ОТКАЗОУСТОЙЧИВАЯ ИНДИКАТОРНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА Российский патент 2018 года по МПК H02H7/26 

Варианты реализации настоящего изобретения относятся в целом к защите от перегрузки в отношении электрической энергии. Более конкретно варианты реализации настоящего изобретения относятся к электроэнергетическим системам защиты от перегрузки.

Уровни энергии, создаваемые молнией, электромагнитными импульсами и электромагнитным разрядом, приводят к разрушению самолетных систем электрического питания, управления и индикации. Воздействия молнии могут проникать в электрические системы на воздушном летательном аппарате вследствие электрических соединений, таких как трубки гидравлических систем, датчики воздушных данных, антенны и электрические кабели от двигателей в отсек с внутренней электрической проводкой.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Представлены отказоустойчивая индикаторная система защиты от перегрузки и способы. Модуль защиты от перегрузки присоединен к линии электроснабжения и линии заземления перегрузки и содержит модуль первого варистора и модуль второго варистора. Модуль первого варистора присоединен к линии электроснабжения и среднему узлу и содержит первый варистор. Первый варистор обеспечивает большое комплексное сопротивление между линией электроснабжения и средним узлом, если напряжение первого варистора от линии электроснабжения до среднего узла меньше первого порогового напряжения. Первый варистор поглощает ток перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение первого варистора больше первого порогового напряжения. Модуль второго варистора присоединен к среднему узлу и линии заземления перегрузки и содержит второй варистор. Второй варистор обеспечивает большое комплексное сопротивление между средним узлом и линией заземления перегрузки, если напряжение второго варистора от среднего узла до линии заземления перегрузки меньше первого порогового напряжения. Второй варистор поглощает ток перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение второго варистора больше второго порогового напряжения. Схема обнаружения неисправности указывает на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле защиты от перегрузки на основе напряжения ответвления на среднем узле.

Таким образом, варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают создание отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки, которая защищает от перегрузок и указывает на внутренние неисправности, такие как вышедшие из строя варисторы.

В одном варианте реализации изобретения отказоустойчивая индикаторная система защиты от перегрузки содержит модуль защиты от перегрузки и схему обнаружения неисправности. Модуль защиты от перегрузки присоединен к линии электроснабжения и линии заземления перегрузки и содержит модуль первого варистора и модуль второго варистора. Модуль первого варистора присоединен к линии электроснабжения и среднему узлу и содержит первый варистор. Первый варистор обеспечивает большое комплексное сопротивление между линией электроснабжения и средним узлом, если напряжение первого варистора от линии электроснабжения до среднего узла меньше первого порогового напряжения. Первый варистор поглощает ток перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение первого варистора больше первого порогового напряжения. Модуль второго варистора присоединен к среднему узлу и линии заземления перегрузки и содержит второй варистор. Второй варистор обеспечивает большое комплексное сопротивление между средним узлом и линией заземления перегрузки, если напряжение второго варистора от среднего узла до линии заземления перегрузки меньше первого порогового напряжения. Второй варистор поглощает ток перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение второго варистора больше второго порогового напряжения. Схема обнаружения неисправности указывает на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле защиты от перегрузки на основе напряжения ответвления на среднем узле.

Еще в одном варианте реализации изобретения способ выполнения отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки включает выполнение первого варистора с возможностью обеспечения большого комплексного сопротивления между линией электроснабжения и средним узлом, если напряжение первого варистора от линии электроснабжения до среднего узла меньше первого порогового напряжения. Способ также включает выполнение первого варистора с возможностью поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение первого варистора больше первого порогового напряжения. Способ также включает выполнение второго варистора с возможностью обеспечения большого комплексного сопротивления между средним узлом и линией заземления перегрузки, если напряжение второго варистора от среднего узла до линии заземления перегрузки меньше второго порогового напряжения. Способ также включает выполнение модуля второго варистора с возможностью поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение второго варистора больше второго порогового напряжения. Способ также включает выполнение модуля первого варистора, содержащего первый варистор, с возможностью присоединения к линии электроснабжения и среднему узлу. Способ также включает выполнение модуля второго варистора, содержащего второй варистор, с возможностью присоединения к среднему узлу и линии заземления перегрузки. Способ также включает выполнение по меньшей мере одного модуля защиты от перегрузки, содержащего модуль первого варистора и модуль второго варистора, с возможностью присоединения к линии электроснабжения и линии заземления перегрузки. Способ также включает выполнение схемы обнаружения неисправности с возможностью указания на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле защиты от перегрузки на основе напряжения ответвления на среднем узле.

Еще в одном варианте реализации изобретения способ отказоустойчивой индикаторной защиты от перегрузки, вызванной молнией, обеспечивает направление нежелательной перегрузки электрической энергии, вызванной ударом молнии, от чувствительного электрического или электронного компонента. Способ также обеспечивает направление указанной нежелательной перегрузки электрической энергии через множество последовательно соединенных пар варисторов на основе оксидов металлов. Способ также обеспечивает извлечение сигнала напряжения из центральной точки ответвления между последовательно соединенными парами указанных варисторов на основе оксидов металлов. Способ также обеспечивает контроль сигнала напряжения на предмет исправности указанных варисторов на основе оксидов металлов. Способ также обеспечивает большое комплексное сопротивление в варисторе на основе оксидов металлов среди указанных варисторов на основе оксидов металлов с получением низкого напряжения на указанном варисторе на основе оксидов металлов. Способ также обеспечивает малое комплексное сопротивление в указанном варисторе на основе оксидов металлов и отведение нежелательной перегрузки электрической энергии через указанный варистор на основе оксидов металлов под действием высокого напряжения на указанном варисторе на основе оксидов металлов.

Кроме того настоящий документ содержит варианты реализации изобретения согласно следующим пунктам:

Пункт 1. Отказоустойчивая индикаторная система защиты от перегрузки, содержащая:

по меньшей мере один модуль защиты от перегрузки, выполненный с возможностью присоединения к линии электроснабжения и линии заземления перегрузки и содержащий:

модуль первого варистора, выполненный с возможностью присоединения к линии электроснабжения и среднему узлу и содержащий первый варистор, выполненный с возможностью:

обеспечения первого большого комплексного сопротивления между линией электроснабжения и средним узлом, если напряжение первого варистора от линии электроснабжения до среднего узла меньше первого порогового напряжения; и

поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение первого варистора больше первого порогового напряжения; и

модуль второго варистора, выполненный с возможностью присоединения к среднему узлу и линии заземления перегрузки и содержащий второй варистор, выполненный с возможностью:

обеспечения второго большого комплексного сопротивления между средним узлом и линией заземления перегрузки, если напряжение второго варистора от среднего узла до линии заземления перегрузки меньше второго порогового напряжения; и

поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение второго варистора больше второго порогового напряжения; и

схему обнаружения неисправности, выполненную с возможностью указания на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле защиты от перегрузки на основе напряжения ответвления на среднем узле.

Пункт 2. Система по пункту 1, в которой модуль первого варистора и модуль второго варистора каждый содержит предохранитель последовательно с первым варистором и вторым варистором соответственно.

Пункт 3. Система по пункту 2, в которой предохранитель имеет более высокое пробивное напряжение, чем первый варистор и второй варистор.

