Устройство для защиты нагрузки Советский патент 1988 года по МПК G05F1/569 H02H3/20 

-f оUnum

15

-CZb

r«

о

+

-O-I

J9

СО

00

оо

оо

Изобретение относится к электротехнике, В частности к устройствам защиты первичных и вторичньк источников питания от перегрузки по току. Цель изобретения - повьппение экономичности и упрощение путем снижения потребляемого тока в измерительной цепи. Это достигается тем, что за счет введения резистора 15, делителя на резисторах 17, 18 и компаратора 4 устройство приобрело свойство контролировать состояние цепи нагрузки, т.е. при перегрузках по току-отключить цепь нагрузки от источника, а при восстановлении цепи нагрузки автоматически подключить цепь нагрузки к источнику, 2 ило

Фиг,1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам защиты первичных и вторичных источников питания от перегрузки по току в режиме автоматического слежения за состоянием цепи нагрузкио

Цель изобретения - повьшение эко- номично сти и упрощение путем снижения потребляемого тока в измеритель- ной цепи

На фиг о 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг„2 - вариант устройства с реагирзтощим органом на транзисторе.

Согласно фиг,1 параллельно входным шинам 1 и 2 устройства подсоединены шинами питания первый компаратор 3 и второй компаратор АО Выход компаратора 3 подсоединен к входу ис- полнйтельного узла (базе транзистора 5) через резистор 6„ Коллектор транзистора подсоединен к обмотке реле 7, контакт 8 которого коммутирует силовую шину 1 (э-то может быть ре гули- рующий транзистор стабилизатора, может быть npocjTo коммутирующий транзистор блока защиты - как показано пунктиром ). Вхо ды первого компаратора подсоединены к входам датчика 9 тока через плечи измерительного моста, выполненного на резисторах 10 - 13 Одни выводы плеч подсоединены к датчику тока, выполненному в виде преобразователя, включенного в общую шину, вторые выводы подсоединены к выходу второго компаратора 4. Между одним вьшодом измерительного моста и общей шиной включен конде нсатор 14,

Между входам 1 и выходным f

зажимами устройства подсоединен резитор 15, общая точка которого с цепью нагрузки 16 подсоединена к первому неинвертирующему входу компаратора, второй вход которого подсоединен к выходу делителя из резисторов 17 и 18, включенного между шинами питания дифференциального усилителя и компаратора.

Второй вариант,, когда повьшается надежность однозначной работы крмпа- рато ра 3 (показано пунктиром), делитель включен между ВЬЕКОДОМ компаратора 3 и входом рбщей шиныь Кроме того, пунктиром показано включение параметрического стабилизатора между входньми зажимами устройства при условии, что „ (входное напряже- ние) не стабилизированое Кроме того,

fo

15

20 25 30r

0

5

Q 5

первый вход компаратора 4 подсоединен к выходному зажиму 1 через резистор 19 (при работе устройства в условиях изменения температуры окружающей среды резистор 19 обеспечивает термостабильность порога срабатывания компаратора и сопротивление

его должно равняться R,Q )

К 15 16

Делитель из резисторов )7 и 18 можно включать как показано в двух вариантах, только первьш вариант может привести к тому, что компаратор успеет въщать сигнал на включение реле 7, но при анализе состояния цепи нагрузки компаратор выдает команду на выключение этого реле и схема займет состояние контроля потребляемого тока нагрузкой.

Блок защиты функционирует следующим образом.

При подаче U, на клеммы 1 и 2 на нагрузку 16 через размыкающий контакт 8 реле 7 поступает напряжение и , При нормальной нагрузке ток от источника питания достигает такого -значения, что, проходя по датчику тока 9, он создает падение напряжения такого уровня, что компаратор (дифференциальный усилитель)3 формирует на своем выходе уровень напряжения, близкий к нулю и транзистор 5 закрыт, так как на инвертирующем входе усилителя 3 напряжение положительной полярности Bbmie, чем на неинвертирующем. Делитель из резисто - ров 10 и 11 подключен к выходу компаратора 4, который и выдает положительное напряжение на этот делитель, так как на его неинвертирующем входе напряжение выше, чем на инвертирующем,- В случае подсоединения делителя из резисторов 17 и 18 к выходу усилителя 3, тем более напряжение низкое и компаратор сразу занимает положение, когда у него на выходе положительное напряжение, Б случае перегрузки по току на датчике 9 тока выделяется напряжение, обеспечивающее опрокидывание дифференциального усилителя, так как здесь он используется в режиме порогового элемента, т.е. Rgg g. I и на его выходе появляется положительное напряжение, которое обеспечивает базовый ток транзистора 5 через резистор 6, транзистор 5 открывается, коммутируя обмотку реле 7 (либо коммутирующий транзистор) к

общей шине Реле срабатывает, отсоединяя входную клемму от выходной в силовой шине контактом 8, и резистор 15 включается в режим контроля состония цепи нагрузки, образуя с этой цепью делитель. На делитель из резисторов 17 и 18 подается положительное напряжение и, если на резисторе 18 напряжение выше, чем на цепи нагруз- ки 16, то компаратор 4 имеет на своем выходе напряжение, близкое к нулю что и удерживает усилитель 3 в состонии, обеспечивающем обесточивание цепи нагрузкио При изменении сопротивления цепи нагрузки в сторону его увеличения, т.е при восстановлении цепи нагрузки до нармального состояния, напряжение на цепи-нагрузки 16 превьш1ает уровень напряжения на резисторе 18 и компаратор 4 опрокидывается, принимая первоначальное со - стояние. Усилитель 3 также принимает первоначальное состояние, реле 7 замыкает контакт 8, подавая ток в цепь нагрузки. Конденсатор 14 установлен для того, чтобы обеспечить более надежное удержание усилителя в опрокинутом состоянии при перегрузках в начальный момент, чтобы прошел полный процесс опрокидывания компараторов

