Устройство защиты нагрузки в цепи переменного тока

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОВРЕтИНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскик

Социалистические

Республик (iii 892556 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 02.04.80 (21) 2903301/24-07 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 23 ° 12 ° 81 Бюллетень _#_i 47

Дата опубликования описания 23. 12. 81 (53)M. Кл.

Н 02 Н 3/06

ГееудерстеекеыН кемктет

СССР по лелем кзебретенкк и еткрытий (53) УДК 621. 316, 925 (088. 8) (72) Автор изобретения

В.Л.Хромушин (71) Заявитель

О (54) УСТРОЙСТВО ЗАЦИТЫ НАГРУЗКИ В ЦЕПИ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в разработках вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известно устройство для защиты

5 электропотребителя от перенапряжении, содержащее пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, выполненный из двух параллельно включенных в противоположных направI0 лениях пропускания тока тиристорах, подключенных непосредственно к клеммам потребителя 51).

Однако .установленные в цепи питания предохранители (автоматы защиты) разрывают цепь питания при возникновении в ней короткого замыкания.

Принцип работы этого устройства основан на создании при перенапряжении короткого замыкания тиристорами. При этом предохранители сгорают, разрывая цепь питания, и, после восстановления нормального режима питания, потребитель остается отключенным. Для того чтобы подать напряжение к потребителю, необходимо вручную заменить сгоревший предохранитель либо включить автомат защиты, что является недопустимым для бортовой аппаратуры, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является самовосстанавливающееся устройство защиты нагрузки. В цепи переменного тока, которое содержит замыкающий контакт. коммутатора, включенный Между первой-входной клеммой и первой клеммой для подключения нагрузки, статический выключатель переменного тока, состоящий из двух силовых тиристоров, включенных встречно-параллельно друг другу, при этом анод первого силового тиристора соединен с катодом второго силового ты»ристора и второй клеммой для подключения нагрузки, катод первого силового тиристора соединен с анодом второго силового тирися.ора и второй

892556 Д входной клеммой, транзистор, коллектор которого соединен с управляющим электродом второго силового тиристора, эмиттер - с катодом первого диода и с одним из выводов первого конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом второго силового тиристора, анод первого диода через первый резистор соединен с первым выводом для подключения на- 0 грузки и через второй резистор - с базой транзистора, стабилитрон и второй конденсатор (2).

Однако это устройство обладает низкой чувствительностью к изменению напряжения, что объясняется зависимостью порога срабатывания устройства защиты от окружающей температуры.

Кроме того, для отключения силового тиристора применяются маломощные тиристоры, у которых величина тока управляющего электрода зависит от окружающей температуры.

У маломощных тиристоров при снижении температуры окружающей среды от +25 до -60 C ток управляющего электрода, при котором открывается тиристор, увеличивается на 30-40 i, а с повышением окружающей температуры от 25 до 650 С - уменьшается на 25-304. По этой причине величина напряжения на нагрузке, при которой происходит срабатывание устройства защиты, меняется B широких пределах при изменении температуры окружающей среды.

Целью изобретения является повышение чувствительности к изменению напряжения в диапазоне температур окружающей среды. Поставленная цель достигается тем, 40 что в устройство защиты нагрузки в цепи переменного тока введены трансформатор, первая,.обмотка которого подключена между первым выводом для подключения нагрузки и второй входной клеммой, второй транзистор, коллектор которого соед ц4ен с управляющим электродом первого силового тиристора, эмиттер - с катодом указанного тиристора и через второй конденсатор и третий резистор - с коллектором второго транзистора, вторая обмотка трансформатора одним выводом через второй диод соединена с точкой соединения второго конденсатора ss и третьего резистора, второй вывод второй обмотки трансформатора соединен со средней точкой третьей обмотки и второй входной клеммой, выводы третьей обмотки соединены с анодами выпрямительных диодов, катоды которых соединены с выводами третьего конденсатора и потенциометра, вторые выводы которых соединены со второй входной клеммой, третий транзистор, база которого соединена с движком потенциометра, коллектор через четвертый и пятый резисторы — к эмиттеру второго транзистора, база которого соединена с общей точкой указанных резисторов.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит замыкающий контакт 1 коммутатора, трансформатор

2 с первой 3, второй 4 и третьей 5 обмотками, выпрямительные диоды

6 и 7, первый 8, второй 9 и третий

10 транзисторы, первый 11 и второй

12 силовые тиристоры, первый l3 и второй 14 диоды, первый 15, второй

16 и третий l7 конденсаторы, источник опорного напряжения, образованный стабилитроном 18 и балластным резистором l9, первый 20, второй 21, третий 22, четвертый 23 и пятый 24 резисторы и потенциометр 25. Силовые тиристоры 11 и 12 составляют статический выключатель переменного тока.

Устройство работает следующим образом.