Пункт 4. Система по пункту 1, в которой схема обнаружения неисправности указывает на неисправность в:

модуле первого варистора, если напряжение ответвления приближается к первому напряжению линии заземления перегрузки; и

модуле второго варистора, если напряжение ответвления приближается ко второму напряжению линии электроснабжения.

Пункт 5. Система по пункту 1, в которой первый варистор и второй варистор содержит оксид металла, керамический материал или их комбинацию.

Пункт 6. Система по пункту 1, в которой по меньшей мере один модуль защиты от перегрузки содержит множество модулей защиты от перегрузки с обеспечением резервирования с отказоустойчивостью в указанных модулях защиты от перегрузки.

Пункт 7. Способ выполнения отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки, включающий:

выполнение первого варистора с возможностью обеспечения первого большого комплексного сопротивления между линией электроснабжения и средним узлом, если напряжение первого варистора от линии электроснабжения до среднего узла меньше первого порогового напряжения;

выполнение первого варистора с возможностью поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение первого варистора больше первого порогового напряжения;

выполнение второго варистора с возможностью обеспечения второго большого комплексного сопротивления между средним узлом и линией заземления перегрузки, если напряжение второго варистора от среднего узла до линии заземления перегрузки меньше второго порогового напряжения;

выполнение второго варистора с возможностью поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение второго варистора больше второго порогового напряжения;

выполнение модуля первого варистора, содержащего первый варистор, с возможностью присоединения к линии электроснабжения и средним узлом;

выполнение модуля второго варистора, содержащего второй варистор, с возможностью присоединения к среднему узлу и линии заземления перегрузки;

выполнение по меньшей мере одного модуля защиты от перегрузки, содержащего модуль первого варистора и модуль второго варистора, с возможностью присоединения к линии электроснабжения и линии заземления перегрузки и

выполнение схемы обнаружения неисправности с возможностью указания на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле защиты от перегрузки на основе напряжения ответвления на среднем узле.

Пункт 8. Способ по пункту 7, также включающий:

выполнение схемы обнаружения неисправности с возможностью указания на неисправность первого варистора в модуле первого варистора, если напряжение ответвления приближается к первому напряжению линии заземления перегрузки; и

выполнение схемы обнаружения неисправности с возможностью указания на неисправность второго варистора в модуле второго варистора, если напряжение ответвления приближается ко второму напряжению линии электроснабжения.

Пункт 9. Способ по пункту 7, также включающий:

выполнение первого предохранителя в модуле первого варистора последовательно с первым варистором и

выполнение второго предохранителя в модуле второго варистора последовательно со вторым варистором.

Пункт 10. Способ по пункту 9, также включающий выполнение первого предохранителя и второго предохранителя имеющими более высокое пробивное напряжение, чем первый варистор и второй варистор соответственно.

Пункт 11. Способ по пункту 7, также включающий выполнение первого варистора и второго варистора содержащими оксид металла, керамический материал или их комбинацию.

Пункт 12. Способ по пункту 7, в котором по меньшей мере один модуль защиты от перегрузки содержит множество модулей защиты от перегрузки с обеспечением резервирования с отказоустойчивостью в указанных модулях защиты от перегрузки.

Пункт 13. Способ отказоустойчивой индикаторной защиты от перегрузки, вызванной молнией, включающий:

направление нежелательной перегрузки электрической энергии, вызванной ударом молнии, от чувствительного электрического или электронного компонента;

направление указанной нежелательной перегрузки электрической энергии через множество последовательно соединенных пар варисторов на основе оксидов металлов;

извлечение сигнала напряжения из центральной точки ответвления между последовательно соединенными парами указанных варисторов на основе оксидов металлов;

контроль сигнала напряжения на предмет исправности указанных варисторов на основе оксидов металлов;

обеспечение большого комплексного сопротивления в варисторе на основе оксидов металлов среди указанных варисторов на основе оксидов металлов с получением низкого напряжения на указанном варисторе на основе оксидов металлов и

обеспечение малого комплексного сопротивления в указанном варисторе на основе оксидов металлов и отведение нежелательной перегрузки электрической энергии через указанный варистор на основе оксидов металлов под действием высокого напряжения на указанном варисторе на основе оксидов металлов.

Пункт 14. Способ по пункту 13, также включающий обработку сигнала напряжения для подачи сигнала о неисправности одного из указанных варисторов на основе оксидов металлов вследствие короткого замыкания, обрыва цепи или ухудшенной функциональности.

Пункт 15. Способ по пункту 14, в котором варистор на основе оксидов металлов содержит:

чувствительную к напряжению полупроводниковую композицию, выполненную по необходимым техническим требованиям для обеспечения соразмерности со значением отпирающего напряжения с работой при пиковых напряжениях 134 Вольт среднеквадратического значения или 268 Вольт среднеквадратического значения, соответствующих номинальным рабочим напряжениям 115 Вольт среднеквадратического значения или 230 Вольт среднеквадратического значения соответственно; и

встроенный термоплавкий защитный элемент, заключенный в эпоксидную смолу, ослабляющий проявление источника воспламенения в случае короткого замыкания варистора на основе оксидов металлов.

Пункт 16. Способ по пункту 13, при котором проводящая среда в указанном варисторе на основе оксидов металлов восстанавливает свою характеристику диодного перехода в отсутствии высокого напряжения на электродах с восстановлением нормальной оперативной подачи рабочих напряжения и тока на чувствительный электрический или электронный компонент.

Пункт 17. Способ по пункту 13, также включающий обеспечение отказоустойчивой индикаторной защиты от перегрузки, вызванной посредством молнии, на воздушном летательном аппарате.

Пункт 18. Способ по пункту 13, также включающий обеспечение возможности работы варистора на основе оксидов металлов при пиковых напряжениях 134 Вольт среднеквадратического значения или 268 Вольт среднеквадратического значения, соответствующих номинальным рабочим напряжениям 115 Вольт среднеквадратического значения или 230 Вольт среднеквадратического значения соответственно.

Пункт 19. Способ по пункту 13, также включающий обеспечение защиты от перегрузки с рассеиванием до 5000 Джоулей энергии во время резких повышений напряжения в системе защиты от перегрузки, содержащей пару, или множество пар, указанных варисторов на основе оксидов металлов.

Пункт 20. Способ по пункту 13, в котором по меньшей мере один модуль защиты от перегрузки содержит множество модулей защиты от перегрузки с обеспечением резервирования с отказоустойчивостью в указанных модулях защиты от перегрузки.

Представленный раздел описания "Раскрытие изобретения" использован для вводного раскрытия в упрощенной форме с некоторыми выбранными принципами, далее описанными подробно в разделе описания "Осуществление изобретения". Данный раздел не претендует на выявление ключевых особенностей или существенных признаков заявленного объекта и не предназначен для использования в качестве средства определения объема правовой охраны заявленного объекта изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Более полное понимание раскрытых вариантов реализации изобретения может быть обеспечено путем ссылки на раздел описания "Осуществление изобретения" и формулу изобретения при их рассмотрении в сочетании со следующими фигурами чертежей, на которых одинаковые ссылочные обозначения относятся к схожим элементам на всех чертежах. Фигуры чертежей представлены для облегчения понимания настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема предлагаемого изобретения или его применимости. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе.

ФИГ. 1 представляет собой иллюстрацию структурной схемы примера изготовления воздушного летательного аппарата и методики его обслуживания.

ФИГ. 2 представляет собой иллюстрацию примера структурной схемы воздушного летательного аппарата.

