Устройство для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжений Советский патент 1985 года по МПК H02H3/20 

I Изобретение относится к электро- нике, именно к устройствам для защиты электроустановок от перенапр жений. Известно устройство для защиты электроустановки постоянного тока о перенапряжений, используемое в преобразовательной технике, которое со держит пятифазньй выпрямительный мост, подключенный к источнику питания и нагрузке электроустановки, и конденсатор, шунтированньй резист ром, которые подключены к клеммам постоянного тока выпрямительного моста, и защитную аппаратуру lj . Недостатком известного устройства является то , что по принципу действия (шунтирование конденсаторо источника питания или нагрузки) источник питания и нагрузка должны обладать повьпиенным динамическим сопротивлением. Кроме того при бол шой длительности импульса перенапря жения или наличии пачки коротких импульсов перенапряжения конденсатор заряжается примерно до амплитуды перенапряжения и злектроустановка оказывается незащищенной. Известно также устройство для защиты электроустановки постоянного токи от перенапряжений, содержащее транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, а база подключена через делитель напряжения к плюсовой шине источника питания электроустановки, управляемый вентиль, анод которого подключе к средней точке делителя напряжения а катод - к минусовой шине цепи эле троустановки, и стабилитрон, подклю ченный к управляющему электроду вен тиля и резистору, включенному после довательно в цепь электроустановки. i При возникновении перенапряжения в цепи электроустановки -пробивается стабилитрон и включается управляемый вентиль, который подключает сре нюю точку делителя напряжения к мин совой шине цепи электроустановки. Транзистор закрывается и разрывает цепь питания электроустановки.При исчезновении перенапряжения в цепи питания электроустановки управляемы вентиль остается во включенном состоянии, а электроустановка остается отключенной от источника питания. Для подключения электроустановки к 02 - 2 источнику питания необходимо либо выключить источник .питания электроустановки, а затем включить его, либо разорвать цепь нагрузки управляемого вентиля 2J ... Известное устройство ухудшает стабильность напряжения на электроустановке, так как последовательно цепи электроустановки включен резистор, в совокупности с сопротивлением электроустановки представляющий делитель напряжения. При изменении сопротивления электроустановки (например, переключении интегральных схем) напряжение на электроустановке изменяется на величину изменения напряжения на резисторе, включенном последовательно цепи электроустановки. Кроме того, устройство имеет недостаточно высокий КПД, так как часть энергии рассеивается на резисторе, включенном в цепи электроустановки, и устройство снимает перенапряжение лишь после того, как последнее будет приложено к электроустановке, так как стабилитрон в цепи управляемого вентиля подключен непосредственно к электроустановке. I . Это снижает надежность устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты электроустановки постоянного, тока от перенапряжений, содержащее транзистор, коллекторно-эмиттерньй переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, а базе подключена через делитель напряжения к плюсовой шине истоу;ника питания электро.уста- . новки, управляемый вентиль, анод которого подключен к средней точке делителя напряжения, а катод - к минусовой щине цепи электроустановки, стабилитрон, конденсатор и RC-цепь, которая включена между минусовой шиной цепи электроустановки и .управляющим электродом управляемого вентиля, стабилитрон включен между средней точкой RC-цепи и плюсовой шиной источника питания электроустановки, а конденсатор включен параллельно управляемому вентилю 3J . Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает защиты электроустановки постоянного тока при плавном повышении питающего напряжения, так как медлент ный заряд конденсатора RC-цепи не вызывает включения управляемого вентиля. Устройство не обеспечивает так же бесконтакгного запуска при плавном снижении повышенного питающего напряжения, так медленньй разряд конденсатора RC-цепи не вызьшает выключения.управляемого вентиля. Недo iтaткpм является также возможность включения устройства при импульсньк перепадах напряжения с одного повышенного уровня на другой. Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения защиты при плавном повьшенйи напряжения. Поставленная цель достигается тем что в устройство для защиты электроустановк.1 постоянного тока от перенапряжений, содержащее транзистор, коллекторно-эМиттерный .переход кото рого включен последовательно в цепь электроустановки, а база, подключена через делитель напряжения к плюсово шине источника питания электроустановки, минусовая шина которого чере конденсатор соединена со средней то кой делителя, дополнительно введены первый и второй тиристорные оптроны конденсатор, резистор, диод и под;ключенные к шинам питания цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных резистора и светоизлучателя первого оптррна, а вторая - из последовательно соединен ных стабилитрона, элемента НЕ и све.тоизлучателя второго оптрона, при этом анод тиристора первого оптрона через диод соединен со средней точкой делителя напряжения, а катод - с минусовой шиной источника питания, анод тиристора второго опт рона соединен через резистор с поло жительной шиной питания, а катод непосредственно с минусовой шиной питания, кроме того, аноды тиристоров соединены друг с другом через конденсатор. На чертеже представлена электрическая схема устройства для защиты, электроустановки постоянного тока от перенапряжений. Устройство для защиты электроус- тановки постоянного тока от перенап ряжений содержит транзистор 1, коллекторно-эмиттерньй переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, делитель напряжения, состоящийИЗ резисторов 2 и 3, через которые база транзистора 1 со динена с плюсовой шиной 4 источника питания. первь й тиристорный оптрон 5. второй тиристорный оптрон 6. анод тиристора 7 оптрона 5 через диод 8 соединен со средней точкой делителя напряжения, а катод - с минусовой шиной 9 цепи электроустановки. Тиристор 10 оптрона 6 подключен к шинам питания через резистор 11. Аноды тиристоров 7 и 10 соединены друг с другом через конденсатор 12. .Средняя точка делителя напряжения соединена через конденсатор 13 с отрицательной шиной 9 питания. К шинам 4 и 9 подключена цепочка, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона 14, резистора 15 и светоизлучателя 16 оптрона 5, а также цепочка, состоящая из последовательно соединенных стабилитрона 17, элемента НЕ 18 и светоизлучателя 19 оптрона 6. При этом напряжения стабилизации стабилитронов 14 и 17 должны выбираться, так, чтобы выполнялось неравенство сти напряжение стабилизации стабилитрона 14; U напряжение стабилизации стабилитрона 17. К выходу устройства подключена электроустановка 20. Устройство для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжения работает следующим образом. При включении источника питания транзистор 1 открьшается положительным напряжением через резисторы 2 и 3 (режим эмиттерного повторителя) и на электроустановку 20 подается напряжение источника питания. При. благодаря току, что оба стабилитрона выключены, на выходе элемен|та НЕ 18 есть сигнал, которьй проте-. кает по светорзлучателю 19 оптрона 6, обеспечивая включение тиристора 10. Тиристор 7 оптрона 5 включиться не может, так как по светрдиоду 16 этого оптрона ток не протекает. При повьш1енйи напряжения источника питания через стабилитрон 17 начинает протекать ток. С вькода элемента НЕ 18 сигнал не снимается. Светоизлучатель 19 юптрона 6 обесточивается. При дальнейшем повьш1ении напряже- ния (при возникновении перенарряжения) через стабилитрон 14, резистор 15 и Светоизлучатель 16 оптрона 5 начинает протекать ток, в результате чего включается тиристор 7 оптро- .

