Система источников питания постоянного напряжения с групповой защитой

 

О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<н765791

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 14,0279 (21) 2722950/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23,0980, Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 230980 (5г)М. K,.

С 05 F 1/58

Государственный комитет

СССР по делам иэобретений и открытий (53) УДК 621. 316. .722.1(088.8) (72) Авторы изобретения

A.È.Êðèâoíîñoâ, А.И.Гудименко, В.К.Копыл и В.H.Ñêà÷êî (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО

НАПРЯЖЕНИЯ С ГРУППОВОЙ ЗАЩИТОЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнической и радиоэлектронной аппаратуре самого различного назначения в качестве многоканального устройства электропитания вторичных напряжений.

Известен источник электропитания, содержащий по меньшей мере несколько стабилизаторов постоянного напряжения, снабженных датчиками защиты по перегрузке, и исполнительный орган (общий для всех источников питания), имеющий выходной элемент— коммутатор в виде электромагнитного 15 реле, каждый замыкающийся контакт которого (по количеству источников питания) включен в одну из последовательных цепочек: переход эмиттер-база регулирующего транзисто- 20 ра — диод развязки — дополнительный источник питания $1) .

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является система ис- 25 точников питания постоянного напряжения с групповой защитой, содержащая по меньшей мере два источника питания, к выходу каждого из которых подключен соответствующий дат- 30 чик защиты, реле времени, выходы каждого из которых подключены к разрешающим входам соответствующих датчиков защиты, элементы индикации по числу источников питаиия, блок автоматического управления, выполненный по меньшей мере из двух аналогичных для каждого источника питания секций, каждая иэ которых состоит иэ тиристорного оптрона обмена сигналом защиты, светодиод которого последовательно с тиристором выходного оптрона датчика защиты и резистором для ограничения тока этих светодиода и тиристора соединен с выводами для подключения питания блока автоматического управления, тиристорного оптрона выдачи сигнала неисправности, один иэ выводов тиристора которого соединен с выходом для подключения элемента индикации и транзистора, коллектор которого вместе с одним из выводов тиристора оптрона обмена сигналом защиты подключен к соединенному с его светодиодом. выводом питания, а второй вывод тиристора этого оптрона через два последовательно включенных диода защиты, общая точка которых подключена к первой шине обмена, одноврЕ765791.

Указанный недостаток делает сис" тему малонадежной. Можно осуществить автоматический контроль источника питания блока автоматического управления, но это дополнительно усложнило бы устройство и вновь возник бы вопрос о гарантии работоспособности этого элемента контроля, поэтому такое решение нецелесообразно. Кроме того, наличие источника питания для блока автоматического управления (и реле времени) усложняет (делает невозможным) выполнение устройства в виде отдельных конструктивно законченных источников питания, датчика защиты, реле времени одной секции блок -. автоматического управления и элемента индикации, так как для их работы требуется отдельный, общий для всех, источник питания, без подключения которого (или при неисправности) работа устройства защиты невозможна. бО менно соединен с разрешающим входом источника питания, относящегося к данной секции, и через реэистор— с базой укаэанного транзистора, со-. единенной, кроме того, через развязывающий диод индикации со второй ши ной обмена, при этом эмиттер этого транзистора через светодиод тиристорного оптрона выдачи сигнала неисправности и через ограничивающий резистор тока светодиода этого оптрона соединен с выводом для подключения питания блока автоматического управления, про тивоположным тому, который соединен с коллектором транзистора, причем ука. эанный разрешающий вход источника питания и управляющий вход реле вре-,15 мени через два диода схемы ИЛИ, выполненной на трех диодах, соединены с выводом для подключения элементов меатного, внешнего или программного управления $2) . 20

Однако в эту систему входит источник питания, от которого осуществ ляется питание блока автоматического управления и реле времени, кроме того, наличие этого источника усложняет устройство, при его применении возникает затруднение, связанное с тем, что, если в процессе работы указанный источник отказал или был заведомо неисправлен еще до включения (исчезло 3(} его выходное напряжение или оно отсут- ствует сразу при включении), то все .контролируемые защитой источники питания будут работать, а защита не будет работать и более того этот факт 35 останется незамеченным до тех пор, пока не возникнет потребность в срабатывании защиты и не станет очевидным факт невыполнения ею своих функций как по выключению отказавшего блока питания, так и остальных, включенных с ним в систему групповой защиты.

