Устройство для защиты электропотребителя от перенапряжений питающей сети

 

(72) Авторы изобретеиия

В.Г. Пекелис и И.Г. Михалкович (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ

ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ

Устройство относится к радиотехнике и.может быть использовано для защиты электропитания радиотехнической системы от перенапряжений питающей сети.

Известно устройство защиты электропотребителей от перенапряжений, содержащее автоматы защиты, либо предохранители, включенные в каждую из линий двухпроводной сети, встречно-параллельные тиристоры, шунтирую10 щие нагрузку, и чувствительное устройство, соединенное с сетью и со входом встречно-параллельных тиристоров (1).

Подобные устройства защиты, вызывающие отключенное состояние электропотребителя при наличии аварийного сигнала, сохраняющееся и после снятия аварийного сигнала, как правило, либо имеют недопустимое запаздывание, либо недостаточно защищены от воздействия помех, т.е. надежность их работы невысока.

Известно также устройство защиты магнито-транзисторного преобразователя от перенапряжений, содержащее туннельный диод и конденсатор, включенные параллельно переходу база— эмиттер транзистора защиты, база которого соединена дополнительно с зажимом источника питания (2J

Недостатком этого устройства также является невысокая надежность его работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является устройство защиты магнито-транзисторного преоб-.разователя от перенапряжений, содержащее подключенный к источнику питания и выполненный на туннельном диоде реагирующий орган, выход кото рого соединен с исполнительными це" пями устройства, а к дополнительному входу через дифференцирующую цепочку подключен выход генератора импульсов, 4783 ф дом питающей сети 6. Тонка соединения резисторов 2 и 3 соединена с конденсатором 7, второй вывод которого соединен с внешним выводом туннельного диода 5. Последовательно соединенные диод 4 и туннельный диод 5 шунтированы диодом 8, включенным в обратном направлении относительно диода 4, а оба вывода туннельного диода 5 под10 ключены к входному транзистору 9 исполнительного блока.

Для изложения принципа работы введем дополнительные обозначения:

R, R - сопротивления резисторов

1s 2 и 3 соответственно, С 7 -емкость конденсатора 7; Uc — напряжение питающей сети, прикладываемое к зажимам 1 и 6; 0 — падение напряжения на конденсаторе 7; 0, и ig — соответственно падение напряжения на туннельном диоде и протекающий через него ток. Обозначение напряжений и токов относится к фиг. 2.

Устройство работает следующим об2s разом.

Пусть напряжение питающей сети, прикладываемое к зажимам 1 и 6, рав-. но Uq =U s п, где 0 — амплитудное значение напряжения.

Напряжение на конденсаторе 7 при этом будет равно:

И,я

0 s in(Nt f)„

35 при

На фиг. 1 изображена электрическая схема устройства; на фиг. 2 кривые напряжений и токов, поясняющие работу схемы.

Устройство содержит фазный (нулевой) провод 1 питающей сети, резисторы 2 и 3, диод 4, туннельный диод 5, нулевой (фазный) провод

6 .питающей сети, конденсатор 7, диод

8, входной транзистор 9 исполнительного узла. Вариант устройства, реагирующий на отрицательную полуволну напряжения питающей сети содержит резисторы 10 и 11, вентиль

12, туннельный диод 13, входной транзистор 14 исполнительного узла, вентиль 15 и конденсатор 16.

К фазному либо нулевому проводу питающей сети 1 подключен резистор

2, с которым последовательно сое- ss динены резистор 3, диод 4 и туннельный диод 5, внешний вывод которого соединен с нулевым либо фазным провой,„ Рр

3 92 который соединен с зажимом источника питания, (3).

Обладая необходимой надежностью работы, устройство имеет излишнюю схемную сложность и в то же время не решает задачи защиты электропот,ребителей переменного тока от пере напряжений. Использование туннельного диода в составе надежных устройств защиты электропотребителей переменного тока требует применения дополнительных фильтрующих устройств, а также развязывающих вентилей.

Цель изобретения - повышение надежности работы на переменном токе и упрощения конструкции.

Поставленная цель, достигается тем, что в устройстве для защиты электропотребителя от перенапряжения питающей сети, содержащее пороговый элемент в виде туннельного диода, оба вывода которого подключены ко входному транзистору исполнительного блока два резистора, диод и конденсатор между фазным и нулевым проводами питающей сети последовательно включены два упомянутых резистора, диод и туннельный диод, включенные согласно, причем цепь иэ согласно включенных диода и туннельного диода шунтирована вновь введенным диодом, включенным в обратном направлении, а между точкой соединения обоих резисторов и внешним выводом туннельного диода подключен конденсатор. (в,",)„

v = алсос„- — - = со(а,-Ц, гр р = г 1 где, t — моменты времени, изображенные на фиг. 2;

С вЂ” емкость конденсатора.