5

на 5. Средняя точка резисторов 2 и 3 соединяется с минусовой шиной 9 источника питания электроустановки. Транзистор 1 закрьшается и отключае электроустановку 20 от источника питания. Одновременно с включением тиристора 7 оптрона 5 разряжается конденсатор 13, совместно с резисторами 2 и 3 образующий Т-образный фильтр, который на время включения тиристора 7 снимает перенапряжение с базы транзистора 1. В результате импульс перенапряжения на электроустановку 20 не проходит.

Одновременно с вкгаочением тиристора 7 оптрона 5 благодаря коммутирующему конденсатору 12 выключается тиристор 10 оптрона 6. При этом диод 8 исключает влияние токов перезаряда конденсатора t2 на базу транзистора 1. ...

% .. .

При исчезновении перенапряжения сначала стабилитрон 14, а затемни стабилитрон 17 выключаются. На выхо54026

де .элемента НЕ 18 появляется сигнал, и по светоизлучателю 19 оптрона 6 начинает протекать ток, при этом включается тирисТор 10 оптрона 6. 5 Благодаря конденсатору 12 тиристор 7 оптрона 5 выключается. При этом транзистор 1 открьгоается и напряжение источника питания подается на электроустановку 20.

Благодаря тому, чТо напряжения стабилитронов 14 и 17 могут быть подобраны как угодно близко друг к другу, при условии выполнения неравенства (), может быть обеспечена практически любая релейность характеристики включения/выключения устройства для защиты электроустановки постоянного тока от перенапряжения.

Дальнейшая работа устройства протекает аналогично описанному выше.

Предлагаемое устройство обеспечивает надежную защиту электроустановки при любом как импульсном, так и плавном повьшении напряжения источ|Ника питания.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВДТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее транзистор, коллекторно-эмигтерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, база подключена через делитель напряжения к плюсовой шине источника питания электроустановки, минусовая шина, которого через конденсатор соединена со средней точкой делителя, отличаю4 sщ е е с я тем, что, с целью повьше- ния.надежности путем обеспечения защиты при плавном повышениинапряжения, в него введены первый и второй тиристорные оптроны,,конденса- , тор, резистор, диод и подключенные к шйЬам питания цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных резистора и светоизлучателя первого оптрона, а вторая - из последовательно соединенных стабилитрона, элемента НЕ и светоизлучателя второго оптрона, при зтом анод тиристора первого оптрона через диод соединен со средней точкой делителя напряжения, а катод - с минусовой шиной источника питания, анод ти(Л ристора второго оптрона соединен через резистор с положительной шиной питания, а катод - непосредственно с минусовой шиной питания,кроме того. аноды тиристоров соединены друг с другом через конденсатор. f ©-П