Цель — по а ение надежности за счет обеспечения блока автоматического управления контролируемым питанием.

Это достигается тем, что входы всех источников питания подключены к общей сети пОстоянного напряжения, цепи питания каждой пары реле времени и датчика защиты подключены к указанной сети через предохранитель относящегося к ним источника питания, а выводы для подключения питания каждой секции блока автоматического управления подключены к этой же сети таким образом, что один из выводов тиристора выдачи сигнала неисправности вместе с цепью, образованной последовательно включенным эмиттером транзистора секции блока автоматического управления, светодиодом оптрона выдачи сигнала неисправности, ограничивающим резистором этого светодиода и введенным в эту цепь стабилитроном, подключен непосредственно к шине сети до предохранителя источника питания, а резистор цепи последовательно включенных светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты вместе с одним из выводов введенного резистора, другой вывод которого соединен с базой транзистора секции блока автоматического управления, подключен к укаэанной шине сети после предохранителя источника питания, причем второй вывод тиристора выдачи сигнала неисправности одновременно соединен с выходом для подключения элемента индикации неисправности, через введенный второй диод индикации — со второй шиной,обмена и через второй введенный резистор — с общей точкой светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты, а третий. диод схемы ИЛИ секции блока автоматического управления подключен к общей точке тиристора . выходного оптрона датчика защиты и резистора.

На чертеже представлена схема системы-источников питания постоянного напряжения с групповой защитой.

Система содержит источники >питания 1 ...1 (на чертеже показаны пер1 и вый и последний), входы которых подключены к общей сети постоянного напряжения, а входы датчиков защиты

2" ...2" подключены к выходам источников питания 1. ...11 соответственно.

К разрешающим входам датчиков защиты подключены выходы реле времени

3 ...3". Цепи питания реле времени

3 ...3" и датчиков защиты 2" ...2" подключены к сети постоянного напряжения через предохранители 4 ...4", установленные в шине сети положительной полярности. В блоке автамати765791 чесыого управления 5, каждая из и секций 6 ....б относится к о ному

1 tl комплексу источника питания 1 ...1 датчика защиты 2 ...2, реле времени 3 ...3" и элемента индикации п

7 ...7 . Аноды светодиодов тиристорных оптронов 8 ...8" обмена сигналом защиты последовательно с тиристорами выходных оптронов 9 ...9" датчиков защиты и резисторами 10" ...10" подключены к шине сети положительной полярности через предохранители

4" ...4" . Базы транзисторов 11" ...11 через резисторы 12" ...12" соединены соответственно с этой же шиной сети (через предохранители 4 ...4 ), а через резисторы 13" ...13" — с ано- 15 дами тиристоров оптронов 8" ...8", соединенными, в свою очередь, через развяэывающие диоды 14 ...14", 1 t1

15 .. ° 15 защиты с разрешающими входами источников питания 1 ...1 . Кро- 2() ме того, базы транзисторов 11 . ..11" через развязывающие диоды индикации

16" ...16" и 17 ...17" соединены с одними из выводов элементов индикации (электрических лампочек) 7 ...7", катодами тиристоров оптронов 18 ...18выдачи сигнала неисправности и через резисторы 19 ...19" — c общими точками каждых из светодиодов оптронов

8"...8 и тиристоров оптронов 9" ... Ю

Выводы электрических лампочек 7 ...7 противоположные выводам соединенI ным с катодами тиристоров 18 ...18 соединены с отрицательной шиной сети.