ФИГ. 3 и 4 представляют собой иллюстрации сценариев, показывающих, как удар молнии может воздействовать на электрические системы на воздушном летательном аппарате.

ФИГ. 5 представляет собой иллюстрацию функциональной структурной схемы системы защиты от перегрузки согласно варианту реализации настоящего изобретения.

ФИГ. 6 представляет собой иллюстрацию радиального дискового варистора, который может быть использован в системе по ФИГ. 5.

ФИГ. 7 представляет собой иллюстрацию электрических схем множества варисторов согласно варианту реализации настоящего изобретения.

ФИГ. 8 представляет собой иллюстрацию примера блок-схемы, показывающей процесс выполнения отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки согласно варианту реализации настоящего изобретения.

ФИГ. 9 представляет собой иллюстрацию примера блок-схемы, показывающей процесс функционирования отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки согласно варианту реализации настоящего изобретения.

Каждая фигура чертежей, представленная в данном документе, показывает вариант особенности представленных вариантов реализации изобретения, и только их отличия будут обсуждаться подробно.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующий раздел описания "Осуществление изобретения" является по существу примерным и не предназначен для ограничения предлагаемого изобретения или применения и использований раскрытых вариантов реализации настоящего изобретения. Описания конкретных устройств, способов и вариантов реализации предоставлены только в качестве примера. Изменения в примерах, описанных в настоящем документе, будут очевидны для специалистов в данной области техники, и общие принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены для других примеров и вариантов реализации, не отступая от сущности и объема настоящего изобретения. Раскрытие настоящего изобретения должно толковаться в объеме, соответствующем формуле изобретения, и не ограничиваться примерами, описанными и показанными здесь.

Варианты реализации настоящего изобретения могут быть описаны здесь с использованием функциональных и/или логических блочных компонентов и различных этапов обработки. Следует отметить, что такие блочные компоненты могут быть реализованы любым количеством аппаратных средств, программного обеспечения и/или аппаратно-реализованного программного обеспечения, выполненных с возможностью выполнения конкретных функций. Для целей краткости здесь не обязательно могут быть подробно описаны известные способы и компоненты, относящиеся к теплопередаче, приведению в действие за счет тепловой энергии, и иным функциональным аспектам этих систем, описанным здесь (и их отдельных рабочих компонентов). Кроме того, для специалистов в данной области техники очевидно, что раскрытые варианты реализации настоящего изобретения могут быть осуществлены вместе с различными аппаратными средствами и программным обеспечением и что раскрытые здесь варианты реализации изобретения являются только примерами его реализации.

Варианты реализации настоящего изобретения описаны в контексте практического не ограничивающего применения, а именно, защиты электропитания транспортного средства от перегрузки. Однако раскрытые варианты реализации изобретения не ограничены такими задачами защиты электропитания транспортного средства от перегрузки, а описанные здесь способы могут также быть использованы для решения иных задач. Например, помимо прочего, варианты реализации изобретения могут найти применение для научных систем, систем вооружения или решения иных задач. Транспортное средство может содержать, например, помимо прочего, управляемое человеком и неуправляемое человеком транспортное средство, космический летательный аппарат, ракеты-носители и другие транспортные средства, работающие в ситуациях, когда они подвергаются электрической перегрузке.

Как станет очевидно специалисту в данной области техники после ознакомления с настоящим описанием, следующая информация представляет собой примеры и варианты реализации настоящего изобретения и не ограничены работой в соответствии с этими примерами. Другие варианты реализации изобретения могут быть использованы и структурные изменения могут быть выполнены в пределах объема раскрытых примеров вариантов реализации настоящего изобретения.

Более подробно со ссылкой на чертежи, конфигурации настоящего изобретения могут быть описаны в контексте примера способа 100 (способа 100) изготовления воздушного летательного аппарата и методики его обслуживания, как показано на ФИГ. 1, и воздушного летательного аппарата 200, как показано на ФИГ. 2. Во время подготовки производства способ 100 может включать проектирование 104 воздушного летательного аппарата 200 и материальное снабжение 106. Во время изготовления осуществляют производство 108 (процесс 108) компонентов и сборочных узлов и системную интеграцию 110 воздушного летательного аппарата 200. После этого воздушный летательный аппарат 200 может пройти через стадию 112 сертификации и доставки перед вводом в эксплуатацию 114. При эксплуатации пользователем воздушный летательный аппарат 200 подпадает под регламентное техобслуживание и текущий ремонт 116 (которое также может включать модернизацию, перенастройку, переоборудование и так далее).

Каждый из процессов по способу 100 может быть выполнен системотехническим предприятием, третьей стороной и/или оператором (например, пользователем). По замыслу этого описания системотехническое предприятие может содержать, например, помимо прочего, любое количество авиационных производителей и основных системных субподрядчиков; третья сторона может содержать, например, помимо прочего, любое количество продавцов, субподрядчиков и поставщиков; а оператор может представлять собой, например, помимо прочего, авиакомпанию, лизинговую компанию, военное ведомство, обслуживающую организацию и тому подобное.

Как показано на ФИГ. 2, воздушный летательный аппарат 200, изготовленный способом 100, может содержать планер 218 с множеством систем 220 и внутренней частью 222. Примеры систем высокого уровня в системах 220 включают одну двигательную установку 224 или большее количество таких установок, электрическую систему 226, гидравлическую систему 228, систему 230 искусственного климата и систему 232 защиты от перегрузки. Также сюда может быть включено любое количество других систем. Хотя показан пример, относящийся к аэрокосмической промышленности, конфигурации настоящего изобретения могут быть приложены к другим отраслям промышленности.

Устройства и способы, описанные здесь, могут быть применены во время одного или более этапов способа 100. Например, компоненты или сборочные узлы, соответствующие процессу 108 производства, могут быть изготовлены или произведены способом, аналогичным способу изготовления компонентов и сборочных узлов, изготовленным во время обслуживания воздушного летательного аппарата 200. Кроме того, одна или большее количество конфигураций устройства, конфигураций способов или их комбинация могут быть использованы во время процессов 108 и 110 производства, например по существу для существенного ускорения сборки или уменьшения стоимости воздушного летательного аппарата 200. Схожим образом, одна или большее количество конфигураций устройства, конфигураций способов или их комбинация могут быть использованы во время обслуживания воздушного летательного аппарата 200, например, но без ограничения, на этапе 116 регламентного техобслуживания и текущего ремонта.

Варианты реализации изобретения позволяют создать систему, обеспечивающую для систем самолета возможность выполнения своих рабочих функций в опасных условиях в отношении электромагнитных устройств. В самолете из композитных материалов уровни угроз со стороны вызываемых молнией напряжения и тока выше по сравнению с уровнями угроз для алюминиевого самолета.

Существующие системы используют устройства подавления переходного напряжения (TVS) для подавления перегрузок по напряжению, такие как трансорбдиоды (transorb), стабилитроны (zener) и т.п., через электрическую установку самолета для защиты против молнии и электромагнитных импульсов. Эти устройства подавления переходного напряжения используют для направления нежелательной энергии от чувствительных электрических или электронных компонентов. Часть проблемы в существующих системах заключается в отсутствии индикаторных схем, показывающих, когда в этих устройствах подавления переходного напряжения начинают ухудшаться характеристики или устройства выходят из строя, что приводит к тому, что чувствительные электрические/электронные компоненты часто перестают быть оптимальными. Также, некоторые из указанных систем проводки подачи питания требуют какого-нибудь экранирования из медной сетки, обернутой в виде защитного рукава вокруг всей длины существующего жгута монтажных проводов, что приводит к увеличению веса воздушного летательного аппарата.

