Устройство для контроля сетевого напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02H3/24 G01R19/165 

Изобретение относится к электро,технике и предназначено для выявления несимметрии фаз и аварийного снижения сетевого напряжения. Известно устройство для контроля сетевого напряжения, содержащее измеритель, к выходу которого подключен делитель, к делителю через пороговый элемент подключен первый транзисторный ключ с емкостью, к которому через дополнительньй пороговый элемент Лодключен второй транзисторный клюз Ги . Недостатками данного устройства , являются большие потери мощности в связи с тем, что делитель выполнен на резисторах и потребляет активную : мощность, и необходимость в дополни.тельном источнике питания. Известно также устройство для защиты электроустановок от обрыва фаз, содержащее подключенный к фазам сети однополупериодный выпрямитель, к выходу которого через балластный резистор подключена первичная обмотка трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с выпрямителем, подключенным через интегрирующую цепочку к реагирующему элементу Yj . Однако это устройство срабатьшает только при исчезновении напряжения одной -фазы и не реагирует на снижени сетевого напряжения. Недостатком так же является необходимость в дополнительном источнике питания и трансфор маторе, наличие которых усложняет конструкцию устройства. Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство для контроля сетевого напряжения, содержащее исполнительный элемент, компаратор напряжения на операционном усилителе, конденсатор, двухполупериодный выпрямитель, подключенный к фазам сети через балластные элементы, к выходу Ko торо.го подключен измерительный мост, два смежных плеча которого вьшолнены на последовательно соединенньпс перйо и втором стабилитронах, подключенных к плюсовой шине выпрямителя через первьй резистор и к минусовой шине выпрямителя непосредственно, а два других смежных плеча выполнены на по следовательно соединенных втором и третьем резисторах, включенных между плюсовой и минусовой тинами выпря мителя, причем общая точка первого и второго стабилитронов соединена с инвертирующим входом компаратора, общая точка второго и третьего резисторов соединена с прямым входом компаратора, общая точка первого резистора и первого стабилитрона соединена с положительной шиной питания компаратора, отрицательная шина питания последнего непосредственно соединена с минусовойшиной выпрямителя, к которой подключены первые выводы исполнительного элемента и конденсатора. Второй вывод исполнительного элемента в этом устройстве .подключен к выходу второго компаратора, к первому входу которого подключены второй вьшод конденсатора и через резистор - выход первого компаратора, а к второму входу инвертирующий вход первого компаратора, при этом одноименные шины питания обоих компараторов объединены fsj . Недостатком известного устройства является низкая надежность при снижении контролируемого сетевого напряженияниже уровня стабилизации когда вследствие различия токов. утечек стабилитронов на выходе устройства иожет появиться сигнал исправности сети при пониженном сетевом напряжении. Кроме того, устройство не выдает сигнал об аварийном состоянии контролируемой сети при обрыве одной фазы. В этом случае конденсатор периодически заряжается и разряжается, и напряжение на нем не достигает уровня срабатывания второго компаратора, в связи с чем сигнал об аварийном ..- состоянии .отсутствует. Недостатками устройства являются также возможность возникновения режима генерации в зоненапряжения срабатывания и повьш1енные потери мощности на балластных элементах, вьшолненных в виде резисторов. Цель изобретения - расширение диапазона контролируемых напряжений . сети вплоть до нулевого значения, устранение режима генерации в зоне напряжения срабатывания устройства, уменьшение потерь мощности. Поставленная цель достигается тем что второй вывод исполнительного элемента подключен к выходу компаратора, а второй вывод конденсатора к плюсовой шине выпрямителя, кроме того введены четвертый резистор,включенный между выходом компаратора и его положительной шиной питания. и пятый резистор, шунтирующий первый стабилитрон. При этом между выходом компаратора и его отрицательной шиной питания дополнительно включены два последовательно соединенных резистора, к обще точке соединения которых подключен м нусовой конец резисторного плеча изм рительного моста. Причем балластные элементы выполиены в виде конденсаторов. На чертеже представлена схема уст ройства для контроля сетевого напряжения. . Устройство содержит выпрямитель 1 подключенный через балластные элементы 2 к входным зажимам 3, измерительный мост 4, состоящий из резисторов 5-8 и стабилитронов 9 и 10, подключенный к выходу выпрямителя, Компаратор 11, шины питания которого подключенык стабилитронам 9 и 10, а входы - к общим точкам соединения стабилитронов 9 и 10 и резисторов 7 и 8. Выход компаратора соединен с его положительной шиной питания через резистор 12, а с отрицательной шиной - через исполнительный элемент 13 и последовательно соединенные резисторы 14 и 15. К общей точке соединения резисторов 14 И 15 подключен резистор 8 из мерительного моста 4. Конденсатор 16 подключен к выходным шинам выпрямителя 1. Устройство работает следующим образом. При напряжении контролируемой сети выше минимального допускаемого уровня .потенциал в точке соединения резисторов 7 и 8 больше, чем на стабилитроне 10. Потенциал на выходе . компаратора 11 близок к его напряженик.питания,и ток протекает через ис. полнительный элемент 13, который срабатывает и формирует сигнал исправности сети.. I При снижении напряжения на зажимах . 3 ниже минимально допустимого уровня . вплоть до нулевого значения потенциал на выходе резистивного делителя измерительного моста становится мень ше потенциала на стабилитроне 10, комцаратор срабатывает, исполнитель- 5 ньш элемент 13 отключается и формирует сигнал неисправности сети, ток начинает протекать через резистор 12. Для того, чтобы .опорное напряжение на стабилитроне 10 после отключения исполнительного элемента 13 оставалось больше напряжения на выходе резисторного делителя, в измерительный мост введен резистор 6, который,.в случае снижения напряжения на стабилитронах 9 и 10 ниже их напряжения стабилизации, компенсирует разницу токов утечек стабилитронов, тем самым постоянно поддерживая на стабилитроне 10 более высокий потенциал, чем на стабилитроне 9. Резистор 12, сопротивление которого выбирае.тся несколько большим сопротивления обмотки исполнительного элемента, позволяет практически исключить возникновение режима генерации, так как в этом случае происходит незначительное изменение потребляемого тока в цепях измерительного моста и компаратора при переключении последнего. Цепочка из резисторов 14 и 15 предназначена для создания гистерезиса для повышения четкости срабатывания устройства и устранения режима генерации в критической точке срабатывания устройства, которьй может возникнуть как вследствие измеяения эквивалентного сопротивления устройства при переключении компаратора (исполнительного элемента), так и вследствие пульсаций напряжения на конденсаторе 16. Режим генерации исключается путем подачи через резистор 8 на неинвертирующий вход компаратора 11 части напряжения, снимаемого с резистора 15. . Если изменение контролируемого ; напряжения является следствием какого-либо коммутационного процесса в сети, длительность которого меньше времени разряда конденсато- . -ра 16, определяемого емкостью коиденсатора и эквивалентным сопротивлением устройства, то оно не повлечет изменения состояния компаратора 11 и не приведет к выдаче ложного сигнала неисправности сети. В случае обрыва одной из фаз контролируемой трехфазной сети происхо- , дит резкое (почти в 2 раза) уменьшение тока, отдаваемого сетью через . балластные элементы 2. В результате напряжение на выходе выпрямителя 1 уменьшается, стабилитроны закрываются, на вьгходе компаратора появляется нулевой потенциал и исполнительный элемент обесточивается, вьздавая сигнап неисправности сети.

