Система питания с защитой Советский патент 1988 года по МПК G05F1/569 

(Л

с

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение надежности путем расширения функциональных возможностей защиты. В защитный блок 2 введены датчик 4 тока, датчик 5 контроля фаз, формирователь 6, датчик 7 напряжения с формирователем им

4:

00 О)

vl

Ьульсов, блок 8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пре- релов, блок 9 задания времени отклю- 4ения при перегрузке по току, счет- ник 10 срабатываний, формирователь

11уровней выходных сигналов, ключ

12управления силовым реле, узел 13 запирания ключа, формирователь U общего сигнала Отказ, источник 15 Опорного напряжения, реле 16 li выво- ы для подключения вспомогательного

;1 .

. Изобретение относится к электро- :технике и предназначено для исполь- :3ования в системах -электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повыщени е надежности путем расширения функциональных возможностей заищты (повыще- ния чувствительности датчика, упрощения и обеспечения вьиачи четырех Видов информации об отказе ) .

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - датчик тока; на фиг. 3 - формирователь уровней выходных сигналов.

Система питания с защитой содер- , жит силовой трансформатор. 1, защит- .ньй блок 2 и индикаторный блок 3 причем защитный блок 2 содержит датчики 4 тока,датчики 5 контроля фаз, формирователь 6, датчик 7 напряжения с формирователем импульсов, блок

8сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, блок

9задания времени отключения при перегрузке по току, счетчик 10 срабатываний, формирователь 11 уровней выходных сигналов, ключ управления реле 12, узел запирания ключа 13, фор- мироватапь 14 общего сигнала отказа, источник 15 опорного напряжения, реле 16 и выводы для подключения вспомогательного источника, причем реле 16 своими контактами включено между выводами для подключения трехфазного входного напряже1шя и выводами первичных обмоток силового трансформатора 1, другие выводы которых через да чик 4 тока объединены и подключены к входу датчика 5 контроля фаз, выход

8677

источника. Если неисправность пропала в течение заданного времени, то защитный блок 2 автоматически восстанавливает рабочий режим. Отсутствует возможность подключить питание без включения защитного блока 2. Последний формирует сигналы от отключении выходного напряжения от заданных пределов, об отсутствии одной из фаз питающего напряжения, о перегрузке по току, 2 з.п. ф-льг, 3 ил.

0

5

0

5

0

5

0

которого соединен с входом формирователя 6 и входом формирователя 14 общего сигнала отказа, выход формирователя 6 соединен с первым входом формирователя 11 уровня выходных сигналов, выход датчика 4 тока соединен с первым входом блока 9 задания времени отключения при перегрузке, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу счетчика 10 срабатываний и первому входу узла запирания ключа 13, первый выход счетчика 10 срабатываний подключен к второму входу формз-1рователя 11 уровней выходных сигналов, а вторым входом узла запирания ключа 13 - к второму входу формирователя 14 сигнала отказа, выходные обмотки силового трансформатора 1 связаны с выходными вьшодами и первым входом датчика 7 напряжения с формирователем импульсов, выход которого соединен с первым входом блока 8 сравнения времени от- клонения напряжения от заданных пределов, первьй выход которого соединен с соответствующим входом формирователя 11 уровня выходных сигналов,,а другой - с соответствующими входами узла запирания ключа 13 и формирователя 14 общего сигнала отказа, выход последнего соединен с соответствующим входом формирователя 11 уровней выходных сигналов, выход узла запирания ключа 13 соединен с входом ключа управления реле 12, выход которого через обмотку реле 16 соединен с водом для подключения плюсового вьг- вода питания вспомогательного источника, который также соединен с входом

источника 15 опорного напряжения, выходы которого подключены к соответствующим входам датчика 4 тока, датчика

7 напряж,ения с формирователем импуль-с жение на нагрузке отклонилось от засов, блока 8 сравнения времени отклонения, напряжения от заданного уровня, блока 9 задания времени отключения при перегрузке по току и формироватеданных пределов на время, превышающее заданное. При отключении системы питания из-за выхода напряжения на нагрузке из заданных пределов защит тя 11 уровней выходных сигналов, KPO-JQ ный блок 2 вьдает общий сигнал 0тме этого,датчик 4 тока содержит трансформатор 17 тока, первичные обмотки которого соединены с входом датчика 4 тока, а выходные - с входом выпрямителя 18, выход которого (5 мени, превышающего заданное, Защит- подключен к первому .делителю 19 напряжения, выход которого подключен к неинвертирующему входу компаратора 20, параллельно которому включен конказ и сигнал о том, что отключение системы питания произошпо по причине отклонения напряжения на нагрузке от заданных пределов в течение -вреный блок -2 осуществляет также контроль тока первичных обмоток силового трансформатора 1, отключение питающего напряжения от системы питания

