам питания цепочки, первая из которых состоит из после- 5б довательно соединенных резистора и светоизлучателя первого оптрона, а вторая — из последовательно соединенных стабилитрона, элемента НЕ и све1 тоизлучателя второго оптрона, при

35 этом анод тиристора первого оптрона через диод соединен со средней точкой делителя напряжения, а катод — с минусовой шиной источника питания, анод тиристора второго оптрона соединен через резистор с поло-. жительной шиной питания, а катод — . непосредственно с минусовой шиной питания, кроме того, аноды тиристоров соединены друг с другом через

45 конденсатор.

Q2 4 динена с плюсовой шиной 4 источника питания, первый тиристорный оптрон 5. второй тиристорный оптрон 6. анод тиристора 7 оптрона 5 через диод 8 соединен со средней точкой делителя напряжения, а катод — с минусовой шиной 9 цепи электроустановки. Тиристор 10 оптрона 6 подключен к шинам пигания через резистор 11. Аноды тиристоров 7 и 10 соединены друг с другом через конденсатор 12..Средняя точка делителя напряжения соединена через конденсатор 13 с,отрицательной шиной 9 питания. К шинам 4 и 9 под; ключена цепочка, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона

14, резистора 15 и светоизлучателя 16 оптрона 5, а также цепочка, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона 17» элемента НЕ 18 и светоизлучателя 19 оптрона 6. При этом напряжения стабилизации стабилитронов 14 и 17 должны выбираться. так, чтобы выполнялось неравенство

4 »UC1 1 f где (ъ

Ю14 стабилизации стабилитрона 14» Ucs g напряжение стабилизации стабилитрона 17. К выходу устройства подключена электроустановка 20.

Устройство для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжения работает следующим образом.

При включении источника питания транзистор 1 открывается положительным напряжением через резисторы 2 и 3 (режим эмиттерного повторителя) и на электроустановку 20 подается напряжение источника питания. При этом благодаря току, что оба стабилитрона выключены, на выходе элемен та НЕ 18 есть сигнал, который протекает по светоузлучателю 19 оптрона 6, обеспечивая включение тиристора 10.

Тиристор 7 оптрона 5 включиться не может, так как по светодиоду 16 этого оптрона ток не протекает.

При повышении напряжения источника питания через стабилитрон 17 начинает протекать ток. С выхода элемента НЕ 18 сигнал не снимается.

Светоизлучатель 19.оптрона 6 обесточивается.

При дальнейшем повышении напряжения (при возникновении перенапряжения) через стабилитрон 14, резистор

15 и светоизлучатель 16 оптрона 5 начинает протекать ток, в результате чего включается тиристор 7 оптро1145402

Составитель Т. Щеголькова

:Редактор И.. Рыбченко Техред А.Ач Корректор А. Тяско

Заказ 1182/39 Тираж 620 Подписное ! ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент",. r. Ужгород, ул. Проектная, 4 на 5. Средняя точка резисторов 2 и

3 соединяется с минусовой шиной 9 источника питания электроустановки.

Транзистор 1 закрывается и отключает электроустановку 20 от источника питания. Одновременно с включением тиристора 7 аптрона 5 разряжается конденсатор 13, совместно с резисторами 2 и 3 образующий Т-.образный фильтр, который на время включения тиристора 7 снимает перенапряжение с базы транзистора 1. В результате импульс перенапряжения на электроустановку 20 не проходит.

Одновременно с включением тиристора 7 оптрона 5 благодаря коммутирующему конденсатору 12 выключается тиристор 10 оптрона 6. При этом диод 8 исключает влияние токов перезаряда конденсатора 12 на базу транзистора 1.

При исчезновении перенапряжения сначала стабилитрон 14, а затем,и стабилитрон 17 выключаются. На выходе,элемента HE 18 появляется сигнал, и по светоизлучателю 19 оптрона 6 начинает протекать ток, при этом включается тиристор 10 оптрона 6.

5 Благодаря конденсатору 12 тиристор 7 оптрона 5 выключается. При этом транзистор 1 открывается и напряжение источника питания подается на электроустановку 20.

Благодаря тому, что напряжения стабилитронов 14 и 17 могут быть подобраны как угодно близко друг к другу, при условии выполнения неравенства (1), может быть обеспечена практически любая релейность характеристики включения/выключения устройства для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжения..

Дальнейшая работа устройства про20 текает аналогично описанному выше.

Предлагаемое устройство обеспечивает надежную защиту электроустановки при любом как импульсном, так и плавном повышении напряжения источ,ника питания.