Устройство электропитания с самоконтролирующейся защитой Советский патент 1983 года по МПК G05F1/58 

свётодиода и резистора, а тиристор оптрона канала минимального .предела подключен параллельно основному тиристору канала:максимального предела через размыкакндие контакты реле контроля, обмоткой подключенного че- рез размыкающие контакты реле готовности к выходу вспомогательного источника блока питания, отличающееся тем, что, с целью обеспечения автоматического самоконтроля величины порогов защиты и ее быстродействия по максимальному пределу, в него введены подключенный к вьаходу блока питания резистивный делитель, состоящий из трех последовательно соединенных резисторов, к общей точке первого и второго из которых подключён сигнальный вход порогового

элемента канала минимального преде.ла, первый резистор, подключенный через размыкающие контакты реле готовности параллельно второму и третьему резисторам рёзистивного делителя, второй резистор, включенный между сигнальными входами пороговых

-.элементов каналов минюдального и максимального пределов, вспомогательное реле, обмоткой подключенное через ти.ристор оптрона минимального предела и замыкающ-ге контакты реле контроля к входнь выводам, и конденсатор, подключенный через размыкающие контакты вспомогательного реле к второму резистору рёзистивного де, литёля, а через замыкающие к второму введенному резистоРУ.

УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С САМОконтролйРУкяцЕЙся задйтой, со держащее блок питания; входом подключеиный к входкьм выводам первый из которых является об«двй шиной устройства, датчик защиты с каналами по мивима/1ьн шу и максимальному пределам, имеющими тиристорные оптроны иа выхбде, причем в канале максимального предела два оптрона осяовной и дополнительный, а их светодиоды соединены последовательно с источником собственного питания, с источником опорного напряжения и с пороговыми элементами, имеющими опорные и сигнальные входы, первые из которых подключены к выходам соответствукадих делителей ойорногр.напряжения, а вторые связаны; с вькодом блок питания, реле времени, входом подключенное к входнгм выводам, а выходом - к разреи1аюа|ему входу канала минимального предела датчика защиты, реле контроля, выходной каскад, собранный на змит ерном повторителе и реле, обмотка которого служит нагрузкой змиттериого повторителя, причем замыкающие контакты этого реле включены последовг1тельно между выходом блока питания и выходными выводами устройства, и блок автоматического управления, состоящий из реле готовности, из узла управления этим реле, собранного на двух транзисторах и тиристорном оптроне, светодиод которого через.резистор включен между имеющимся в блоке питания вспомогательным источником, однополяр ным вьтодом подключенным к общей шине устройства, к которой подключены акже реле времени, блок автоматического управления, выходной каскад и реле контроля, и коллектором первого транзистора, база которого соединена с ОДНШ4 из выводов тиристора дополнительного оптрона канала максимального предела датчика защиты, причем второй вывод этого тиристора через первую группу параллельно сое- 1 диненных размыкающих и замыкающих сл контактов реле готовности связан с общей шииой устройства, эмиттер через; переход база - эмиттер второго транзистора соединен с вторым входным § выводом, при этом коллектор второго транзистора подключен к входу реле .времени для восстановления егё исходного состояния, а тиристор оптрона и соединенная последовательно s с ним обмотка реле готовности подND 3i ключены к входным выводам, из оптрона обмена защиты, у которого один КЗ выводов тиристора и светодиода вместе через вторую группу паралле ьr но соединенных размыкающих и замыкающих контактов реле готовности подключен к общей шине -устройства второй вывод тиристора связан с управляющим входом блока питаиия, а второй вывод светодиода соединен последовательно с тиристором основного оптрона канала 4aкcимaльнoгo предела датчика защиты и с резистором, второй вывод которого подключен к второму входному выводу и через замыкающие контакты реле готовности к koллёктopy транзистора выходного каскада, база которого соединена с общей точкой указанных

изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в Системах &лектропитания радиоэлектронной аппаратуры народнохозяйственного и специального назначения. .

