Автоматический выключатель с электронным управлением Советский патент 1990 года по МПК H01H71/16 

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к аппаратам защиты и коммутации в электрических цепях с термочувствительным элементом и дистанционным управлением, и может быть использовано как устройство коммутации и защиты от перегрузок и коротких замыканий автономной, в частности бортовой ави- ационной системы распределения электроэнергии постоянного и переменного тока.

Цель изобретения - расширение области использования,

На фиг. 1 приведена структурная схема автоматического выключателя с электронным управлением, включенного в силовую цепь и подключенного к кнопочному выключателю; на фиг, 2 - электрическая схема оптронного согласующего узла.

Автоматический выключатель 1 с электронным управлением содержит механизм 2 защиты по перегрузке с термочувствительным элементом, расцепитель 3 с защелкой, ограничитель 4 тока обратной связи, источник 5 питания, электромагнитный привод 6, функциональный коммутатор 7, формирователи импульсов включения 8 и отключения 9, оптронный согласующий узел 10, переключатель 11 индикации состояния контактов, контактную систему 12, диод 13 развязки источника литания, выключатель 14 сигнала обратной связи, диод 15 развязки источника питания, клеммы 16 и 17 для подключения к источнику сети и нагрузке, клемму 18для подключения дополнительноСЛ

VI о о ю

XI

го питания, клемму 19 Земля, клемму 20 для подключения централизованной системы управления, клемму 21 для подключения централизованной системы защиты, клемму 22 для подключения цепи ручного управления, например кнопочного выключателя 23.

Включенная в силовую цепь между клеммой 16 и механизмом 2 защиты по перегрузке контактная система 12 механически связана с расцепителем 3 с защелкой и выключателем 14 сигнала обратной связи. Расцепитель 3 с защелкой механически связан с механизмом 2 защиты по перегрузке и электромагнитным приводом 6. Функциональный коммутатор 7 мханически связан с контактной системой12, а электрически - выходом с электромагнитным приводом, а входами - с формирователями импульсов включения 8 и отключения 9 Оптронный согласующий узел 10 своими входами сое динен с клеммами 20- 22 для подключения соответственно централизованных систем управления и защиты и цепи ручного управления, а выходами - с формирователями импульсов включения 8 и отключения 9. Выключатель 14 сигнала обратной связи включен между диодами 13 и 15 развязки источника питания и ограничителем 4 тока обратной связи, выход которого соединен с клеммой 22 для подключения цепи ручного управления, с которой соединен кнопочный выключатель 23. Источник 5 питания соединен с клеммой 19 Земля, через диод 13 развязки-с клеммой 16 для подключения к источнику сети, а через диод 15 развязки - с клеммой 18 для подключения дополнительного питания. Выход источника 5 питания соединен с оптронным согласующим узлом 10. Диоды 13 и 15 развязки источника питания связаны также с электромагнитным приводом.

Автоматический выключатель с электронным управлением содержит также три клеммы 24-26 сигнализации состояния контактов, соединенные соответственно с размыкающим, замыкающим и общим контактами переключателя 11 состояния контактов.

Оптронный согласующий узел 10 содержит входной токоограничивающий 27, базовые 28 и 29, токоограничивающий 30 резисторы, первый транзисторный ключ 31, коллекторный 32 и базовый 33 резисторы, второй транзисторный ключ 34, резистор 35, третий транзисторный ключ 36, оптрон- ную транзисторную пару 37, диод 38, резистор 39, выходной резистор 40, клемму 41 для подключения формирователя импульса включения, клемму 42 для подключения источника питания, клемму 43 для подключения формирователя импульса отключения, клемму 44 для подключения к диодной развязке.