Аноды тиристоров оптронов 18" ...18" соединены с шиной сети положительной полярности перед предохранителем

4 ...4, с этой х<е шиной (перед предохранителем) через последовательно соединенные в каждой секции блока автоматического управления стабили „ 4p троны 20 ...20, резисторы 21 ...21 и светодиоды оптронов 18 ...18 соединены эмиттеры транзисторов

11" ...11" . Коллекторы транзисторов

11 ...11 вместе с катодами свето- 45 диодов и тиристоров оптронов 8" ...8" подключены к шине сети отрицательной полярности. Точки A À ...А", являющиеся общими точками развязывающих диодов 14 ... 14", 15" ...15" защиты, соединены с первой шиной обмена 22, а общие точки Б ...Б раэвязываю1 п щих диодов 16" ...16", 17" . е.17" индикации соединены со второй шиной обмена 23. В каждой секции блока asтоматического управления схема ИЛИ

24" ...24" катодами ее диодов 25"...251

26" ...26" и 27 ...27" подключена к ключам элементов местного, внешнего и программного управления, а анодами

Соединена: с разрешающим входом ис- д) точника питания 11 . ° .1, общей точкой тиристора оптрона 9» .. 9 и резистора 10" ... 10", а также с управляющим входом реле времени 31 ... 3". соответственно. 65

При срабатывании датчика защиты, относящегося к одному из источников питания (например, первому),за счет гока по цепи: резистор 10" (в секции

6" блока автоматического управления ,5) — тиристор оптрона 9 — светодиод оптрона 81 создается подсвет тиристора этого оптрона, и он срабатывает.

Далее напряжение отрицательной полярНости через тиристор оптрона 8 и циоды 14" и 15" поступает на разреающий вход источника питания 1, зарещая его работу. Одновременно сигнал запрета через диод 14 ., точку A пину обмена 22, точки А ... А и циоды 15 ... 15 поступает на разре п мающие входы источников питания

1", и все эти источники такж< выключаются. Отрицательное напряже с анода тиристора оптрона 8 посту пает также на базу транзистора 11" повторяясь на его эмиттере, создае ,ток через последовательно включенн; светодиод оптрона 18", резистор 21 и стабилитрон 20", благодаря чему срабатывает и тиристор оптрона 18 ток которого от шины сети положительной полярности пройдет по электрической лампочке 7" . После этого за счет возникшего тока от резистора 13 через диоды 16 и 17" на катод тиристора оптрона 18" потенциал базы транзистора 11 станет близким к потенциалу шины сети положительной полярности и ток цепи эмиттера этого транзистора, а значит и ток через светодиод оптрона 18 прекратится.

Состояние тиристора этого оптрона не изменится, он по-прежнему будет оставаться включенным, но иэ-за наличия связи между диодом 17 и диодами 16 ...16" по точкам Б"... Б" (по шине обмена 23) срабатывание оп тронов 18 ...18", которое было бы возМожным после срабатывания оптронов

8 ...8", обсусловленного срабатыванием датчиков защиты 2 ...2п по минимальному пределу за счет спадения напряжения источников питания 1 ...1, выключаемых со стороны источника питания 1" по шине обмена 22, теперь становится невозможным. Работа элементов индикации 7 .. ° 7", которая считалась бы ложной, таким образом будет предотвращена, так как потенциал баз транзисторов 11 .. ° 11" через диоды 16 ...16", 17 и тиристор оптрона 18 будет установлен положительным еще до срабатывания оптронов 8 8

При нарушении целостности предохранителя 4 (например, при его перегорании) источник питания 1 прекращает работу, но вместе с тем прекращается питание датчика защиты

2 и реле времени 3", и поэтому оатрои 9 датчика защиты 21 не срабатывает, так как этот датчик уже йе сможет зафиксировать спаде765791 ние напряжения источника 1 к нулю.