Известно устройство для полуавтоматического контроля защиты, предг полагающее участие оператора, кото.рьай должен нажать кнопку и наблюдать за индикатором, который при ис правности Защиты должен мигнуть на короткое время l3. .

Возможность применения устройства ограничивается тем, что требует применёния ручного труда, -а также тем, что его автоматика принципиально способна контролировать только максимальный предел защиты. К тому же принятая структура системы контроля предполагает.использовааие в качестве исполнительного элемента защиты электромеханического элемента СВОЙСТВО инерции которого положено в основу принципов работы устройства, что также ограничивает его быстрОдействие.

Известен источник питания, в .котором контроль защиты (причем двухсторонний) осуществляется без ограничения быстродействия системы защиты. Система контроля этого источника приводится в действие кнопкой 2.

Недостатком указанного устройства является то, что его система защиты мржет быть использована прин.ципиально только при наличии в устройстве электропитания системы переI стройки напряжения блока питания и порогов ср|абатывания датчика защиты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройстЁо, содерж&щее блок питания, входом подключенный к входным выводам, первый из которых является общей шиной устройства, датчик защиты с каналами по минимальному и максимальному пределам, имеющими тириСторные оптроны на выходе, причем в Канале Максимального предела два оптрона - основной и дополнительный:, а их светОдиоды соединены последовательно с источником собственного питания, с источнике опорного напряжения и с пороговыми элементами, имеющими опорные и сигнальные входы, первые из koтopыx подключены к выходам соответствующих Делителей опорного напряжения, а вторые связаны с выходе блока питания, 0еле времени, входом подключенное к входным выводам, а выходом - к раэретиавадему входу канала минимального предела датчика

защиты, реле контроля, В1аходной каскад, собранный йа эмйттёрном повторителе и реле, своей обмоткой являющееся нагрузкой эмиттерного повторителя, .причем эамыканвдиё контакты этого рел.е включены последовательно между выходом блока питания и выходнми вшодё1ми устройства и блок автоматического управления, состоящий из релё готовности, из узла управления этим реле, собранного на двух траизисторах и тиристорном оптроне, светодиод которого через резистор включен между имекяцимся в блоке питания вспомогательным источником, однополярмым выводом, подключенным к общей

шине устройства, к которой подключены также реле времени, блок автоматического управления, выходной каскад и реле контроля, и коллектором первого транзистора база которого соединена с одним из выводов дополнительного оптрона канала максимальгого предела датчика защиты, причем второй вывод этого тиристора через первую группу параллельно соединенных размыкающих и замыкающих контактов реле готовности связаны с общей шиной устройства, эмиттер через переход база - эмиттер второго транзистора соединен с вторым входным выводом, при этом коллектор-второго транзистора подключен к входу реле времени для восстановления его исходного состояния, а тиристор оптрона и соединенная последовательно с ним обмотка реле готовности подключены к входным выводам из оптрона обмена сигналом защиты, у которого один из выводов тиристора и светодиода вместе через вторую группу Параллельно соединенных размыкающих и замыкающих контактов реле готовности подключен к общей тайне устройства, второй вывод тиристора связан с управляющим входом блока питания, а второй вывод светодиода соединен последовательно с тиристором основного оптрона канала максимального предела датчика защиты и с резистором, второй вывод которого подключен к второму входному выводу и через замыкающие контакты реле готовности - к коллектору транзистора выходного каскада, .база которого соединена с общей точкой указанных светодиода- и резистора, а тиристор оптрона канала минимального предела подключен параллельно основному тиристору канала максимального предела через размыкагацие контакты реле контроля, обмотка подключенного через размыкающие контакты реле готовности к выходу вспомогательного источника блока питания 3. .

Сигнальные входы обоих пороговых элементов в. прототипе объединены и подключены к выходньв зажимам. Источник собственного питания датчика защиты имеет два разнополйрных выхода.-Выход полярности, противоположной используемой для питания источника Опорного напряжения, через замыкающие контакты реле контроля подключен к опорному входу поро гового элемента канала максимального предела.