Эмиттер транзистора n-p-п типа оптронной пары 37 подключен к клемме 19 Земля, а к коллектору, соединенному с клеммой 41, подключены резисторы 39 и 40. первый из которых соединен с клеммой 42

0 для подключения источника питания, второй - с клеммой 43. Диод 38 подключен анодом к клемме 42, катодом - к аноду диода оптронной пары 37 и эмиттеру третьего транзисторного ключа 36 p-n-p-типа и через

5 резистор 35 к клемме 44. База третьего транзисторного ключа 36 через базовый ре,- зистор 29 соединена с клеммой 21 для подключения централизованной системы защиты, а коллектор через коллекторный ре0 зистор 32 подключен к клемме 19 Земля. Коллектор ключа 36 также соединен через базовый резистор 33 с базой второго ключа 34 n-p-n-типа. коллектор которого соединен с катодом диода оптронной пары 37. Эмит5 тер второго ключа 34 подключен через входной токоограничивающий резистор 27 к клемме 22 для подключения цепи ручного управления, а через токоограничивающий резистор 30 - к коллектору первого транзи0 сторного ключа 31 n-p-п типа. База первого транзисторного ключа 31 подключена через базовый резистор 28 к клемме 20 для подключения централизованной системы управления, а его эмиттер соединен с клеммой

5 19 Земля. Клемма 44 соединена с клеммами 16 и 18 через диоды 13 и 15 развязки источника питания. Клемма 41 соединена с входом формирователя 8 импульса включения, а клемма 43 - с входом формирователя

0 9 импульса отключения.

Принцип работы автоматического выключателя с электронным управлением DO- ясняется на фиг, 1. Выключатель подключается в силовую цепь клеммой 16 к

5 источнику сети, а клеммой 17 - к нагрузке. На клемму 18 подается плюс напряжения дополнительной системы питания, на клемму 19 - минус { Земля). Источник 5 питания обеспечивает питание всех элементов

0 электронной схемы независимо от того, в какой сети использован выключатель - постоянного или переменного тока. Для ручного включения на клемму 22 подается Земля через кнопочный выключатель 23. Если тре5 буется включить автоматически выключатель сигналом от централизованной системы управления, на клемму 20 поступает сигнал Плюс на включение. В обоих случаях оптронный согласующий узел 10 выдает сигнал на вход формирователя 8. Формирователь 8 формирует импульсный сигнал и через контакты переключателя функционального коммутатора 7 на усилитель электромагнитного привода 6 поступает импульс напряжения, электромагнит привода срабатывает, механически воздействуя на расцепитель 3. В результате контакты контактной системы 12 замкнутся и встанут на защелку. Одновременно разомкнутся контакты выключателя 14 обратной связи, а переключатель функционального коммутатора 7 перебросит свои контакты и подготовится к получению сигнала на отключение от формирователя 9. При включении автоматического выключателя по сигналу от централизованной системы управления состояние контактов его контактной системы 12 не зависит от положения кнопочного выключателя 23 и наоборот, если автомэтиче- ский выключатель включен вручную кнопочным выключателем 23, он не может управляться сигналом от централизованной системы управления.

Если произойдет недопустимая перегрузка в силовой цепи за включенным автоматическим включателем,- по сигналу от системы централизованной защиты, поступающему на клемму 21, элементы 10, 9 и 7 формируют импульс напряжения на электромагнитный привод, который срабатывает и воздействует на расцепитель 3, и его очередное срабатывание размыкает контакты контактной системы 12. Одновременно замыкаются контакты выключателя 14 и через ограничитель 4 тока подается на клемму 22 напряжение от диодов 13 и 15 развязки. При этом, если кнопочный выключатель 23 нажат (замкнут), то произойдет срабатывание его термочувствительного элемента, кнопка отожмется и тем самым информация о выключении выключателя появится на пульте экипажа.

Если при перегрузке сети по причине- отказа системы централизованной защиты или любого из элементов 10, 9, 7, 5 и 6 не произойдет отключение включенного автоматического выключателя, срабатывает механизм 2 защиты по перегрузке с термочувствительным элементом путем воздействия его на расцепитель 3. Время срабатывания автоматического выключателя в этом случае большее, чем при централизованной дистанционной защите.

Оптронный согласующий узел (фиг. 2) работает следующим образом.

При отсутствии сигнала защиты на клемме 21 на базу транзистора 36 через базовый резистор 29 поступает минус. Транзистор 36 открыт и по цепи клемма 44 - резистор 35 или клемма 42 - диод 38 транзистор 36 - резистор 32 - клемма 19 протекает ток. Если подать на клемму 22 (или клемму 20) сигналы управления на включение, то транзистор 34 откроется. По 5 цепи клемма 44 - резистор 35 или клемма 42 - диод 38 - диод оптррнной пары 37 - транзистор 34 - токоогранйчивающий резистор 27 - клемма 22 или токоогранйчивающий резистор 30 - транзистор 31 - клемма

0 19 пройдет ток. Это вызовет открытие транзистора оптронной пары и на клемму 41 поступит сигнал Минус, формирОЁатель импульса выдаст импульс, что обеспечит включение автоматического выключателя.

