Устройство защиты от перенапряжений в двухфазной сети переменного тока

 

Использование: в оЬласти электротехники , в частности к системах регулирования электрических величин, может бить применено в устройствах питания рациотехнической аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит регулирующий элемент , состоящий из четырех диодов и проходного транзистора, защитный конденсатор , датчик, вспомогательный выпрямитель , пороговый элемент, диодный мост, управляющий транзистор, оптоэлектронный прибор и резисторы. Вследствие включения параллельно регулирующему элементу защитного конденсатора питание нагрузки происходит непрерывно и в аварийном режиме. Поскольку протекание тока нагрузки увеличивается, увеличивается падение напряжения на защитном конденсаторе . При этом ток нагрузки уменьшается и становится близким к номинальному значению . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929R12/07 (22) 19.04.91 (46) 30.01.93. Бюл. М 4 (71) Центральное научно-и роизводствен ное объединение "Ленинец" (72) 10.Н, Снегирев и В.А. Бурцев (56) Авторское свидетельство СССР

N. 665588664499, кл. Н 02 Н 7/10, 1975.

Авторское свидетельство СССР

Ч . 1501014, кл. G 05 F 1/571. (14) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ 8 ДВУХФАЗНОЙ СЕТИ ПЕРЕMF HHOÃO ТОКА (57) Использование; в области электротехники, в частности к системах регулирования электрических величин, может быть применено в устройствах питания р» 1иотехничеИзобретение о1носится к области электротехники и может быть использовано в устройствах питания радиоэлектронной аппаратуры.

Из известных устройств по максимальному количеству сходных существенных признаков и по достигаемому эффекту за прототип принято устройство, которое содержит регулирующий элемент, включенный последовательно в одну иэ силовых шин, состоящий из четырех диодов и проходного транзистора, защитный конденсатор, датчик напряжения, вспомогательный выпрямитель, пороговый элемент и токоограничивающий резистор, При этом датчик напряжения выходом соединен с вспомогательным выпрямителем, который выходом подключен к пороговому элементу, Недостатком этого устройства является низкий КПД, гак как на регулирующем элементе рассеивается значительная мощ„„59„„1791803 А1 (я)з G 05 F 1/571, Н 02 Н 9/04 ской аппаратуры. Сущность изобретения: устройство содержит регулирующий элемент, состоящий из четырех диодов и проходного транзистора, защитный конденсатор, датчик, вспомогательный выпрямитель, пороговый элемент, диодный мост, управляющий транзистор. оптоэлектронный прибор и резисторы, Вследствие включения параллельно регулирующему элементу защитного конденсатора питание нагрузки происходит непрерывно и в аварийном режиме. Поскольку протекание тока нагрузки увеличивается, увеличивается падение напряжения на защитном конденсаторе. При этом ток нагрузки уменьшается и становится близким к номинальному значению, 1 ил. ность, поскольку регулирующий элеменг содержит ьыпрямитель, представляющий co бой диодный мост с двумя диодными переходами и проходной транзистор, имеющий один переход. Выделение рассеиваемой мощности на этих трех переходах ведет к увеличению габаритов и массы устройства.

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения защиты оттоковой перегрузки при одновременном повышении

КПД и улучшении массогабаритных показателей, Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее регулирующий элемент, включенный последовательно в одну иэ силовых шин и состоящий из четырех диодов и проходного транзистора, защитный. конденсатор, датчик, вспомогательный выпрямитель, пороговый элемент и токоограничивающий резистор, 1791803 при э1ом выход датчика соединен с вспомогательным выпрямителем, выход которого подключен к пороговому элементу, соединенному последовательно с токоограничивающим резистором, аноды первого и четвертого диодов подключены к входу устройства и защитному конденсатору, включенному параллельно регулирующему элементу, дополнительно введены диодный мост, управляющий транзистор, оптоэлектронный прибор и резистор, а в регулирующий элемент введены транзистор, трансформатор с первичной и вторичными обмотками и токоограничивающий резистор. При этом один вывод диодного моста включен последовательно с первичной обмоткой трансформатора и токоограничивающим резистором, который соединен с входом устройства. В выхоДную диагональ диодного моста включен управляющий тоанзистор, база-коллекторный переход которого зашунтирован резистором, базаэмиттерным переходом зашунтирован транзисторный фотоприемник оптоэлектронного прибора, анод источника света которого подключен к аноду выпрямителя, а катод — к пороговому элементу. Транзисторы регулирующего элемента, первый змиттером, а второй коллектором, подключены к другому выводу защитного конденсатора и через диод и датчик соединены с выходом устройства, а третий и четвертый диоды шунтируют база-эмиттерные переходы транзисторов регулирующего элемента, базы которого через резистор подключены к вторичной обмотке трансформатора.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства, Предлагаемое устройство содержит регулирующий элемент 1, включенный последовательно в одну из силовых шин и состоящий из четырех диодов 2 — 5 и проходного транзистора б, защитный конденсатор

7, датчик 8, вспомогательный выпрямитель

9, пороговый элемент 10 и токоограничивающий резистор 11. Датчик 8 выходом соединен с вспомогательным выпрямителем 9, выход которого подключен к пороговому элементу 10, соединенному последовательно с токоограничивающим резистором 11, Аноды первого 2 и четвертого 3 диодов подключены к входу устройства и защитному конденсатору 7, включенному параллельно регулирующему элементу 1.