Однако в прототипе проверяется не величина порогов срабатывания защиты, а лишь исправность защиты в приципе, т.е. что она срабатывает и полностью отключает аварийный блок питания. Но если в датчике защиты произойдет неисправность, при которой

лишь сместится какой-либо порог сра батывания защиты (или оба сразу), то это не будет обнаруживаться системой самоконтроля, а если затем отклонится от оговоренных значений и выходное напряжение блока питания, то датчик защиты может быть к этому уже нечувствительным. Таким образом, имеющаяся в прототипе система самоконтроля отслеживает только грубые

0 неисправности, приводящие к полной потере работоспособности датчика защиты или элементов автоматического выключения блока питания.

Цель изобретения - обеспечение

5 автоматического самоконтроля величины порогов защиты и ее быстродействия по максимальному пределу.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство электропитания с самоконтролирующейся защитой

0 содержащее блок питания, входом подключенный к еходньял выводам, первый из которых является общей шиной устройства, датчик защиты с каналами по минимальному и макси5мальному пределам, имеющими тиристорные оптроны на выходе, причем в канале максимального предела два оптрона - основной и дополнительный, а их светодиоды соединены по0следовательно с источником собственного питания, с источником опорного напряжения и с пороговыми элементами, имеющими опорные и сигнальные входы, первые из которых

5 подключены к выходам соответствующих делителей опорного напряжения, а вторые связаны с выходом блока питания, реле времени, входсмл подключе ннре к входным выводам, а вы0ходом.- к разрешающему входу канала минимального предела датчика защиты, реле контроля, выходной каскад, собранный на эмиттерном повторителе, и реле, обмотка которого служит нагрузкой эмиттерного

5 повторителя, замыкающие контакты этого репе включены последорательно между выходом блока питания и выходными выводами устройства, и блок автоматического управления,

0 состойщий из реле готовности, из узла. управления Э.ТИМ реле, собранного на двух транзисторах и тиристорном оптроне, Светодйод которого через реэйстор включен между имею-5щимся в блоке питания вспомогательным источником, оДнополярньм выводом подключенным к общей шине устройства , к которой Подключены также реле времени, блок автоматического управления, выходной каскад и реле

0 контроля, и коллектором первого тран зистора, база которого соединена с ОДНЙУ из выводов тиристора дополнительного оптрона канала максимально;го предела датчика защиты, причем