5 Если сигнал включения с клеммы 22 (или 20) снять, то транзистор 34 закроется, закроется и транзистор оптронной пары, что вызовет на клемме 43 появление сигнала Плюс и автоматический выключатель разомкнет0 ся

При необходимости разрыва контактной системы включенного автоматического выключателя по защите от перегрузки на базу транзистора 36 через клемму 21 пода5 ется Плюс, он закрывается, закрывается и транзистор 34. что вызывает появление на. клемме 43 сигнала Плюс и автоматический выключатель размыкается. Резистор 35 служит для токоограничения при исполь0 зовании автоматического выключателя в сети переменного тока и при отсутствии питания от дополнительной сети

Использование автоматического выключателя с электронным управлением по5 зволяет расширить область применения коммутационных устройств в бортовых электрических сетях с централизованными системами защиты и управления. Вместе с тем. что в случае отказа систем централизо0 ванного управления и защиты работоспособность сети сохраняется только с пониженным быстродействием защиты и возможностью ручного управления. Формула изобретения

5Автоматический выключатель с электронным управлением, содержащий силовую контактную систему с подвижными и неподвижными контактами, механизм защиты по перегрузке с термочувствительным элемен0 том. механически связанные с подвижными контактами силовой контактной системы переключатель индикации состояния контактов и расцепитель с защелкой, механически соединенный с механизмом защиты по

5 перегрузке и с электром эгнитным приводом, подключенным к выходу функционального коммутатора, механически связанного с подвижными контактами силовой контактной системы, два входа которого включены на выходы формирователей включения йотключения, входы которого соединены с клеммой для подключения цепи ручного управления и выходом ограничителя тока обратной связи, вход которого подключен к выключателю сигнала обратной связи, механически соединенному с подвижными контактами силовой контактной системы и подключенному к входу источника питания, при этом оптронный согласующий узел состоит из оптронной пары, катод диода которой соединен через входной резистор с клеммой для подключения цепи ручного управления, а анод через резистор соединен с катодами двух диодов развязки, включенных на вход источника питания, эмиттер транзистора n-p-n-типа оптронной пары подключен к минусу источника, коллектор подключен к входу формирователя импульса включения и через резистор - к входу формирователя импульса отключения, диода, катод которого соединен с анодом диода оптронной пары, а анод соединен с выходом источника питания и через резистор - с коллектором транзистора оптронной пары, о тличающийся тем, что с целью расширения области использования, в оптронный согласующий узел введены три транзистора и четыре резистора, причем между катодом

диода оптронной пары и входным резистором включен первый транзистор п-р-п-типа, коллектор которого подключен к диоду оптронной пары, эмиттер соединен с входным резистором, а база через базовый резистор

соединена с коллектором второго транзистора p-n-p-типа эмиттер которого соединен с анодом диода оптронной пары, база через базовый резистор соединена с клеммой для подключения централизованной системы защиты, а коллектор через коллекторный резистор соединен с минусом источника и эмиттером третьего транзистора n-p-n-типа, база которого соединена через базовый резистор с клемм рй для подключения централизованной си- стемы управления, а коллектор через токоограничивающий резистор соединен с эмиттером первого транзистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве устройства защиты и коммутации в автономных электрических сетях с централизованной защитой и управлением. Цель изобретения - расширение области использования. По сигналам системы централизованной защиты и управления, подаваемым на клеммы 20 и 21 трехвходовый оптронный согласующий узел подает сигнал на формирователь 8 импульса включения или формирователь 9 импульса отключения. Далее сигнал передается на электромагнитный привод 6, приводящий контактную систему 12 автоматического выключателя в соответствующее состояние. Имеется клемма 22 для подключения цепи ручного управления. При выходе из строя системы централизованной защиты отключение выключателя производит механизм 2 защиты по перегрузке с термочувствительным элементом. 2 ил.

г г5