Учитывая, что падением напряжения на цепочке из вентилей 4, 8 и туннельного диода 5 можно пренебречь, ток через туннельный диод 5 равен, д д (щ — l — Лп (и - )

При достижении амплитудой тока

ltl g ф, -) величины тока переключения туннельного диода 5 последний переходит в состояние с высоким потенциалом (напряжение Us на фиг, 2), обеспечивая включение входного транзистора 9 исполнительного блока уст92478

Тем самым осуществляется подавление помех и обеспечение необходимой по= мехоэащищенности данного устройства,- 25 защиты. При спадании кривой напряже ния 0с до нуля имеет место соответствующее уменьшение текущего значения тока Iy . При достижении им величины, соответствующей обратному переключению туннельного диода 5, последний в момент времени 5 на фиг. 2 переходит в состояние с низким потенциалом.

Тем самым осуществляется возврат

35 устройства в нормальное состояние.

При исчезновении аварийного перенапряжения питающей сети дальнейших переключений туннельного диода и устройства защиты в целом не проис40 ходит.

Устройство, изображенное на фиг. 1 сплошными линиями, реагирует на положительную полуволну напряжения питаю° щей сети. При необходимости контроля

45 обоих полуволн дополнительно может быть использована ветвь, изображенная на фиг. 1 штриховыми линиями. К фазному либо нулевому проводу питающей сети подключен резистор 10, с которым последовательно соединены ре 50 зистор 11, диод 12 и туннельный диод

13, внешний вывод которого соединен с нулевым либо фазным проводом питающей сети 6. Точка соединения резисторов 10 и 11 соединена с конденсатором 16, второй вывод которого соединен с внешним выводом туннельного диода 13, последовательно соедиУстройство для защиты электропотреби геля от перенапряжения питающей сети, содержащее пороговый элемент в виде туннельного диода, оба вывода

SS .которого подключены к входному транзистору исполнительного блока, два резистора, диод и конденсатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с ройства. Очевидно переключение ,туннельного диода 5 происходит в момент времени

Таким образом, данное устройство осуществляет контроль амплитудного значения .напряжения питающей сети, так как Л =U . Если на кривую напряжения питающей сети накладываются дополнительные отклонения, например, в виде высокочастотных помех с частотой Оуп, то ) данное устройство работает как фильтр нижних частот с коэффициентом фильтрации г;г,) либо как интегрирующая цепь с пос тоянной времени г Рт

Z =С г+1 ®

3 6 ненные диод 12 и туннельный диод

-13 шунтированы диодом 15, а оба вывода туннельного диода 13 подключены к входному транзистору 14 исполнительного блока устройства.

Как видно из фиг. 1, :диоды 12, 15 и туннельный диод 13 включены в обратной полярности относительно вентилей 4, 8 и туннельного диода 5 соответственно. Такое включение и обеспечивает работу правой ветви при отрицательной полуволне напряжения питающей сети.

Используя данный принцип, можно осуществить защиту всех фаз трехфазной сети.

Введение дополнительного RC-фильт ра из резистора 2 и конденсатора

7, а также вторично включенных вентилей 4 и 8 позволяет расширить по сравнению с прототипом сферу применения реагирующего органа на туннельном диоде, использовав его в устройстве защиты на переменном токе. При этом обеспечена необходимая помехозащищенность устройства, простота его расчета при проектировании, а также легкость и стабильность настройки его образцов.

Устройство реагирует на амплитудное значение напряжения питающей сети, что черезвычайно важно, так как приведенная величина амплитудного значения является максимальным текущим значением входного рабочего напряжения для различных типов ВИП, а т.ч. ВИП с бестрансформаторным входом.

Применение встречно включенных вентилей позволяет на переменном токе существенно упростить схему устройства по сравнению с прототипом, исключив из нее генератор импульсов с дифференцирующей цепочкой, необходимой для обеспечения периодического переключения устройства защиты в неаварийное состояние.

Формула изобретения

7 924783 8 целью повышения надежности работы на их резисторов и внешним выводом тунпеременном токе и упрощения конструк- нельного диода подключен конденсатор. ции, между фазным и нулевым проводами Источники информации, питающей сети последовательно вклю- принятые во внимание при экспертизе чены упомянутые два резистора, диод s 1. Авторское свидетельство СССР и туннельный диод, включенные соглас- Ю 630695, кл. Н 02 Н 3/20, 1979. но, причем цепь из согласно-включен-. ных диода и туннельного диода шунти- 2. Авторское свидетельство СССР рована дополнительно введенным дио- 11 603046, кл. H 02 H 7/10, 1978. дом, включенным в обратном направ- >в 3. Авторское свидетельство СССР ленин, .а между точкой соединения обо- У 641584, кл. Н 02 Н 7/10, 1979.

l т !

Фиг,1

Фиг.?

ВНИИПИ Заказ 2832/71 Тираж 670 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4