5 второй вывод этого тиристора через первую группу параллельно соединенных размыкающих и замыкающих контак тов реле готовности связан с общей шиной устройства, эмиттер через Пере ход база - эмиттер второго транзист ра соединен с BTOPEJM входным выводо при этом коллектор второго Транзист ра подключен к входу реле времени для восстановления его исходного со стояния, а тиристор оптрона и соеди ненная последовательно с ним обмотка реле готовности подключены к вхо ным выводам, из оптрона обмена сигн лом защиты, у которого один из выво дов тиристора и светодиода вместе ч рез вторую группу параллельно соединенных размыкающих и замыкающих контактов реле готовности подключен к общей шине устройства, второй вывод тиристора связан с управляющим входомблока питания, а второй вывод светодиода соединен последовательно с тиристором основного оптрона канала максимального предела датчика защиты и с резистором, второй вывод которого подключен к второму, входному выводу и через замыкаквдие контакты реле готовности-к коллектору транзистора выходного каскада, база которого соединена с общей точкой указанных светодиода и резистора, а тиристор оптрона канала минимально го предела подключен параллельно основному тиристору канала максимального -предела через размыка1«дие контакты реле контроля, обмоткой подключенного через размыкакхдие контакты, реле готовности к выходу вспомогательного источника блока питания, введены подключенный к выходу блока питания резистйвный делитель, состоящий из трёх последовательно соединенных резисторов, к общей точке первого и второго из которых подключён сигнальный вход порогового элемента канала минимального предела, первый резистор, подключенный через размыкающие контакты реле готовности параллельно второму и третьему резисторам резистивного делителя, второй резистор, включенный между сигналь.ными входами пороговых элементов каналов минимального и максимального пределов, вспомогательное реле, обмоткой подключенное через тиристор оптрона Минимального предела и замыкающие контакты реле контроля к вход ным выводам, и конденсатор, подключевный через размыкающие контакты вспомогательного реле к второму резистору резистивного делителя, а через замыкающие - к второму введенному резистору. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, электропитания. стройство содержит подключенный к входным выводам, блок 1 питания с вспомогательным источником 2 той же полярности, что и входная сеть (его минусовый вывод соединен с отрицательной шиной сети), датчик 3 защит ы с источником 4 для его пита.ния с подключенным к нему источником 5 опорного напряжения, с каналом по максимальному пределу 6, включакндему в себя пороговый элемент 7, оптронние основной 8 и дополнительный 9 тиристоры, подключенные к выходу порогового элемента своими светодиодами, которые между собой соединены последовательно, и подключенный к опорному входу порогового элемента 7 делитель 10 опорного напряжения, .собранный на резисторах 11 и 12, а также с каналом по минимальному Пределу 13, тоже имеющему пороговый элемент 14, оптронный тиристор 15 и делитель 16 опорного напряжения, выполненный на резисторах 17 и 18, причем связи между элементами в канале такие же, как и в канале максимального предела., реле 19 времени, выходом подключенное к разрешающему входу порогового элемента 14, реле 20.1 контроля с двумя контактными группами 20.2 н 20.3, выходной каскад 21 с транзистором 22, включенный в схему эмиттерного повторители с реле 23.1, обмотка которого является его нагрузкой, а размыкаю1цие контакты 23.2, включены между выходе блока 1 питания и выходными выводами .устройства, подключенный к выходу устройства резистйвный делитель 24. с тремя резисторами 25, 26 и 27, к общей точке первых двух из которых подключен сигнальный вход порогового элемента 14, резистор 28, соединяющий указанную точку с сигнальным входом порогового элемента 7, конденсатор 29, вспомогательное реле 30,1, через размыкающие контакты контактных групп которого 30.2 и 30.3 конденсатор 29 подключен к резистору 26, а через замыкающие - к резистору 28, и блок 31 автоматического управления. Этот блок имеет реле 32.1 готовности с контактными группами 32.2 и 32.3, у которых размыкающие и замыкающие контакты- соединены между собой с группами размыкающих 32.4 и 32.5 и замыкаклдих контактов 32.6 резисторы 3335, тиристорный оптрон 36 сигналом, защиты и узел 37 управления реле готовности. В последний входят тиристорный оптрон 38. и транзисторы 39 и 40. Светодиод оптрона 38 через оезистюр 33 подключен между выходом вспомогательного источника 2 и коллектором транзистора 39. Эмиттер этого транзистора через переход база - эмиттер транзистора 40 подклю-. чен к сети, а база через