Однако в предложенном построении схемы блока автоматического управления оптрон 18" срабатывает независимо от срабатывания оптрона 8 . Это происходит потому, что на выводах

5 предохранителя 4 возникает разность потенциалов, равная напряжению сети, и база транзистора 11 через резистор 12" принимает отрицательный потенциал и через транзистор 11 идет ток, обусловливающий подсвет тиристора оптрона 18" . Срабатывание этого тиристора приводит к работе элемента индикации 7 и к появлению тока через резистор 19 и светодиод оптрона 81, в результате. чего последний » t5 срабатывает и его тиристор через диод 14 и далее описанным путем через шину обмена 22 сообщает разрешающим входам источников питания

1 ...1 отрицательный потенциал, за- Щ прещая их работу. Таким образом, оптрон 8 срабатывает и в атом случае, но только не обычным путем возбуждения его светодиода, а через резистор 19" от анода сработавшего тиристора оптрона 18 . Проводимость от катода тиристора оптрона 18" на анод светодиода 81 существует и при возбуждении этого светодйода током через резистор 10 и сработавший тиристор оптрона 9 (обычный путь тока светодиода оптрона 9 ), но при этом она не влияет на работу оптрона 8

Если перегорает предохранитель 4 то цепь возбу>бдения светодиода оптрона 8 через резистор 19" от оптрона

18" оказывается единственной и именно она приводит к срабатыванию оптрона 8

При нормальной работе системы обычно имеющееся незначительное падение и напряжения на предохранителях 4 ...4 также вызывает некоторую разницу потенциалов между базой транзисторов

11 .. ° 11" и шиной сети положительной полярности (имеется в виду непосредственно шина сети до предохранителя), в результате чего при достаточно высокой чувствительности одного из оптронов 18" ...18" он мог бы сработать, что нарушило бы нормальную рабо-у() ту иэ-эа самовыключения системы и возникновения ложной индикации по . той секции блока автоматического управления, в которой находится сработавший оптрон. Во избежание этого в

1 цепях эмиттеров транзисторов 11..;11 установлены стабилитроны 20 ...20

1 tV напряжение стабилизации которых долж-. но быть близким к максимально возможному падению напряжения на предохранителях 4"...4". Наличие в цепях 60 е эмиттеров транзисторов 11...11 стабилитронов 20" ...20,выполняющих, как следует из вышеизложенного, роль пороговых элементов, не ухудшает работу оптронов 18 ...18, так как при сра- 65 батывании защиты или при сгорании предохранителей 4 ...4" разность потенциалов, возникающая на краях каждой из цепочек, состоящей из последовательно включенных стабилитронов

20" ...20", резисторов 21 ...21" и светодиодов оптронов 18" ° ..18", оказывается достаточной для создания тока через эти светодиоды в допустимых для срабатывания тиристоров этих оптронов пределах, так.как величина напряжения сети (12,6, 27 или более вольт) всегда намного больше падения напряжения на предохранителях (0,1-2В).

Схема ИЛИ 24" ...24п, имеющаяся в каждой секции блока автоматического управления, позволяет при замыкании ее входа (общая точка всех трех ее диОдов 25 ...25, 26"...26", 27 ...27 ) на шину сети отрицательной полярности посредством ключей элементов, местного, внешнего и программного управления одновременно выклю1 и чить источник питания 1 ...1, заA претить срабатывание оптронов 9...9 и 8" ...8". и выключить реле времени

3". Запрет срабатывания указанных оптронов нужен для того, чтобы не допустить их срабатывания во время переходного процесса на выходе источника питания при его выключении, а выключение реле времени требуется для восстановления исходного его состояния, чтобы при последующем включении источника (отпускании ключа) реле времени вновь могло отработать выпержку времени для задержки включения датчика защиты по минимальному пределу на время входа источника питания в установившийся режим.

Предложенная система источников питания с групповой защитой более проста и надежна по сравнению со своим прототипом, так как в ней не требуется отдельный источник для питания блока автоматического управления, а факт ее работоспособности (выдача нормальных выходных напряжений) со всей достоверностью свидетельствует о наличии питания на секциях блока автоматического управления, датчиках защиты и реле времени, что повышает степень гарантии выполнения защитой своих функций при выходе из строя любого источника питания системы. Проще становится и сам блок автоматического управления, так как в каждой его секции применяется один транзистор вместо двух. Обеспечивается работоспособность каждой секции блока автоматического управления при нарушении целостности предохранителя источника питания, относящегося к этой секции, и выдача при этом данной секцией по шинам обмена сигналов отключения других источников питания системы, а также сигнала возникшей неисправ-.