25

35

денсатор 21, инвертирующий вход ком- 20 заданное время в случае, если ток паратора 20 подключен к выходу вто- роге делителя 22 напряжения, вход которого соединен с соответствукящм входом датчика 4 тока, связанным с выходом источника опорного напряжения, и через первый резистор 23 соединен с выходом компаратора, который через последовательно соединенные диод 24 и-второй резистор 25 подключен к неинвертируняцему входу компара- зо тора 20, кроме того, формирователь 11 уровней выходных сигналов выполнен на четырех транзисторах 26-29 и четырех ограничительных резисторах 30-33, причем базы и коллекторы транзисторов подключены к соответствующим входам и выходам формирователя уровней выходных сигналов, а ограничительные резисторы подключены к выводу для подключения источника опорного направления и коллектору соот- ветствующего транзистора.

Устройство работает следующим образом.

Включение системы осуществляется при подключении вспомогательного источника. При этом через ключ управления реле 12 подается питание на реле 26, которое своими контактами подключает входом трехфазное напряжение на первичные обмотки трансформатора 1, которые соединены в звезду через трансформатор 17 тока датчика 4 тока. В нормальном режиме работы защитный блок 2 и реле 16 не оказывают влияния на работу системы

Защитньй блок 2 обеспечивает контроль напряжения на нагрузке с выдачей сигнала о Ьтклонении напряпервичных обмоток силового .трансформатора 1 превьшает заданное значение, автоматическое пробное включение через .заданное время питающего напряжения после его выключения, вызванного превьщтенньм током, первичных обмоток трансформатора заданного значения, счет пробных включений питают щего напряжения после перегрузок по току, полное отключение питающего напряжения от системы питания после заданного количества пробных включений и вьщачу общего сигнала Отказ, а также сигнала о том, что отключение системы питания произошло по причине перегрузки по току первичных обмо- . ток трансформатора 1 ,

Кроме того, блоком 2 осуществляется контроль наличия напряжения всех дд трех фаз питающего напряжения, вьщачу общего сигнала Отказ и сигнала об отсутствии одной из фаз питающего напряжения при пропадании напряжения в любой фазе.

Напряжение с нагрузки поступает . в датчик 7 напряжения с формирователем импульсов. В этом блоке напряжение нагрузки сравнива ется с напряжением источника 15 опорного напряжения. В случае отклонения напряжения на нагрузке от заданных пределов формируется сигнал, поступающий в блок 8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов. Если длительность отклонения напряжения на натрузке от заданныЬс .пределов превышает заданную д.71ительность опорного импульса блока 8, с его выхода сигнал через узел запирания ключа 13 по-,

45

50

55

женин на нагрузке в заданных пределах, отключение питающего напряжения от системы питания в случае, если напряданных пределов на время, превышающее заданное. При отключении системы питания из-за выхода напряжения на нагрузке из заданных пределов защитмени, превышающего заданное, Защит-

каз и сигнал о том, что отключение системы питания произошпо по причине отклонения напряжения на нагрузке от заданных пределов в течение -времени, превышающего заданное, Защит-

ный блок -2 осуществляет также контроль тока первичных обмоток силового трансформатора 1, отключение питающего напряжения от системы питания

5

5

0 заданное время в случае, если ток о

первичных обмоток силового .трансформатора 1 превьшает заданное значение, автоматическое пробное включение через .заданное время питающего напряжения после его выключения, вызванного превьщтенньм током, первичных обмоток трансформатора заданного значения, счет пробных включений питают щего напряжения после перегрузок по току, полное отключение питающего напряжения от системы питания после заданного количества пробных включений и вьщачу общего сигнала Отказ, а также сигнала о том, что отключение системы питания произошло по причине перегрузки по току первичных обмо- . ток трансформатора 1 ,

Кроме того, блоком 2 осуществляется контроль наличия напряжения всех д трех фаз питающего напряжения, вьщачу общего сигнала Отказ и сигнала об отсутствии одной из фаз питающего напряжения при пропадании напряжения в любой фазе.

Напряжение с нагрузки поступает . в датчик 7 напряжения с формирователем импульсов. В этом блоке напряжение нагрузки сравнива ется с напряжением источника 15 опорного напряжения. В случае отклонения напряжения на нагрузке от заданных пределов формируется сигнал, поступающий в блок 8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов. Если длительность отклонения напряжения на натрузке от заданныЬс .пределов превышает заданную д.71ительность опорного импульса блока 8, с его выхода сигнал через узел запирания ключа 13 по-,

5

0

5

.514

ступает на ключ управления силовым реле 12, Ключ 13 закрывается, и реле 16 отключает питающее напряжение от системы питания. Если длительность отклонения напряжения на нагрузке от заданных пределов меньше длительности опорного импульса блока 8, сигнал на его выходе не появляется и отклю- е1шя системы не происходит. Выходной сигнал .блока 8 поступает на форм11ро- ватель 11 уровней выходных сигналов непосредственно и через формирователь 14 общего сигнала отказа.