тиристор 9 оптрона, резистор 34 и контакты 32.3 подключена к общей шине устройства, соединенной через контакты 32.2 и тиристор оптрона 36 обмена сигналом защиты с управляющим входом блока 1 питания. Коллектор транзистора 40 подключен к реле времени по цепи сиг нала для восстановления его исходного состояния, а тиристор оптрона 3 последовательно с обмоткой реле 32.1 готовности к входным выводам. Контактные группы 32.4 и 32.5 включены соответственно в цепь обмот ки реле 20.1 контроля и цепь коллектора транзистора 22. Последовательно Соединенные резистор 35, тиристор 8 оптрона, свётодиод оптрона 36 включены между вторьм входным выводом и общей точкой тиристора оптрона 36 с контактами 32.2. Параллельно к тиристору оптрона 8 через размыкающие контакты контактн.ых Групп 20.2 и 20.3 подключен тиристор 15 оптрона,/ который через замыкающие контакты этих контактных групп и обмотку вспо могательного реле 30.1 подключен к входным выводам. .Параллельно втором 26 и третьему 27 резисторам реэисти ного делителя 24 через контакты 32. включен резистор 41.Устройство работает следующим Об разом. С момента подачи на устройство электропитания напряжения сети оно начинает работу, как и прототип, с самоконтроля своей исправности. Номинал резистора 25 и суммарный номинал резисторов 26 и. 27 расчитываются таким образом, чтобы при исправном блоке 1 питания и при разомкнутых контактах контактной груп пы 32.5 напряжение на сигнальных входах пороговых элементов 7 и 14 имело бы нормальную величину в соответствии с требуемыми порогами.. Уровни же порогов определяются источником 5 опорного напр яжения и коэффициентом деления резистивных делителей 10 и 16. Резисторы 14 и 26 расчитываются так, чтобы яри под ключении резистора 41 к резистивному делителю 24 (когда замыкаются накоротко контакты 32.5) напряжение на сигнальном входе порогового элемента 14 (минимальный предел) было меньше опорного напряжения, поданаемого на опорнь1й вход этого элемент (с делителя 1б напряжения, и чтобы падение напряжения на резисторе 26 (при наличии тока через резистор 41 превышало разницу напряжений мажду порогом срабать1вания защиты по максимальному пределу и напряжением на сигнальном входе порогового элемент этого предела при подключении к делителю 24. резистора 41. С начала самоконтроля, когда рз ле готовности еще не включено, резистор 41 понижает напряжение на сигнальном входе порогового элеманта 14 до величины меньшей порога срабатывания по минимальному пределу, благодаря чему после выдержки врембHti реле 19 времени, датчик 3 защиты сработает по этому пределу. В результате этого замкнется цепь тока от сети на обмотку реле 30.1 через включакяцийся тиристор 15 оптрона и замыкакмцие контакты контактных групп 20.2 и 20.3, которые замкнутся срабатывания реле 20.1. Ток на него пойдет от вспомогательного источника 2 через контакты 32.4. Пока тиристор iS оптрона не работает (еще не включилось реле 19 времени и не разрешило пороговому элементу 14работать), конденсатор 29 заряжается до напряжения, выделяемого на резисторе 26. При перебрасывании контактов 30.2 и 30.3 реле 30.1 конденса1ТОР 29 будет подключен к резистору/28, добавив на сигнальном взгоде порогового элемента 7 (максимальный Предел) напряжение до.уровня его срабатывания. Длительность наличии этого напряжения определяется номиналами резистора 28 и конденсатора 29. Они выбираются из того расчета, чтобы длИ-. тельность превышения-порога срабатывания была большей наихудшего быстродействия исправного канала 6 защиты по максимальному пределу. После срабатывания тиристора оптрона 8 через него и резистор 15 пойдет ток на свётодиод оптрона 36, тиристор koTcxpord, включившись, воздействует ,на управлякадий вход блока 1 питания, выключая его. При этом выключится И вспомогательный источник 2 и на переходе коллектор - эмиттер транзистора 30, узла 37 управления, реле 32.1 готовности появится потенциал, равный величине напряжения сети. Так как при срабатьшании канала максимального предела включится и тирлстор его дополнительного оптрона 9, то появится базовый ток транзисторов З и 40 (он будет проходить через контакты 32.3, резистор 34 и тиристор оптрона 9), в реэгультате чего, бо-перФЩ, будет активирован тиристор оптрона 38 ( подсвеченный его светодиодом за счет тока коллектора транаистора 39), а значит, сработает реле 32,1 готовности, а Bo-BToj c, через переход эмиттер коллектор .