765791

60 ности в данном источнике питания.

Так как в предложенной системе отсутствуют какие-либо элементы, общие для всех ее каналов (имеющих по одному источнику питания, датчику защиты, реле времени, секции блока автоматического управления и элементу индикации), и все эти каналы имеют одинаковые схемы, то легко осуществимо выполнение этих каналов в виде отдельных блоков, которые могут в конкретных условиях эксплуатации набираться в произвольных количествах или использоваться автономно.

Формула изобретения

Система источников питания постоянного напряжения с групповой защитой,содержащая по меньшей мере два источника питания, к выходу каждого из которых подключен соответствующий датчик защиты, реле времени, выходы каждого из которых подключены к разрешающим входам соответствующих датчиков защиты, элементы индикации по числу источников питания, блок автоматического управления, выполненный из по меньшей мере двух аналогичных для каждого источника питания секций, каждая из которых состоит из тиристорного оптрона обмена сигналом защиты, светодиод которого последовательно с тиристором выходного оптрона датчика защиты и резистором для ограничения тока этих светодиода и тиристора соединен с выводами для подключения питания блока автоматического управления, тиристорного оптрона выдачи сигнала неисправности, один из выводов тиристора которого соединен с выходом для подключения элемента индикации, и транзистора, коллектор которого вместе с одним из выводов тиристора оптрона обмена сигналом защиты подключен к соединенному с его светодиодом выводом питания, а второй вывод тиристора этого оптрона через два последовательно включенных диода защиты, общая точка которых подключена к первой шине обмена, одновременно соединен с разрешающим входом источника питания, относящегося к данной секции, и через резистор— с базой укаэанного транзистора, соединенной, кроме того, через развязывающий диод индикации со второй шиной обмена, при этом эмиттер этого транзистора через светодиод тиристорного оптрона выдачи сигнала неисправности и через ограничивающий резистор тока светодиода этого оптрона соединен с выводом для подключения

tQ

ЗО

55 питания блока автоматического управления, противоположным тому, который соединен с коллектором транзистора, причем указанный разрешающий вход источника питания и управляющий вход реле времени через два диода схемы

ИЛИ, выполненной на трех диодах, со" единены с выводом для подключения элементов местного, внешнего или программного управления, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности за счет обеспечения ее блока автоматического управления контролируемым питанием, входы всех .источником питания подключены к общей сети постоянного напряжения, цепи питания каждой пары реле времени и датчика защиты подключены к указанной сети через введенный предохранитель относящегося к ним источника питания, а выводы для подключения питания каждой секции блока автоматического управления подключены к этой же сети таким образом, что один из выводов тиристора выдачи сигнала неисправности вместе с цепью, образованной последовательно включенными эмиттером транзистора секции блока автоматического управления, светодиодом оптрона выдачи сигнала неисправности, ограничивающим резистор этого светодиода и введенным в эту цепь стабилитроном, подключен непосредственно к шине сети до предохранителя источника питания, а резистор цепи последовательно включенных светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты вместе с одним из выводов введенного резистора, другой вывод которого соединен с базой транзистора секции блока автоматического управления, подключен к указанной шине сети после предохранителя источника питания, причем второй вывод тиристора выдачи сигнала неисправности одновременно соединен с выходом для подключения элемента индикации неисправности, через введенный второй диод индикации — со второй шиной обмена и через второй введенный резистор — с общей точкой светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты, а третий диод схемы ИЛИ.секции блока автоматического управления подключен к общей точке тиристора выходного оптрона датчика защиты и резистора.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 441554, кл. G 05 F 1/58, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 651330, кл. G 05 F 1/58, 1977.

765791

Выгод п

Сета Иысод I

If клячам глементод месшногог дневнего ш и лросрамного улрабленил

Н ключам елвивнто6 местного дневнего или програмносо ynpadneHuII

Заказ 6508/44 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С.Горбагева

Редактор В.Фельдман Техред И. Кузьма Корректор О.Ковинская