По сравнению с известньм устройством предлагаемое обеспечивает вьщачу

сигнала неисправности сети при снижении напряжения от минимально допустимого значения до нуля, а также при исчезновении напряжения одной из фаз, характеризуется четким срабатыванием в зоне напряжения срабатьшания и уменьшенными потерями мощности.

К УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее исполнительный элемент, компаратор напряжения на операционном усилителе, конденсатор, двухполупериодный выпрямитель, подключенный к фазам сети через балластные элементы, к выходу которого подключен измерительный мост, два смежных плеча которого выполнены на последовательно соединенных первом и втором стабилитронах, подключенных к плюсовой шине вьтрямителя через первый резистор и к минусовой шине выпрямителя непосредственно, а два других смежных плеча -. выполнены на последовательно соединенных втором и третьем резисторах, включенных между плю.совой и минусовой шинами выпрямителя, причём общая точка первого и второго .стабилитронов соединена с инвертирующим входом компаратора, общая точка второго и третьего резисторов соединена с прямым входом компаратора, общая точка первого резистора и первого стабилитрона соединена с положительной шиной питания компарато.ра, отрицательная шина питания последнего непосредственно соединена с минусовой шиной выпрямителя, к которой подключены первые выводы исполнительного элемента и конденсатора, от-, личающееся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых напряжений вплоть до нулевого значения, второй вывод исполнительного органа подключен-к выходу компаратора, а второй вывод конденсатора - к плюсовой шине выпрямителя, кроме того, введены четвертый резистор, включенный между выхо(О дом компаратора и его положитель- ной шиной питания, и пятый резистор, шунтирующий первый стабилитрон. 2.Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что, с целью устранения режима генерации в зоне напряжения срабатывания, между выходом компаратора и его отрицательной N9 QD &Э КО шиной питания дополнительно включены два последовательно соединенных резистора, к общей точке соединения которых подключен минусовой конец ел резисторного гшеча измерительного моста.. 3.Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что, с целью уменьшения потерь мощности, балластные элементы выполнены в виде конден саторов.