транзистора 40 иа реле 19 времени будет подан сигнал для восстановления его исходного состояния, что иужно для того, чтобы при последующем включении блока, питания (уже на нагрузку) датчик 3 защиты (начал этого напряжения спустя время его настройки. Одновременно выключится и питавшееся от этого источника реле 20.1 контроля, выключив реле 30.1 и тиристор 15 оптрона, цепь тока которого при перебрасывании контактов 20.2 и 20.3 кратковременно разорвет ся. Сработавшее реле 32.1 готовности создавая при перебрасывании контактов контактных групп 32.2 и 32.3 . кратковременный разрыв тока, через тиристоры оптронов 36, 8 и 9 выключит их, в результате чего будет снят сигнал с управляющего входа блока 1 питания (за счет выключения тиристора оптрона 36) и ему таким образом будет разрешено снова включиться) будет приложен (через резистор 35) к базе транзистора - 22 в выходном, каск.аде 21 - потенциал сети (за счет выключения тиристора оптрона 8), и эмиттерный повторител собранный на этом транзисторе, будет на базе подготовлен к работе и поскольку выключится тиристор оптро на- 9 будет снят ненужный уже ему Подсвет тиристора оптрона 38, так к ак с самого начала срабатывания ре ле 32.1 готовности его контакты 32. разомкнут цепь обмотки реле 20,1 контроля. Таким образом, оно больше не будет работать, когда снова аклю чится блок 1 питания. Вторая группа размыкающихся контактов 32,5 отключит резистор 41 от резисгивного дел теля 24, от которого на сигнальные входы пороговых элементов 7 uf 14 будут поступать расчетные уровни напряжений для работы в режиме слежения за выходньши напряжением блока 1 питания. Последняя контактная гру па 32.5 реле готовности подаст коллекторное питание на Т анзистор 22, и его нагрузка - обмотка реле 23.1 окажется под током (по базе траизистор 22 был подготовлен ранее). Рале 23.1, сработав, подключит выход блока 1 питания к выходним выводам устройства электропитания. На этом все операции самоконтроля оканчиваются и начинается работа на нагрузку (объект питания). Датчи защиты перейдет в режим непрерывного контроля уровня выходного напряжения блока 1 питания, будучи го TOBbBvi выключить его, если выходное напряжение устройства по каким-либо причинам выйдет за установленные границы (пороги защиты каналов максимального 6 и минимального 14 пределов) . При новом включении устройства в нем вновь пройдет самоконтроль и по его успешному завершению снова на- . чнется работа на потребитель. В заключение .следует отметить, чт в ходе самопроверки проверяется не только датчик защиты, но и реле времени и сам блок питания. Действительно при неисправности реле времени оно либо совсем не включит дат чик защиты по минимальному пределу, либо включит его преждевременно без выдержки времени. В первом случае процесс самоконтроля будет сорван с самого начала, а во втором - устройство электропитания будет выключено каналом минимального предела датчика защиты при повторном включении блока питания и попытке выйти на потребитель. Что же касается блока питания, то в случае, если его выходное напряжение будет завышено относительно номинала, то даже понижение порога срабатывания за счет подключения к резистивному делителю 24 резистора 41 не приведет к срабатыванию канала минимального предела, вследствие чего процесс самоконтроля -сорвется. Если же напряжение блока питания будет понижено, то, хотя этап проверкой канала минимального предела проищет благополучно,срыв процесса самоконтТроля произойдет при проверке максимального предела, когда падение напряжения на резисторе 26 окажется недостаточным, чтобы конденсатор 29, зарядившись до уровня .этого напряжения, смог добавить до напряжения общей точки резисторов 25 и 26 делителя 24 достаточную для достижения порога срабатвания канала максимального предела добавку. Положительный исход самоконтроля .возможен и в случаях повышенного |или пониженного напряжения блока питания, если одновременно будет иметь место и вторая неисправность, влекущая соответствеишэ к подъему порога минимального предела или понижению порога максимального предела. Однако в этИх случаях настошцее устройство электропитания выключит само себя по каналу защиты, порог которого остался неизменны, когда блок питания опять включится, а резистор 41 будет отключен от делителя 24. Пропуск неисправностей возможен только в том случае, если при повышении (понижении) ВЕЛходного напряжения- блока питания в ту же сторону и пропорционально этому изменятся оба порога ераба;Тывания защиты. Вероятность такого положения очень мала потому, что для ее реализации потребовалось бы, чтобы в устройстве электропитания произоишо сразу 3 неисправности, специфические по своему проявлению в блоке питания и в датчике згиаиты, а прежде чем они произойти бы в устройстве электропитания, могла бы возникнуть сначаа, оана. в крайнем случае две неист

правности, которые были бы обяза,тельно обнаружены автоматикой самоконтроля при первом же включении I Гт

устройства электропитания. Неисправности таким образом не накапливаются, а своевременно выявляются.