Варианты реализации изобретения обеспечивают создание системы, содержащей систему контроля исправности для новых типов устройств подавления переходного напряжения, таких как варисторы, для указания, когда эти устройства либо становятся неисправными вследствие короткого замыкания, либо становятся неисправными вследствие размыкания цепи и ухудшают свои рабочие характеристики в отношении своей работоспособности.

Таким образом, варианты реализации изобретения используют варисторные устройства в качестве компонента подавления переходного напряжения между линиями 230 и 115 напряжения переменного тока (VAC) к нейтрали в сочетании со схемой электрического контроля для обеспечения создания системы защиты от перегрузки (SPS), которая может извещать о исправности варисторных устройств, как подробно объяснено ниже.

ФИГ. 3 и 4 представляют собой иллюстрации сценариев 300 и 400, показывающих, как удар молнии 302 может воздействовать на электрические системы на воздушном летательном аппарате 200. Удар молнии 302 может контактировать с воздушным летательным аппаратом 200, проходить через него (например, по фюзеляжу, крылу, пилону, двигателю, нервюре и т.п.) и покидать, как показано посредством выхода удара молнии 308. Удар молнии 302 может генерировать магнитный поток ϕ 304, который генерирует электрический ток 306 от молнии на воздушном летательном аппарате 200. Магнитный поток ϕ 304 может взаимодействовать с соединительными кабелями электрических систем 226 воздушного летательного аппарата 200. Воздействия молнии могут проникать в электрические системы 226 воздушного летательного аппарата 200 вследствие электрических соединений, таких как трубки гидравлических систем, датчики воздушных данных, антенны и электрические кабели от двигателей, в отсек с внутренней электрической проводкой. Эти воздействия могут вызывать резкие повышения напряжения, часто превышающие 1200 Вольт (В) в сигнальных проводах, соединенных с электронными устройствами низкого напряжения. Также, эти воздействия могут вызывать перегрузки большого тока в проводке подачи питания, имеющей малое комплексное сопротивление, достаточное, чтобы разрушить датчики защитных схем и вызвать неисправности в подаче питания; в некоторых случаях эти токовые перегрузки выглядят как временные неисправности по сверхтоку и могут вызвать отключения контакторов управления от линии.

Некоторые конфигурации обеспечивают создание системы защиты от перегрузки для защиты чувствительных электрических/электронных компонентов от прямого попадания молнии и косвенно-индуцированных ее воздействий. Система защиты от перегрузки, описанная здесь, обеспечивает создание варисторов по необходимым техническим требованиям, которые обеспечивают возможность большого комплексного сопротивления во время нормального функционирования и возможность направления энергетических импульсов от чувствительных электрических/электронных компонентов. Большое комплексное сопротивление может содержать, например, помимо прочего, по существу изолирующее комплексное сопротивление, комплексное сопротивление, которое по существу изолирует линию 514 электроснабжения (ФИГ. 7) от линии 512 заземления перегрузки (ФИГ. 7), комплексное сопротивление, которое по существу изолирует первый электрический узел (например, линию 514 электроснабжения или средний узел 710 (ФИГ. 7)) от второго электрического узла (например, среднего узла 710 или линии 512 заземления перегрузки), или иное подходящее большое комплексное сопротивление. Большое комплексное сопротивление в варисторе на основе оксидов металлов (MOV) может содержать, например, помимо прочего, сопротивление приблизительно 100 мега Ом или иное подходящее комплексное сопротивление. Кроме того система защиты от перегрузки обеспечивает возможность контроля исправности варисторов. Посредством использования схемы электрического контроля уменьшается возможность возникновения аномалии в чувствительных электрических/электронных компонентах после ухудшения характеристик указанных варисторов или их неисправности. Неисправный варистор или варистор с ухудшенными характеристиками может содержать, например, помимо прочего, варистор, содержащий разомкнутую цепь, варистор, имеющий короткое замыкание, или иным образом ухудшенную функциональность.

ФИГ. 5 представляет собой иллюстрацию функциональной структурной схемы системы 500 защиты от перегрузки (SPS) согласно варианту реализации настоящего изобретения. Система 500 защиты от перегрузки может содержать: схему 502 подавления переходного напряжения (TVS) (модуль 502 защиты от перегрузки), схему 504 электрического контроля (схему 504 обнаружения неисправности), схему 506 сглаживания сигнала, схему 508 индикации неисправности, схему 510 питания переменного тока и создания опорного напряжения и источник 522 питания.

Система 500 защиты от перегрузки обеспечивает контроль питания переменного тока между линией 514 электроснабжения переменного тока и линией 512 заземления перегрузки. В случае чрезмерного уровня энергии система 500 предотвращает аномалию в чувствительных электрических/электронных компонентах самолета. Если в случае такого высокого уровня энергии компоненты системы 500 защиты от перегрузки перестают быть оптимальными, данные 516 о неисправностях могут быть выданы на вычислительные аппаратные средства (не показано) с индикацией неисправности. Система 500 защиты от перегрузки работает с питанием 115 Вольт и 230 Вольт переменного тока.

Модуль 502 защиты от перегрузки выполнен с возможностью непосредственной отправки напряжения контроля исправности, такого как напряжения 518 VA ответвления, на схему 504 обнаружения неисправности. Модуль 502 защиты от перегрузки может содержать два варистора 720/722 (ФИГ. 7), соединенных последовательно между одной линией 514 электроснабжения переменного тока и линией 512 заземления перегрузки, как показано на ФИГ. 7. При этом система 500 может содержать, например, помимо прочего, два, четыре, шесть или любое количество варисторов, чтобы отвечать уровням энергии, необходимым для сборки самолета.

Схема 504 обнаружения неисправности выполнена с возможностью получения напряжения 518 VA ответвления от модуля 502 защиты от перегрузки. Если напряжение 518 VA ответвления находится вне своего допустимого диапазона, замкнуто накоротко или цепь разомкнута, схема 504 электрического контроля выдаст сообщение о неисправности. Схема 504 обнаружения неисправности получает питание от источника 522 питания посредством входного сигнала 520 переменного тока. Схема 504 обнаружения неисправности также обеспечивает индикацию при отключении питания.

Схема 506 сглаживания сигнала выполнена с возможностью сглаживания сигнала от схемы 504 обнаружения неисправности и отправки сглаженного сигнала на схему 508 индикации неисправности.

Схема 508 индикации неисправности обеспечивает выдачу индикации неисправностей в вычислительное оборудование посредством данных 516 о неисправностях при возникновении какой-либо неисправности.

Схема 510 питания переменного тока и создания опорного напряжения выполнена с возможностью создания опорного напряжения.

Источник 522 питания выполнен с возможностью подачи питания на схему 504 обнаружения неисправности и схему 508 индикации неисправности.

ФИГ. 6 представляет собой иллюстрацию радиального дискового варистора 600, который может быть использован в схеме 502 подавления переходного напряжения в системе 500 защиты от перегрузки системы по ФИГ. 5. Наружный слой 602 может быть выполнен из, например, помимо прочего, керамического материала или другого материала. Электродные пластины 604, содержащие соединительные провода 606, могут быть выполнены, например, помимо прочего, из проводящих зерен оксида цинка, легированных висмутом, кобальтом, марганцем, и другими оксидами металлов.