Ток первичных обмоток силового трансформатора 1 в датчике 4 тока сравнивается с эталонным значением и в случае превышения его на выходе атчика 4 тока формируется сигнал, поступающий в блок 9 задания времени выключения при перегрузке по току, в котором вьфабатывается опорный импульс заданной длительности.

Вьгкодной сигнал блока 9 поступает на счетчик 10 срабатываний и на узел запирания ключа 13, в результате чего запирается ключ управления силовым реле 12, и реле 16 отключает системы питания на время, равное длительности- -опорного импульса блока 9, По окончании этого импульса происходит автоматическое включение системы питании, так как .открывается ключ управления силовым реле 12 и контакты реле 16 замыкаются, включая систему питания. Если в поле.включения снова возникает перегрузка по току, происходит выключение системы на.время, равное длительности опорного импульса блока 9, и следующее пробное включение и т.д. Через заданное число пробных включений, равное емкости счетчика 10, происходит полное отклю-- чение системы питания выходным сигналом блока счетчика 10 срабатьтаний. С выхода последнего через узел запирания ключа 13 и реле 12 приходит сигнал на отключение реле 16, и система выключается. При этом сигнал с выхода счетчика 10 поступает на формирователь 14 общего сигнала отказа и на формирователь 11 уровней выходных сигналов, на выходе которого формируется общий сигнал Отказ и сигнал о том, что отключение системы питания произошло по причине перегрузки по току первичных обмоток трансформатора 1 .

86776

Датчик 5 К01ГТРОЛЯ фаз входом подключен к точке соединения первичных обмоток трансформатора 17 тока, т.е.

g к точке, где при наличии трех фаз питающего напряжения и отсутствии асимметрии нагрузки фаз трансформатора 1 практически отсутствует переменное напряжение. В случае пропадания лю-

О бой из трех фаз питающего напряжения на входе датчика 5 появляется сигнал, который через фор1 1ирователь 6 и формирователь 14 общего сигнала отказа поступает на формироватешь 11 уров5 ней выходного сигнала, на выходе которого формируются сигналы Отказ и сигнал о пропадании одной из фаз питающего напряжения. Включить систему питания после ее включения защитным

0 5л.оком 2 можно только, выключив и

снова включив постоянное вспомогатель- ное напряжение защитного блока Z.

Датчик работает следующим образом. Через первичные обмотки трансформато5 ра 17 тока протекает ток первичных обмоток силового трансформатора 1, Напряжение вторичных обмоток трансформатора 17 тока пропорциональное току, протекающему через первичные обмотки,

0 поступает на выпрямитель 18, к выходу которого подключен делитель 19. Компаратор 20 сравнивает напряжение де: ителя 19 с напряжением делителя 22 которое является опорным.

35 В случае превьшения током первичных обмоток заданного значения напряжение делителя 19 оказывается боль- -ше , чем напряжение делителя 22, на выходе компаратора появляется высо0 кий уровень напряжения. Резистор 25 и диод 24 предназначены для создания гистерезиса в характеристике компаратора, что необходимо для четкой работы устройств, подключенных к выхо45 ДУ компаратора 20. Конденсатор 21 предназначен для исключения ложных срабатываний датчика 4 тока при включении системы питания и защиты от импульсных помех.

0 Формирователь 11 уровней выходных сигналов работает следующим образом. В случае нормальной работы системы питания все четыре транзистора 26- 29 открыты и на выходных вьшодах фор55 мируется сигнал исправности в виде напряжения лог.О. В случае срабатывания защитного блока 2 по какой-то либо причине соответствующий транзистор формирователя уровней выходтгх

сигналов закрывается, чем обеспечивается формирование сиг.нала Отказ в виде напряжения Лог.1. Сигналы защитного блока поступают на формиро- ватель уровней выходных сигналов так что при запирании любого из транзисторов 27-29 запирается транзистор 26. Таким образ.ом, обеспечивается формирование интегральныого сигнала От- каз и сигналов Допуск, Фаза, Перегрузка. Такое построение защитного блока 2 формирователя уровней выходных сигналов позволяет п.овысить достоверность контроля системы пита- НИН и дает возможность определить наличие обрыва соединительной линии передачи выходных сигналов формирователя уровней выходных сигналов к регистрирующему устройству, что также повьппает эксплуатационную надежность объекта, в котором используется система питания с защитой.

