Устройство для защиты и контроля источника электропитания

 

Сущность изобретения заключается в контроле уровня тока в диагонали выпрямительной мостовой схемы с последующей обработкой сигнала индикации с помощью оптопары или аналого-цифрового устройства, содержащего в узле индикации дешифратор и цифровой индикатор. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания.

Известны устройства защиты цепей переменного и постоянного тока с помощью плавких предохранителей.

Известны устройства форсированного предохранителя в цепи постоянного тока, где в аварийном режиме происходит включение тиристора, подключенного к нагрузке параллельно, т.е. в процессе аварийной ситуации режим перегрузки превращается в режим короткого замыкания [1].

Недостатком таких устройств является отсутствие контроля и сигнализации о сгоревшем предохранителе.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство [2], содержащее предохранитель в цепи переменного тока, сеть переменного тока и нагрузку.

Однако наличие одного предохранителя может привести к необратимой аварийной инструкции.

Недостатком известного устройства является отсутствие контроля и индикации об аварийном состоянии, заключающегося в выходе из строя предохранителей.

Целью изобретения является улучшение ремонтопригодности и расширение функциональных возможностей, заключающихся в наличии контроля и дистанционного управления и индикации о конкретном сгоревшем предохранителе.

Это достигается тем, что в устройство для защиты и контроля источника электропитания, содержащее первый и второй плавкие предохранители, снабженные первыми и вторыми выводами, предназначенными для подключения соответственно к выводам защищаемого источника электропитания и нагрузки, введены первый, второй, третий и четвертый двухполюсники, гасящий резистор и индикатор, причем первый и второй двухполюсники включены последовательно между первыми выводами предохранителей, третий и четвертый двухполюсники включены последовательно между вторыми выводами предохранителей, а цепь, состоящая из соединенных последовательно индикатора и гасящего резистора, включена между объединенными выводами первого и второго и соответственно третьего и четвертого двухполюсников, образующих мост, сбалансированный на частоте источника электропитания.

Кроме того, в качестве первого и третьего двухполюсников использованы диоды, а в качестве второго и четвертого - резисторы, причем аноды диодов подключены к выводам первого предохранителя, в качестве двухполюсников использованы конденсаторы, в качестве индикатора - два встречно-параллельно соединенных светодиода, введен фотодиод, оптически связанный со светодиодами, и конденсатор, подключенный параллельно индикатору.

На фиг.1-6 изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит предохранители 1,2, включенные в универсальную двухпроводную сеть постоянного или переменного тока, нагрузку 3, первый-четвертый двухполюсники 4-7, представляющие комплексные сопротивления, образующие сбалансированный мост, т.е. такую схему, в которой произведения сопротивлений противоположных плеч равны Z₁Z₄ = Z₂Z₃, где Z_1-4 - значение первого-четвертого комплексных сопротивлений двухполюсников. В диагональ моста включен гасящий резистор 8 последовательно с индикатором 9 (лампа накаливания, неоновая лампа в цепи переменного тока и др.). Последний может быть выполнен в виде встречно-параллельно включенных светодиодов 10,11 (фиг.2) или образовывать оптопару 12 с фотоприемником 13 (фиг.3). Двухполюсники 4 и 6 могут быть выполнены в виде полупроводниковых диодов 14 и 15, включенных анодами к первому и второму выводами предохранителя (фиг.4). Первый-четвертый двухполюсники могут быть выполнены в виде конденсаторов 16-19, а индикатор 9 шунтирован конденсатором 20 (фиг.5).

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы, т.е. при наличии двух функционирующих предохранителей 1,2 и отсутствии в нагрузке 3 аварийных режимов перегрузки по току мост из двухполюсников 4-7 сбалансирован, т.е. в его диагонали тока не протекает, так как разность потенциалов в точках а и б равна нулю. Индикатор 9 не горит (фиг.1). При выходе из строя любого из предохранителей режим баланса моста нарушается и в зависимости от номера сгоревшего предохранителя по индикатору начинает протекать ток от а к б при сгоревшем предохранителе 1 или в обратном направлении при сгоревшем предохранителе 2. В зависимости от характера напряжения сети ток может быть постоянным или переменным.

Для определения номера конкретного вышедшего из строя предохранителя индикатор 9 может быть выполнен в виде светодиодов 10,11 (фиг.2) в этом случае светодиод 10 будет индицировать предохранитель 1, а 11 - предохранитель 2. Одновременно светодиоды будут защищены от недопустимого обратного напряжения на них независимо от величины напряжения сети. Для дистанционного сигнала об аварийной ситуации индикатор 9 выполнен в виде оптопары 12 (фиг. 3), фотоприемник 13 которой (фотодиод, фототиристор, фототранзистор и т.п.) включается в цепь аварийной индикации или защиты первичной сети.

Если защищаемая сеть не является универсальной, а представляет собой цепь переменного тока, то для создания "мигающей" индикации верхние плечи моста, т.е. первый и третий двухполюсники, могут быть выполнены в виде диодов 14,15 (фиг.4). В этом случае на индикатор будет поступать пульсирующее напряжение прямой или обратной полярности в зависимости от того, какой из предохранителей вышел из строя. Если нагрузки переменного тока носят активно-индуктивный характер (трансформаторы, магнитные усилители, двигатели и т.п.) то для увеличения cos ϕ плечи моста могут быть выполнены в виде конденсаторов 16-19 (фиг.5).

Конденсаторная батарея (параллельно-последовательное соединение 4-х конденсаторов 16-19) рассчитывается позависимости C = (tgϕ_н-tgϕ_к) [Ф], где Р - активная мощность нагрузки, Вт; ω - круговая частота, рад/с; U - действующее значение переменного тока, В; ϕ_н, ϕ_к - углы сдвига фаз некомпенсированной и компенсированной схемы,град; ϕ_к определяется исходя из компенсированного cos ϕ_к.

Для устранения мигания, исходя из эргономических соображений и условий эксплуатации индикатор 9 может быть шунтирован конденсатором 20. В этом случае характер "мигания" определяется RC-цепью из элементов 8,9,20.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает контроль и индикацию неисправного состояния, а также передачу сигнала дистанционного управления.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ И КОНТРОЛЯ ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащее первый и второй плавкие предохранители, снабженные первыми и вторыми выводами, предназначенными для подключения соответственно к выводам защищаемого источника электропитания и нагрузки, отличающееся тем, что введены первый, второй, третий и четвертый двухполюсники, гасящий резистор и индикатор, при этом первый и второй двухполюсники включены последовательно между первыми выводами предохранителей, третий и четвертый двухполюсники включены последовательно между вторыми выводами предохранителей, а цепь, состоящая из соединенных последовательно индикатора и гасящего резистора, включена между объединенными выводами первого и второго и соответственно третьего и четвертого двухполюсников, образующих мост, сбалансированный на частоте источника электропитания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве первого и третьего двухполюсников использованы диоды, а в качестве второго и четвертого двухполюсников - резисторы, причем аноды диодов подключены к выводам первого предохранителя.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве двухполюсников использованы конденсаторы.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что в качестве индикатора использованы два встречно параллельно соединенных светодиода.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что введен фотодиод, оптически связанный со светодиодами.

6. Устройство по п. 1 и 5, отличающееся тем, что введен конденсатор, подключенный параллельно индикатору.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6