Общеизвестно использование варистора на основе оксидов металлов (MOV). Работа варистора на основе оксидов металлов по существу основана на его составе и конструкции. Варистор на основе оксидов металлов содержит керамическую массу зерен оксида цинка в матричной форме других оксидов металлов (таких как малое количество висмута, кобальта и марганца), расположенных с образованием слоистой конструкции между двумя металлическими пластинами, называемых электродами. Граница между каждым малым зерном со своим соседом формирует элемент диодного перехода. Эти границы позволяют протекать току только в одном направлении. Ориентация зерен в материале варистора на основе оксидов металлов между двумя металлическими электродными пластинами, такими как электродные пластины 604, является электрически эквивалентной сети из пар встречновключенных диодов, в которой каждая пара соединена параллельно со многими другими парами.

Если напряжение, поданное на электродные пластины 604, меньше чем напряжение, необходимое для разрушения зернового диодного перехода в материале варистора на основе оксидов металлов, то малый ток утечки (схожий с обратным током утечки диодного перехода) будет протекать через керамическую массу варистора на основе оксидов металлов. Когда напряжение, поданное на электродные пластины, становится достаточно большим для нахождения в области пробоя материала варистора на основе оксидов металлов, через керамическую массу этого варистора на основе оксидов металлов будет протекать большой ток. Область пробивного напряжения материала варистора на основе оксидов металлов определяется на основе спецификаций изготовителя в качестве минимального (Vnom_min) и максимального (Vnom_max) номинальных напряжений.

Рабочая характеристика варистора на основе оксидов металлов является нелинейной в отношении напряжения/тока, при этом варистор имеет большое активное сопротивление при низких напряжениях и малое активное сопротивление при высоких напряжениях. Варистор на основе оксидов металлов будет шунтировать неконтролируемый ток, создаваемый высокими напряжениями, с отводом от чувствительного электронного силового компонента. Проводящая среда в варисторе на основе оксидов металлов восстанавливает свою характеристику диодного перехода в отсутствии высокого напряжения на электродных пластинах 604 с восстановлением нормальной оперативной подачи рабочих напряжения и тока на указанный чувствительный электрический или электронный компонент.

Здесь представлен варисторный блок, выполненный по необходимым техническим требованиям для работы в системе подачи питания переменного тока на гражданском самолете. Представлена совокупность требований к фиксирующему уровню напряжения для варисторов 720/722, предназначенных для использования в системе подачи питания переменного тока 115 В и 230 В на гражданском самолете. Когда резкое повышение переходного напряжения превышает пороговый уровень варисторов 720/722, эти устройства буду немедленно зафиксированы по уровню (замкнуты накоротко) с направлением энергии от чувствительных электронных компонентов самолета. После снятия угрозы в отношении энергии активное сопротивление варисторов 720/722 будет медленно возвращаться в состояние большого комплексного сопротивления.

ФИГ. 7 представляет собой иллюстрацию схемы 700/502 защиты от перегрузки, показывающую два модуля 702 и 704 защиты от перегрузки, каждый из которых содержит два модуля 706 и 708 варисторов (модули 706 и 708 варисторов на основе оксидов металлов) согласно варианту реализации настоящего изобретения. Модули 706 и 708 варисторов соединены последовательно между одной линией 514 электроснабжения переменного тока и линией 512 заземления перегрузки.

Центральная точка 710 ответвления (средний узел 710) указывает на напряжение 518 VA ответвления, которая является точкой контроля исправного состояния модулей 706 и 708 варисторов схемы 502 защиты от перегрузки (ФИГ. 5). Напряжение 518 VA ответвления подают прямо на схему 504 обнаружения неисправности. Если любой из этих двух модулей 706 и 708 варисторов находится вне своего допустимого диапазона, замкнуто накоротко или цепь разомкнута, схема 504 обнаружения неисправности произведет извещение о неоптимальности в схеме 502 защиты от перегрузки. Каждый модуль 706 и 708 варистора выполнен с возможностью поглощения по меньшей мере 250 Джоулей энергии во время резких повышений напряжения. Поскольку два из этих компонентов соединены последовательно, общее поглощение энергии во время резких повышений напряжения будет больше чем 500 Джоулей.

Модуль 702/704 защиты от перегрузки выполнен с возможностью присоединения к линии 514 электроснабжения переменного тока и линии 512 заземления перегрузки.

Модуль 706 варистора содержит варистор 720 и выполнен с возможностью присоединения к линии 514 электроснабжения переменного тока и среднему узлу 710.

Варистор 720 выполнен с возможностью обеспечения большого комплексного сопротивления между линией 514 электроснабжения переменного тока и средним узлом 710, если напряжение на варисторе 720 от линии 514 электроснабжения переменного тока до среднего узла 710 меньше первого порогового напряжения. Варистор 720 поглощает ток перегрузки 716 (нежелательную перегрузку электрической энергии 716) от линии 514 электроснабжения переменного тока, если напряжение на варисторе 720 от линии 514 электроснабжения переменного тока до среднего узла 710 больше первого порогового напряжения. Первое пороговое напряжение может содержать, например, помимо прочего, приблизительно 190 Вольт среднеквадратического значения (приблизительно 270 Вольт пикового или амплитудного значения) для линии электроснабжения на 115 Вольт переменного тока среднеквадратического значения, приблизительно 325 Вольт среднеквадратического значения (приблизительно 425 Вольт пикового или амплитудного значения) для линии электроснабжения на 230 Вольт переменного тока среднеквадратического значения, или другое пороговое напряжение.

Модуль 708 варистора содержит варистор 722 и выполнен с возможностью присоединения к среднему узлу 710 и линии 512 заземления перегрузки.

Варистор 722 обеспечивает большое комплексное сопротивление между средним узлом 710 и линией 512 заземления перегрузки, если напряжение варистора 722 от среднего узла 710 до линии 512 заземления перегрузки меньше второго порогового напряжения. Варистор 722 поглощает ток 716 перегрузки от линии 514 электроснабжения переменного тока, если напряжение варистора 722 больше второго порогового напряжения. Второе пороговое напряжение может содержать, например, помимо прочего, приблизительно 190 Вольт среднеквадратического значения (приблизительно 270 Вольт пикового или амплитудного значения) для линии электроснабжения на 115 Вольт переменного тока среднеквадратического значения, приблизительно 325 Вольт среднеквадратического значения (приблизительно 425 Вольт пикового или амплитудного значения) для линии электроснабжения на 230 Вольт переменного тока среднеквадратического значения или другое пороговое напряжение.

Модуль 706 варистора и модуль 708 варистора каждый содержат предохранитель 724 последовательно с варистором 720 и варистором 722 соответственно. Предохранитель 724 имеет более высокое пробивное напряжение, чем варистор 720 и варистор 722. Предохранитель 724 в модуле 706 варистора может быть назван как первый предохранитель 724, предохранитель 724 в модуле 708 варистора может быть назван как первый предохранитель 724.

Схема 504 обнаружения неисправности выполнена с возможностью указания на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле 702/704 защиты от перегрузки на основе напряжения 518 VA ответвления на среднем узле 710. Схема 504 обнаружения неисправности указывает на неисправность в модуле 706 варистора, если напряжение 518 ответвления приближается к напряжению линии 512 заземления перегрузки, и в модуле 708 варистора, если напряжение 518 ответвления приближается к напряжению линии 514 электроснабжения переменного тока.