В отличие от прототипа в предлагаемое устройство введены диодный мост 12, управляющий транзистор 13, оптоэлектронный прибор 14 и резистор 15, а в регулирующий элемент 1 введены транзистор 16, трансформатор 17 с первичной 18

50 и вторичной 19 обмотками и токоограничивающий резистор 20. Один выход диодного моста 12 включен последовательно с первичной обмоткой 18 трансформатора 17 и токоограничивающим резистором 20, который соединен с входом устройства, Другой вывод диодного моста 12 подключен к общей шине, В выходную диагональ диодного моста 12 включен управляющий транзистор

13, база-коллекторный переход которого зашунтирован резистором 15, а база-эмиттерным переходом зашунтирован транзисторный фотоприемник оптоэлектронного прибора 14, анод источника света которого подключен к катоду выпрямителя, а катод подключен к пороговому элементу 10, Транзисторы б и 16 регулирующего элемента 1: первый б — эмиттером, а второй 16 — коллектором, подключены к другому выводу защитного конденсатора 7 и через диод 3 и датчик тока 8 соединены с выходом устройства, третий 4 и четвертый 5 диоды шунтируют база-эмиттерные переходы транзисторов 6 и 16 регулирующего элемента 1, базы которого через резистор 21 подключены к вторичной обмотке 19 трансформатора 17.

Предложенное устройство работает следующим образом.

При включении устройства в случае положительной полуволны входного напряжения на анодах диодов 2 и 5 последние будут включены в прямом направлении, а диоды 3 и 4 — в обратном. Через диод 2 и транзистор

6 протекает ток нагрузки, а через диод 5, вторичную обмотку 19 1рансформатора 17 и резистор 21 — базовый ток транзистора 6.

При этом, через первичную обмотку 18 трансфсрматора 17 трансформируется во вторичную обмотку 19 напряжение той же фазы. Во второй полупериод, т.е, при отрицательной полуволне входного напряжения на анодах диодов 2 и 5, ток нагрузки протекает через диод 3 и транзистор 16, а через диод 4, резистор 21 и вторичную обмотку 19 трансформатора 17 протекает базовый ток транзистора 16.

В отличие от прототипа, где ток нагрузки протекает через три перехода, в предлагаемом устройстве ток протекает только через два перехода: анод-катод диода и коллектор-эмиттер транзистора. Поэтому рассеивается Мощность при нормальной работе в предложенном устройстве меньше, чем в прототипе на 7 — 15-;ь — в зависимости от тока нагрузки, При токовой перегрузке в цепи нагрузки возрастает падение напряжения на датчике тока 8 и соответственно возрастает напряжение на выходе выпрямителя 9. При этом срабатывает пороговый

1791803 элемент 10 и источник света оптоэлектронного прибора 14 получает питание. Срабатывает транзисторный фотоприемник оптоэлектронного прибора 14, шунтируя база-эмиттерный переход транзистора 13 и, следовательно, шунтируя база-эмиттерный переход транзистора 13 и, следовательно, разрывается цепь протекания базовых токов транзисторов 6 и 16. Это приводит к запиранию транзисторов 6 и 16, однако полного обесточивания нагрузки не происходит, вследствие включенного параллельно регулирующему элементу 1 защитного конденсатора 7. Таким образом питание нагрузки в аварийном режиме обеспечивается через конденсатор 7. Поскольку ток нагрузки в режиме перегрузки увеличивается, то это ведет к увеличению падения напряжения на защитном конденсаторе, к снижению напряжения на нагрузке и к снижению тока в цепи нагрузки. Вследствие снижения рассеиваемой мощности на переходах элементов регулирующего элемента, уменьшаются габариты его теплоотвода, что обеспечивает снижение массы и габаритов устройства. Кроме того, снижение рассеиваемой мощности ведет к облегчснию тепловых режимов работы элементов, что влечет повышение надежности, Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить надежность работы устройства, увеличить КПД на 7-15 Д, а также позволяет уменьшить его габариты и массу приблизительно на 15 — 20 /.

Формула изобретения

Устройство защиты от перенапряжений в двухфазной сети переменного тока, содержащее регулирующий элемент, включенный последовательно в одну из силовых шин и состоящий из четырех диодов и проходного транзистора, защитный конденсатор, датчик, вспомогательный выпрямитель, поро5

40 говый элемент и токоограничивающий резистор, при этом выход датчика соединен с вспомогательным выпрямителем, выход которого подключен к пороговому элементу, соединенному последовательно с токоограничивающим резистором, причем аноды первого и четвертого диодов подключены к входу устройства и защитному конденсатору. включенному параллельно регулирующемуэлементу, отл ича ю щееся тем, что, с целью повышения надежности путем защиты от токовой перегрузки при одновременном повышении КПД и улучшении массогабаритных показателей, введены диодный мост, управляющий транзистор, оптоэлектронный:прибор и резистор, а в регулирующий элемент введены транзистор, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, и токоограничивающий резистор, при этом один вывод диодного моста включен последовательно с первичной обмоткой трансформатора и токоограничивающим. резистором, который соединен с входом устройства, другой вывод диодного моста подключен к общей шине, причем в выходную диагональ диодного моста включен управляющий транзистор, базаколлекторный переход которого зашунтирован резистором, а базаэмиттерным переходом зашунтирован транзисторный фотоприемник оптоэлектронного прибора, анод источника света которого подключен к аноду выпрямителя, а катод подключен к пороговому элементу, причем транзисторы регулирующего элемента, первый — эмиттером, а второй — коллектором, подключены к другому выводу защитного конденсатора и через диод и датчик соединены с выходом устройства, а третий и четвертый диоды шунтируют базаэмиттерные переходы транзисторов регулирующего элемента, базы которого через резистор подключены к вторичной обмотке трансформатора.

1791803

) Со ;тавитель R.Бурцев

Техред М.Mopi ентал . Корректор Н.Бучок

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 151 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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