Исходный режим характеризуется тем, что напряжение в цепи питания имеет номинальное значение. На обмотках 4 и 5 трансформатора 2 также установившиеся напряжения. Напряжение с обмотки 4, выпрямленное диодом

14, через резистор 22 обеспечивает ток управляющего электрода силового тиристора ll. Тиристоры 11 и 12 открыты и на нагрузку подается напряжение сетй. Напряжение с обмотки 5 выпрямляется диодами 6 и 7 и поступает на потенциометр 25, с движка которого снимается напряжение Ug, меняющееся пропорционально изменениям сети и подается на базу транзистора 10. На стабилитроне 18, включенном параллельно потенциометру 25 через балластный резистор 19, образуется опорное напряжение U<, которое остается всегда постоянным независимо от напряжения сети. На переходе база-эмиттер транзистора 10 происходит сравнение напряжений U < и

О „, a результате чего на базе относительно эмиттера появляется на6

Г1

892;S6 пряжение рассся-ласования !., полярность которого зависит от величины

U8õ

Формула изобретения

55

Ъ,= ол- (1)

Порог срабатывания устройства защиты устанавливается потенциометром

25, поэтому при номинальном значении напряжения сети отрицательное напряжение U X всегда меньше опорного напряжения 00„, Таким образом, на базе транзистора 10 при номинальном значении напряжения сети преобладает напряжение со знаком плюс, при этом транзисторы 9 и 10 закрыты.

Повышение входного напряжения до величины установленного порога срабатывания вызывает на движке потенциометра 25 пропорциональное увеличение напряжения О х, в результате чего на базе транзистора 10 увеличивается отпирающее напряжение 0 транзистор 10 открывается, а в базе транзистора 9 появляется ток, который открывает транзистор 9. Открытый транзистор 9 шунтирует управляющий электрод первого силового тиристора

11 на катод. Тиристор ll закрывается после прохождения положительного полупериода. В следующий полупериод закрывается второй силовой тиристор

12. В закрытом состоянии тиристоры

11 и 12 находятся до тех пор пока напряжение сети не уменьшится до допустимого рабочего значения.

Уход напряжения стабилитрона, отключение порога срабатывания от установленного значения, в зависимости от окружающей температуры в пределах от -60 до +60 С определяется по формуле

on =(tmax tgo )- dñò (2) где С - температура окружающей гоах среды, равная -60 С; нормальная температура окружающей среды, при которой установлен порог срабатывания, равный 20 С; (ст — температурный коэффициент напряжения стабилизации для маломощного стабилитрона, равный i-10 i/ С, Подставляя исходные данные в формулу (2), получим иоп=о 8 .

Таким сбраэом, стабильность порога срабатывания составляет + i

5 о

Z0

25 зо!!овышение чувствительности устройства защиты к изменению напряжения сети достигается за счет подключения порогового стабилитрона в схеме сравнения параллельно измеряемому напряжению. Полученный сигнал рассогласования управляет формирователем, который обеспечивает включение транзистора, шунтирующего управляющий электрод первого силового тиристора.

Сравнительные испытания устройств защиты показали, что чувствительность к изменению напряжения сети в зависимости от окружающей температуры от

-60 С до +60 С при применении изобретения может быть увеличена до li„ в то время, как известное устройство обладает низкой чувствительностью не менее 40i.

Высокая чувствительность устройства защиты позволяет разрабатывать вторичные источники питания без учета запасов на возможные перенапряжения, что снижает вес, уменьшает габариты и снижает стоимость аппаратуры без снижения надежности.

Кроме того, преимущество изобретения заключается в повышении КПД за счет снижения потерь мощности в цепи управляющего электрода силового тиристора.

Устройство защиты нагрузки в цепи переменного тока, содержащее замыкающий контакт коммутатора, включенный между первой входной клеммой и первой клеммой для подключения нагрузки,статический выключатель переменного тока, состоящий из двух силовых тиристоров, включенных встречно-параллельно друг другу, при этом анод первого силового тиристора соединен с катодом второго силового тиристора соединен с катодом второго силового тиристора и второй клеммой для подключения нагрузки, катод первого силового тиристора соединен с анодом второго силового тиристора и второй входной клеммой, транзистор, коллектор которого соединен с управляющим электродом второго силового тиристора, эмиттер — с катодом первого диода и с одним йз выводов первого конденсатора, второй вывод которого соединен! с катодом второго силового тиристора, с i 556

Составитель E. Финогенов

Редактор Т.Кугрышева Техред А. Савка

Корректор Л.Иеньо

Заказ 11272/78 Тираж 678

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 анод первого диода через первый резистор соединен с первым выводом для подключения нагрузки и через второй резистор — с базой транзистора, стабилитрон и второй конденсатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности в диапазоне температур окружающей среды, в него введены трансформатор, первая обмотка которого подключена >о между первым выводом для подключения нагрузки и второй входной клеммой, второй транзистор, коллектор которого соединен с управляющим электродом первого силового тиристора, эмиттер с катодом указанного тиристора и через второй конденсатор и третий резистор - с коллектором второго транзистора, вторая обмотка трансформатора одним выводом через второй диод соединена с точкой соединения второго конденсатора и третьего резистора, второй вывод второй обмотки трансформатора соединен со средней точкой третьей обмотки и второй входной клеммой, выводы третьей обмотки соединены с анодами выпрямительных диодов, катоды которых соединены с выводами третьего конденсатора и потенциометра, вторые выводы которых соединены со второй входной клеммой, третий транзистор, база которого соединена с движком потенциометра, эмиттер - к источнику опорного напряжения на стабилитроне, коллектор через четвертый и пятый резисторы - к эмиттеру второго транзистора, база которого соединена с точкой соединения укаэанных резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 630694, кл. Н 02 Н 3/20, 1976.

2. Патент США 3553530, кл, 317-16, 1969 °