Положительный э)фект заключается в расширении функциональных -возможностей защиты, а именно в обеспечении защиты от перегрузок по току или короткого замьпсания, от пропадания

фаз трехфазного питающего напряжения,30 при перегрузке, первый и второй выпри отклонении выходных напряжении свыще заданных пределов. При этом устройство делает заданное количеств подобных включений, прежде чем выключить источник питания, и выключает питание только по проществии заданного времени. Если неисправность пропала в течение заданного времени, система защиты автоматически восстанавливает рабочий режим, Положитепь- ным эффектом является также отсутствие возможности включить систему питания без включения защитного.блока. Формируемые защитным блоком сигналы об отклонении выходного напряжения от заданньк пределов, об отсутствии одной из трех фаз-питающего напряжения, о перегрузке по току существенно повьш1ают эксплуатационную надежность системы питания.

Формула изобретения

5

щиты, в защитный блок введены датчик тока, датчик контроля фаз, форьшрова- тель, датчик напряжения с формирователем импульсов, блок сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, блок задания времени отключения при перегрузке по току, .счетчик срабатываний, формирователь уровней выходных сигналов, ключ управления силовым реле, узел запирания ключа, формирователь общего сигнала отказа, источник опорного напряжения, реле и вьгеоды для подключения вспомогательного источника, причем реле Своими контактами включено между выводами для подключения трехфазного напряжения и выводами первичных обмоток силового трансформатора, другие выводы которых через датчик тока объединены и подключены к входу датчика контроля фаз, выход которого соединен с входом формирователя и первым входом формирователя общего сигнала отказа, вьцсод формирователя соединен с первым входом формирователя .уровней выходных сигналов, выход датчика тока соединен с первым входом блока задания времени отключения

с 0

5

0

5

ходы которого подключены соответственно к первому входу узла запирания ключа и счетчику срабатываний, первый выход которого подключен к второму входу формирователя уровней выходных сигналов, а второй вькод - к второму входу узла запирания ключа и второму входу формирователя общего сигнала отказа, выходные обмотки силового трансформатора связаны с выходными выводами и первым входом датчика напряжения с формирователем импульсов, выход которого соединен с первым входом блока срав1 ения времени отклонения напряжения от заданных пределов, первый выход которого соединен с третьим входом формирователя уровня выходньгх сигналов, а второй выход - с третьими входами узла запирания ключа и формирователя общего сигнала отказа, выход которого соединен с четвертым входом формирователя уровней выходных сигналов, выход узла запирания ключа соединен с входом ключа управления реле, выход которого через обмотку реле подключен к плюсовому выводу ;шя подключения вспомогательного источника и входу питания источника опорного напряжения, первьй выход которого соединен с соответствующим входом датчика тока,, вторым входом датчика напряжения 1C формирователем импульсов, блока Сравнения времени отклонения напряже- ния от заданных пределов и блока заДания времени отключения при перегрузке по току, второй выход источника iOnopHoro напряжения соединен с пятым входом формирователя уровней выход- |ных сигналов.

i 2. Система по п. 1, отличаю- |щ а я с я тем, что, с целью повыше- |ния чувствительности, датчик тока пер;вичной обмотки трансформатора вьшол- Шен на трансформаторе тока, вьшрями- |теле, двух делителях напряжения, ком- |параторе, двух р.езистора:х, конденса|торе и диоде, причем первичные обмот-20 формирователь уровней выходных сиг1КИ трансформатора тока одними вьшода- |ми соединены с первичными обмотками |силового трансформатора, а другими |соединвны с входам датчика контроля

налов вьшолнен на четырех транзисторах, и четырех ограничительных резисторах, причем базы транзисторов соединены с соответствующими входами фор-

|фаз, вторичная обмотка трансформато- 25 мирователя уровня выходных сигналов,

|аз,

ра тока соединена с входом вьтрямите- ля, выход которого подключен к перво- ;му делителю напряжения, выход кото- jporo соединен с неинвертирующим вхо- ;дом компаратора и через конденсатор 30

эмиттеры соединены с общим выводом питания, а коллекторы через соответствующие ограничительные резисторы подключены к выводу питания и к соответствующим выходам формирователя.

с общим выводой питания, инвертирующий вход компаратора подключен к выходу второго делителя, подключенного к выводам для подключения источника опорного напряжения, выход компаратора соединен через первый резистор с входом второго делителя напряжения и через последовательно соединенные второй резистор и диод с неинвертирующим входом.

налов вьшолнен на четырех транзисторах, и четырех ограничительных резисторах, причем базы транзисторов соединены с соответствующими входами фор-

эмиттеры соединены с общим выводом питания, а коллекторы через соответствующие ограничительные резисторы подключены к выводу питания и к соответствующим выходам формирователя.

f

f

QmKQ.3 -O

Допуск

-О

Фаза Ч)

Перегрузка.

Фиъ.З