ФИГ. 8 представляет собой иллюстрацию примера блок-схемы, показывающей процесс 800 выполнения отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки согласно варианту реализации настоящего изобретения. Различные задачи, реализуемые в связи с процессом 800, могут быть выполнены программным обеспечением, аппаратными средствами, аппаратно-реализованным программным обеспечением (firmware), машиночитаемым программным обеспечением, машиночитаемым средством хранения, машиночитаемыми носителями, содержащими исполняемые на компьютере инструкции для выполнения процессов по указанному способу, механическим образом или любой комбинацией указанных средств. Процесс 800 может быть записан на машиночитаемом носителе, таком как полупроводниковое запоминающее устройство, магнитный диск, оптический диск и т.п., и может быть доступен и выполнен, например, с помощью компьютерного процессора, содержащего аппаратные средства и программное обеспечение, такие как процессорный модуль, в которых хранится машиночитаемый носитель.

В иллюстративных целях следующее описание процесса 800 может содержать ссылки на элементы, упомянутые выше в связи с ФИГ. 5-7. В некоторых вариантах реализации изобретения части процесса 800 могут быть осуществлены различными элементами системы 500, таким как: схема 502 защиты от перегрузки, схема 504 обнаружения неисправности, схема 506 сглаживания сигнала, схема 508 индикации неисправности, схема 510 питания переменного тока и создания опорного напряжения, источник 522 питания, линия 514 электроснабжения переменного тока, линия 512 заземления перегрузки, модулей 706 и 708 варисторов, варистор 720/722 и т.д. Следует отметить, что процесс 800 может включать в себя любое количество дополнительных или альтернативных задач, показанных на ФИГ. 8, и не обязательно должен быть выполнен в показанном порядке, при этом процесс 800 может быть включен в более сложную процедуру или процесс, имеющий дополнительную функциональность, подробно здесь не описанные. Процесс 800 может включать функции, материалы и структуры, схожие с вариантами реализации изобретения, показанными на ФИГ. 5-7. Таким образом, описание общих признаков, функций и элементов в данном случае может быть избыточным.

Процесс 800 может быть начат посредством выполнения первого варистора, такого как первый варистор 720, с возможностью обеспечения большого комплексного сопротивления между линией электроснабжения, такой как линия 514 электроснабжения, и средним узлом, такой как средний узел 710, если напряжение первого варистора от линии 514 электроснабжения до среднего узла 710 меньше первого порогового напряжения (задача 802).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения первого варистора 720 с возможностью поглощения тока перегрузки от линии 514 электроснабжения, если напряжение первого варистора больше первого порогового напряжения (задача 804).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения второго варистора, такого как второй варистор 722, с возможностью обеспечения большого комплексного сопротивления между средним узлом 710 и линией заземления перегрузки, такой как линия 512 заземления перегрузки, если напряжение второго варистора от среднего узла 710 до линии 512 заземления перегрузки меньше второго порогового напряжения (задача 806).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения второго варистора 722 с возможностью поглощения тока перегрузки, такого как ток 716 перегрузки, от линии 514 электроснабжения, если напряжение второго варистора больше второго порогового напряжения (задача 808).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения модуля первого варистора, такого как модуль 706 первого варистора, содержащего первый варистор 720, с возможностью присоединения к линии 514 электроснабжения и среднему узлу 710 (задача 810).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения модуля второго варистора, такого как модуль 708 второго варистора, содержащего второй варистор 722, с возможностью присоединения к среднему узлу 710 и линии 512 заземления перегрузки (задача 812).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения по меньшей мере одного модуля защиты от перегрузки, такого как модуль 702/704 защиты от перегрузки, содержащего модуль 706 первого варистора и модуль 708 второго варистора, с возможностью присоединения к линии 514 электроснабжения и линии 512 заземления перегрузки (задача 814).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения схемы обнаружения неисправности, такой как схема 504 обнаружения неисправности, с возможностью указания на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле 702/704 защиты от перегрузки на основе напряжения ответвления, такого как напряжение 518 ответвления, на среднем узле 710 (задача 816). Указанный по меньшей мере один модуль 702/704 защиты от перегрузки может содержать множество модулей 706/708 защиты от перегрузки с обеспечением резервирования с отказоустойчивостью в модулях 706/708 защиты от перегрузки.

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения схемы 504 обнаружения неисправности с возможностью указания на неисправность (неисправность первого варистора) в модуле первого варистора, если напряжение 518 ответвления приближается к напряжению линии 512 заземления перегрузки (задача 818).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения схемы 504 обнаружения неисправности с возможностью указания на неисправность (неисправность второго варистора) в модуле второго варистора, если напряжение 518 ответвления приближается к напряжению линии 514 электроснабжения (задача 820).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения первого предохранителя, такого как первый предохранитель 724, в модуле 706 первого варистора последовательно с первым варистором 720 (задача 822).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения второго предохранителя, такого как второй предохранитель 724, в модуле 708 второго варистора последовательно со вторым варистором 722 (задача 824).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения первого предохранителя 724 и второго предохранителя 724 имеющими более высокое пробивное напряжение, чем первый варистор 720 и второй варистор 722 соответственно (задача 826).

Процесс 800 может быть продолжен посредством выполнения первого варистора 720 и второго варистора 722 содержащими оксид металла, керамический материал или их комбинацию (задача 828).

ФИГ. 9 представляет собой иллюстрацию примера блок-схемы, показывающей процесс 900 работы отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки согласно варианту реализации настоящего изобретения. Различные задачи, реализуемые в связи с процессом 900, могут быть выполнены механическим образом, программным обеспечением, аппаратными средствами, аппаратно-реализованным программным обеспечением (firmware), машиночитаемым программным обеспечением, машиночитаемым средством хранения или любой комбинацией указанных средств. Процесс 900 может быть записан на машиночитаемом носителе, таком как полупроводниковое запоминающее устройство, магнитный диск, оптический диск и т.п., и может быть доступен и выполнен, например, с помощью компьютерного процессора, такого как процессорный модуль, в котором хранится машиночитаемый носитель.

В иллюстративных целях следующее описание процесса 900 может содержать ссылки на элементы, упомянутые выше в связи с ФИГ. 5-7. В некоторых вариантах реализации изобретения части процесса 900 могут быть осуществлены различными элементами системы 500, такими как: схема 502 защиты от перегрузки, схема 504 обнаружения неисправности, схема 506 сглаживания сигнала, схема 508 индикации неисправности, схема 510 питания переменного тока и создания опорного напряжения и источник 522 питания, линия 514 электроснабжения переменного тока, линия 512 заземления перегрузки, модули 706 и 708 варисторов, варистор 720/722 и т.д. Следует отметить, что процесс 900 может включать в себя любое количество дополнительных или альтернативных задач, показанных на ФИГ. 9, и не обязательно должен быть выполнен в показанном порядке, при этом процесс 900 может быть включен в более сложную процедуру или процесс, имеющий дополнительную функциональность, подробно здесь не описанные.

Процесс 900 может быть начат посредством направления нежелательной перегрузки электрической энергии, такой как нежелательная перегрузка электрической энергии 716, вызванной ударом молнии, такой как удар молнии 302, от чувствительного электрического или электронного компонента (задача 902).