На фиго 2 источник питания подсоединен к входным зажимам 1 и 2о Цепь нагрузки 16 включена между шинами питания через замкнутый контакт 8 реле 7 и датчик тока 9. Реле подсоединено между шинами питания через регирующий орган - транзистор 5, вход которого подсоединен к выходу датчика тока и одновременно к выходу компаратора 4 через резисторы 20 и 21 соответственно.

Входами компаратор подсоединен одним неинвертирующим к делителю- из резисторов 17 и 18, включенного межд шинами питания компаратора, вторым инвертирующим - к общей точке цепи нагрузки и добавочногорезистора 15 через резистор 19, Добавочный резистор включен параллельно замкнутому , контакту Во

Схема функционирует следзшщим образом

При подаче U „ на входные зажимы 1 и 2 полярность может быть разной, т.е, + может подаваться как на зажим 1, а минус - на зажим 2, и наоборот. При этом ток цепи нагруз

5

Q5

ки 16 идет через замкнутый контакт 8 реле 7 и датчик 9 тока Компаратор 4 на выходе имеет пониженньй потенциал, так как на входе - напряжение по амплитуде вьш1е, чем на входе +,

Транзистор 5 закрыт, так как, с датчика 9 тока выходной сигнал недостаточен для открьгоания транзистора 5. Реле 7 обесточено. При возникновении перегрузки.по току датчика 9 выдает сигнал, который открывает транзисто1 5, и реле 7 обесточивает цепь нагрузки 16, размыкая контакт В,, Так как при этом напряжение на нагрузке 16 становится меньше, чем на резисторе 19, то на выходе компаратора напряжение увеличивается до уровня, при котором базовый ток транзистора 5

0 обеспечивает удержание транзистора в открытом состоянии и реле 7 удерживает контакт 8 в разомкнутом со-; стояниио

Устройство находится в дежурном режиме, когда ток идет по резистору 19, цепи нагрузки 16 и датчику тока 9 о Этот режим будет сохраняться до тех пор пока, цепь нагрузки 16 не вернется в исходное состояние

0 Компаратор контролирует напряжение иа входе - и входе +, При

возвращении цепи нагрузки в исходное состояние напряжение на входе - становится по амплитуде вьше, чем на входе +, и компаратор, опрокидываясь, снижает выходное напряжение до уровня, когда транзистор закрывается, при этом обмотка реле 7 обесточивается и контакт 8, замыкаясь, подает в цепь нагрузки 16 ток от источника питания.

Полярность Unjfr ие обозначена, не показаны и электроды транзистора, так как в зависимости от полярности .. питания транзистор может иметь проводимость р-п-р или п-р-п типа

При подаче на вход 1 питания + транзистор 5 будет иметь проводимость п-р-п типа, в цепи коллектора которого включена обмотка реле 7

При подаче на вход 1 - транзистор 5 будет иметь проэоди- мость р-п-р типа, в коллекторе которого включена обмотка реле 7

Для снижения потребления выходного тока компаратора резистор 20 заменяют диодомо

Настройку устройства проводят делителем из резисторов I7 и 18 при

обесточенной нагрузке с номинальным , сопротивлением; транзистор 5 должен быть выключен, а при изменении в цепи нагрузки в сторону уменьшения сопротивления транзистор 5 должен быть включен.

При применении вместо реле коммутирующего или регулирующего транзистора транзистор запирается, так как база транзистора коммутируется к общей шине транзистором 5. Устройство может функционировать и с датчиком тока, включенным в силовую шину,, Усилитель и компаратор в этом случае включают- ся по этой же схеме, но измерительная диагональ моста и выход делителя подсоединяются на соответствующие входы. Предложенное устройство может вьтолняться и на транзисторе р-п-р типа. Транзистор реагирующего элемента фиго2 может подсоединяться к датчику тока и через диод,включенньш вместо резистора 20, в прямом направлении Формула из обре т ення

. Устройство для защиты нагрузки, содержащее входные и выходные зажимы.

и,

2

коммутирующий элемент с выводами для подключения в силовую шину, реагирующий орган, выполненный на компа раторе входы которого подсоединены к преобразователю .тока с клеммами для включения последовательно с цепью нагрузки через полуплечи измерительного моста, одно из которых имеет выводы для подсоединения к шине питания, а выход подсоединен к входу исполнительного узла, отличающееся тем, что, с целью повьшения экономичности и упрощения путем снижения потребляемого тока в измерительной цепи, введены второй компаратор, дополнительный резистор и делитель, причем резистор включен параллельно коммутирующему элементу, второй компаратор одним выводом подсоединен к выходному зажиму силовой цепи, а вторьм подключен к выходу делителя,выводами подключаемый между шинами питания, а выход второго компаратора подключен К свободному вьводу второго полуплеча измерительного моста. 16

1lfi