Процесс 900 может быть продолжен посредством направления нежелательной перегрузки электрической энергии 716 через множество последовательно соединенных пар варисторов на основе оксидов металлов (MOV), таких как варисторы 720/722 на основе оксидов металлов (задача 904). Варисторы 720/722 на основе оксидов металлов могут содержать чувствительную к напряжению полупроводниковую композицию, выполненную по необходимым техническим требованиям для обеспечения соразмерности со значением отпирающего напряжения с работой при пиковых напряжениях 134 Вольт среднеквадратического значения или 268 Вольт среднеквадратического значения, соответствующих номинальным рабочим напряжениям 115 Вольт среднеквадратического значения или 230 Вольт среднеквадратического значения соответственно, и встроенный термоплавкий защитный элемент, заключенный в эпоксидную смолу, ослабляющий проявление источника воспламенения в случае короткого замыкания варистора на основе оксидов металлов.

Процесс 900 может быть продолжен извлечением сигнала напряжения, такого как сигнал 518 напряжения (напряжение 518 ответвления), из центральной точки ответвления, такой как центральная точка 710 ответвления (средний узел 710), между последовательно соединенными парами варисторов 720/722 на основе оксидов металлов (задача 906).

Процесс 900 может быть продолжен посредством контроля сигнала 518 напряжения на предмет исправности варисторов 720/722 на основе оксидов металлов (задача 908).

Процесс 900 может быть продолжен посредством обеспечения большого комплексного сопротивления в варисторе 720/722 на основе оксидов металлов среди варисторов 720/722 на основе оксидов металлов с получением низкого напряжения на этом варисторе 720/722 на основе оксидов металлов (задача 910). Большое комплексное сопротивление в варисторе 720/722 на основе оксидов металлов может содержать, например, помимо прочего, сопротивление приблизительно 100 мега Ом или иное подходящее комплексное сопротивление. Низкое напряжение может содержать, например, помимо прочего, напряжение ниже чем приблизительно 180 В для системы 115 В, напряжение ниже приблизительно 360 В для системы 230 В системы или иное подходящее напряжение.

Процесс 900 может быть продолжен посредством обеспечения малого комплексного сопротивления в варисторе 720/722 на основе оксидов металлов и отведения нежелательной перегрузки электрической энергии 716 через этот варистор 720/722 на основе оксидов металлов под действием высокого напряжения на этом варисторе 720/722 на основе оксидов металлов (задача 912).

Процесс 900 может быть продолжен посредством обработки сигнала 518 напряжения для подачи сигнала о неисправности одного из указанных варисторов 720/722 на основе оксидов металлов (неисправный варистор на основе оксидов металлов) вследствие короткого замыкания, обрыва цепи или ухудшения функциональности (задача 914).

Процесс 900 может быть продолжен обеспечением отказоустойчивой индикаторной защиты от перегрузки, вызванной посредством молнии, на воздушном летательном аппарате, таком как воздушный летательный аппарат 200 (задача 916).

Процесс 900 может быть продолжен обеспечением возможности работы варисторов 720/722 на основе оксидов металлов при пиковых напряжениях 134 Вольт среднеквадратического значения или 268 Вольт среднеквадратического значения, соответствующих номинальным рабочим напряжениям 115 Вольт среднеквадратического значения или 230 Вольт среднеквадратического значения соответственно (задача 918).

Процесс 900 может быть продолжен обеспечением защиты от перегрузки с рассеиванием до 5000 Джоулей энергии во время резких повышений напряжения в системе защиты от перегрузки, содержащей пару или множество пар варисторов 720/722 на основе оксидов металлов (задача 920).

Таким образом, варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают создание отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки, которая защищает от перегрузок и указывает на внутренние неисправности, такие как вышедшие из строя варисторы.

Несмотря на то, что выше подробно описан по меньшей мере один пример реализации изобретения, следует иметь в виду, что существует большое количество вариантов. Следует также отметить, что указанный пример варианта или указанные примеры вариантов реализации изобретения, описанные здесь, никоим образом не предназначены для ограничения его объема, применимости или конфигурации объекта изобретения. Напротив, вышеуказанное подробное описание поможет специалистам в данной области техники при реализации описанного варианта или описанных вариантов реализации изобретения. Следует понимать, что различные изменения могут быть внесены в функцию и расположение элементов в объеме, ограниченном формулой изобретения, который включает в себя известные эквиваленты и ожидаемые эквиваленты обозримого будущего на момент подачи настоящей заявки.

Приведенное выше описание относится к элементам, узлам или признакам, "соединенным" (connected) друг с другом или "присоединенным" (coupled) друг к другу. В используемом в настоящем документе, если не указано иное, термин "соединенный" означает, что один элемент/узел/признак прямо присоединен к другому элементу/узлу/ признаку (или непосредственно сообщается с ним) и не обязательно механическим образом. Схожим образом, если не указано иное, термин "присоединенный" означает, что один элемент/узел/признак прямо или косвенно присоединен к другому элементу/узлу/ признаку (или непосредственно сообщается с ним) и не обязательно механическим образом. Таким образом, хотя на ФИГ. 5 и 7 изображены примерные варианты размещения элементов, дополнительные промежуточные элементы, устройства, признаки или компоненты могут присутствовать в варианте реализации изобретения.

Термины и выражения, используемые в настоящем документе, и их варианты, если иное прямо не указано, должны рассматриваться как открытые, а не ограничительные. В качестве примеров вышеизложенного: термин "включающий" или "содержащий" следует читать как означающий "включающий или содержащий помимо прочего" и т.п.; термин "пример" используется, чтобы показать некоторые примеры рассматриваемого элемента, а не исчерпывающий или ограничивающий список в этом отношении; прилагательные, такие как "обычный", "традиционный", "нормальный", "стандартный", "известный" и термины схожего значения не должны толковаться как ограничивающие элемент, описанный в данный период времени, или относящиеся к элементу, имеющемуся на данный момент времени, а наоборот должны считаться охватывающими обычные, традиционные, нормальные или стандартные технологии, которые могут быть доступны или известны сейчас или в любое время в будущем.

Схожим образом, группу элементов, связанную союзом "и", не следует толковать как требующую присутствия каждого элемента в этой группе, а следует толковать как "и/или", если прямо не указано иное. Схожим образом, группу элементов, связанную союзом "или", не следует толковать как требующую взаимного исключения элементов этой группы, а следует толковать как "и/или", если прямо не указано иное.

Кроме того, хотя элементы или компоненты, приведенные в настоящем раскрытии, могут быть описаны или заявлены в единственном числе, их объемом предполагается множественное число, если прямо не указано ограничение единственным числом. Наличие расширяющих слов и выражений, таких как "одно или более", "по меньшей мере", "помимо прочего" или других подобных выражений, в некоторых случаях не должно толковаться означающим, что более узкий вариант предназначен или требуется в случаях, когда такие расширяющие выражения могут отсутствовать.

Термин "приблизительно", когда речь идет о числовом значении или диапазоне, предназначен для охвата значений, полученных в результате экспериментальной ошибки, которая может произойти при проведении измерений.

В используемом в настоящем документе, если не указано иное, термин "выполнен с возможностью" означает возможность использования, размещения или готовности к использованию или обслуживанию, пригодность для конкретной цели и способность выполнять указанную или необходимую функцию, описанную в настоящем документе. В отношении систем и устройств термин "выполнен с возможностью" означает, что система и/или устройство является полностью функциональными и откалиброваны, содержат элементы для выполнения при активации указанной функции и соответствует применимым в этой связи требованиям обеспечения работоспособности. В отношении систем и схем термин "выполнен с возможностью" означает, что система и/или схема являются полностью функциональными и откалиброваны, содержат элементы для выполнения при активации указанной функции и соответствуют применимым в этой связи требованиям обеспечения работоспособности.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки, вызванной ударом молнии. Система защиты от перегрузки содержит по меньшей мере один модуль защиты от перегрузки, выполненный с возможностью присоединения к линии электроснабжения и линии заземления перегрузки и содержащий модуль первого варистора, выполненный с возможностью присоединения к линии электроснабжения и среднему узлу и содержащий первый варистор, выполненный с возможностью обеспечения первого большого комплексного сопротивления между линией электроснабжения и средним узлом, если напряжение первого варистора от линии электроснабжения до среднего узла меньше первого порогового напряжения; и поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение первого варистора больше первого порогового напряжения; и модуль второго варистора, выполненный с возможностью присоединения к среднему узлу и линии заземления перегрузки и содержащий второй варистор, выполненный с возможностью обеспечения второго большого комплексного сопротивления между средним узлом и линией заземления перегрузки, если напряжение второго варистора от среднего узла до линии заземления перегрузки меньше второго порогового напряжения; и поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение второго варистора больше второго порогового напряжения; и схему обнаружения неисправности, выполненную с возможностью указания на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле защиты от перегрузки на основе напряжения ответвления на среднем узле; при этом схема обнаружения неисправности выполнена с возможностью указывать на неисправность в модуле первого варистора, если напряжение ответвления приближается к первому напряжению линии заземления перегрузки; и модуле второго варистора, если напряжение ответвления приближается ко второму напряжению линии электроснабжения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Отказоустойчивая индикаторная система защиты от перегрузки, содержащая:

по меньшей мере один модуль защиты от перегрузки, выполненный с возможностью присоединения к линии электроснабжения и линии заземления перегрузки и содержащий:

модуль первого варистора, выполненный с возможностью присоединения к линии электроснабжения и среднему узлу и содержащий первый варистор, выполненный с возможностью:

обеспечения первого большого комплексного сопротивления между линией электроснабжения и средним узлом, если напряжение первого варистора от линии электроснабжения до среднего узла меньше первого порогового напряжения; и

поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение первого варистора больше первого порогового напряжения; и

модуль второго варистора, выполненный с возможностью присоединения к среднему узлу и линии заземления перегрузки и содержащий второй варистор, выполненный с возможностью:

обеспечения второго большого комплексного сопротивления между средним узлом и линией заземления перегрузки, если напряжение второго варистора от среднего узла до линии заземления перегрузки меньше второго порогового напряжения; и

поглощения тока перегрузки от линии электроснабжения, если напряжение второго варистора больше второго порогового напряжения; и

схему обнаружения неисправности, выполненную с возможностью указания на неисправность в указанном по меньшей мере одном модуле защиты от перегрузки на основе напряжения ответвления на среднем узле;

при этом схема обнаружения неисправности выполнена с возможностью указывать на неисправность в

модуле первого варистора, если напряжение ответвления приближается к первому напряжению линии заземления перегрузки; и

модуле второго варистора, если напряжение ответвления приближается ко второму напряжению линии электроснабжения.

2. Система по п. 1, в которой модуль первого варистора и модуль второго варистора каждый также содержат предохранитель последовательно с первым варистором и вторым варистором соответственно.

3. Система по п. 2, в которой предохранитель имеет более высокое пробивное напряжение, чем первый варистор и второй варистор.

4. Система по п. 1, в которой первый варистор и второй варистор содержит оксид металла, керамический материал или их комбинацию.

5. Система по п. 1, в которой по меньшей мере один модуль защиты от перегрузки содержит множество модулей защиты от перегрузки с обеспечением резервирования с отказоустойчивостью в указанных модулях защиты от перегрузки.

6. Способ отказоустойчивой индикаторной защиты от перегрузки, вызванной молнией, включающий:

направление нежелательной перегрузки электрической энергии, вызванной ударом молнии, от чувствительного электрического или электронного компонента;

направление указанной нежелательной перегрузки электрической энергии от линии электроснабжения через множество последовательно соединенных пар варисторов на основе оксидов металлов на линию заземления перегрузки;

извлечение сигнала напряжения из центральной точки ответвления между последовательно соединенными парами указанных варисторов на основе оксидов металлов, причем каждая пара из указанных последовательно соединенных пар варисторов на основе оксидов металлов содержит первый варистор на основе оксидов металлов и второй варистор на основе оксидов металлов;

контроль сигнала напряжения на предмет исправности указанных варисторов на основе оксидов металлов;

обеспечение большого комплексного сопротивления в варисторе на основе оксидов металлов среди указанных варисторов на основе оксидов металлов с получением низкого напряжения на указанном варисторе на основе оксидов металлов и

обеспечение малого комплексного сопротивления в указанном варисторе на основе оксидов металлов и отведение нежелательной перегрузки электрической энергии через указанный варистор на основе оксидов металлов под действием высокого напряжения на указанном варисторе на основе оксидов металлов;

указание на неисправность в

первом варисторе на основе оксидов металлов каждой пары варисторов на основе оксидов металлов, если сигнал напряжения приближается к первому напряжению линии заземления перегрузки; и

втором варисторе на основе оксидов металлов каждой пары варисторов на основе оксидов металлов, если сигнал напряжения приближается ко второму напряжению линии электроснабжения.

7. Способ по п. 6, также включающий обработку сигнала напряжения для подачи сигнала о неисправности одного из указанных варисторов на основе оксидов металлов вследствие короткого замыкания, обрыва цепи или ухудшенной функциональности.

8. Способ по п. 7, в котором варистор на основе оксидов металлов содержит:

чувствительную к напряжению полупроводниковую композицию, выполненную по необходимым техническим требованиям для обеспечения соразмерности со значением отпирающего напряжения с работой при пиковых напряжениях 134 В среднеквадратического значения или 268 В среднеквадратического значения, соответствующих номинальным рабочим напряжениям 115 В среднеквадратического значения или 230 В среднеквадратического значения соответственно; и

встроенный термоплавкий защитный элемент, заключенный в эпоксидную смолу, ослабляющий проявление источника воспламенения в случае короткого замыкания варистора на основе оксидов металлов.

9. Способ по п. 6, при котором проводящая среда в указанном варисторе на основе оксидов металлов восстанавливает свою характеристику диодного перехода в отсутствие высокого напряжения на электродах с восстановлением нормальной оперативной подачи рабочих напряжения и тока на чувствительный электрический или электронный компонент.

10. Способ по п. 6, также включающий обеспечение отказоустойчивой индикаторной защиты от перегрузки, вызванной посредством молнии, на воздушном летательном аппарате.

11. Способ по п. 6, также включающий обеспечение возможности работы варистора на основе оксидов металлов при пиковых напряжениях 134 В среднеквадратического значения или 268 В среднеквадратического значения, соответствующих номинальным рабочим напряжениям 115 В среднеквадратического значения или 230 В среднеквадратического значения соответственно.

12. Способ по п. 6, также включающий обеспечение защиты от перегрузки с рассеиванием до 5000 Дж энергии во время резких повышений напряжения в системе защиты от перегрузки, содержащей пару или множество пар указанных варисторов на основе оксидов металлов.

13. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере один модуль защиты от перегрузки содержит множество модулей защиты от перегрузки с обеспечением резервирования с отказоустойчивостью в указанных модулях защиты от перегрузки.