Блок защиты с адаптацией Советский патент 1991 года по МПК H02H3/08 H02H7/10 

Гиг /

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, обеспечивающим слежение за циклограммой тока в нагрузке и отключение нагрузки от источника, если в какой-либо момент времени ток превысил значение рабочего тока заданного режима.

Цель изобретения - расширение диэпа: зона адаптации,

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - циклограмма тока, которую отслеживает устройство (буквами а, б, ...т обозначены уровни рабочих токов, а буквами с d, ...m, отрезки времени действия токов).

Цепь 1 нагрузки включена между входными клеммами 2 и 3, образующими положительную и отрицательную шины питания, через датчик 4 тока и ключ 5 исполнительного органа, выполненного на транзисторе 6, коллектором подсоединенного к положительной шине питания через обмотку реле 7, шунтированную диодом 8, а эмиттером - к отрицательной (общей) шине питания через диод 9, анодом подсоединенный к положительной шине питания через резистор 10. База транзистора подсоединена к отрицательной шине питания через резистор 11, а к выходу реагирующего органа - через резистор 12 и пороговый элемент 13.

Реагирующий орган выполнен на усилителе 14 с положительной обратной связью, оба входа которого включены в выходную алагональ измерительного резистивного моста из резисторов 15-18, плечи которого подсоединены к выходу датчика тока и к положительной шине питания. Выход усилителя реагирующего органа соединен с собственным неинвертирующим входом через диод 19, катодом соединенный с отрицательной шиной питания через конденсатор 20. Основные корректирующие звенья выполнены на усилителях - компараторах 21,а дополнительные корректирующие звенья - на усилителях - компараторах 2В и 25 (далее - усилители). Входы усилителей основных корректирующих звеньев подсоединены к выходным диагоналям измерительных резистивных мостов из резисторов 27-30; 31-34; 35-38; 39-42 соответственно, а входы дополнительных усилителей подсоединены к выходным диагоналям измерительных резистивных мостов из резисторов 43-46; 45-48 соответственно, плечи которых соединены с выходом датчика тока

Выходы основных корректирующих звеньев соединены с неинвертирующим входом усилителя реагирующего органа через резисторы 49 52 соответственно. Выход дополнительного корректирующего

звесэ на усилителе 25 соединен с полупле- зми мостов, выходы которых соединены с неинвертирующими входами усилителей основных корректирующих звеньев, а также

через диоды 53 и 54 с инвертирующим входом усилителя 21 и собственным неинвертирующим входом соответственно. Выход дрполнительного корректирующего звена на усилителе 26 соединен с инвертирующими входами усилителей 22 - 24 основных корректирующих звеньев через диоды 55- 57 соответственно, а собственным неинвер- типующим входом - через диод 58.

Выходы усилителей 22-24 основных

корректирующих звеньев соединены с собственными неинвертирующими аходами через ре исторы 59-61 соответственно. Плечо измерительного моста на резисторах 47 и 48 соединено с выходом усилителя 24 через

диод 62. Выход 63 дополнительного корректирующего звена на усилителе 26 соединяется далее с плечами измерительных резистивных мостов последующих основных корректирующих звеньев, обеспечивающих контроле тока от максимального значения до минимального, входы которых соединены через соответствующие резисторы с зажимом 64 (на фиг. основные корректирующие звенья, обеспечивающие

контроль гоков после подачи на их измерительные мосты напряжения с выхода 63 усилителя 26, не показаны, так как они по хеме повторяют схему усилителей 22-24. т е построение схемы идентично и определяется

конкретными требованиями циклограммы рабочего тока). Между входом - усилителе 21 и зажимом 3 включен конденсатор 65.

Устройство функционирует следующим образом.

При подаче напряжения на входные зажимы 2 и 3 с полярностью, указанной на чертеже,, через цепь нагрузки 1 идет ток, определяемый сопротивлением .--той цепи плюс сопротивление датчика тока 4 и сопротивление ключа 5.

В начальный момент и в течение отрезка времени С ток в цепи нагрузки возрастает до амплитуды (а ± Д) ( Д- отклонение величины тока), показано пунктиром. Датчик 4

тока на своем выходе имеет такой потенциал, что усилитель 21 первого основного корректирующего звена на выходе имеет низкий уровень, так как на инвертирующем его входе напряжение выше, чем на неинвертирующем. При этом усилитель 14 реагирующего органа имеет на выходе низкий потенциал, так как на его инвертирующем входе потенциал выше, чем на неинвертирующем.

Уставка измерительного моста из резисторов 15-18 выполнена таким образом, что оли в цепи 1 нагрузки ток будет больше амплитуды (б+ Л ), то усилитель 14 будет иметь на выходе высокий уровень напряже- ния, которое подается на его вход + через диод 19, обеспечивая положительную обратную связь. Через базу транзистора 6 идет ток, транзистор открывается, реле 7 срабатывает, разрывая контактом 5 сило- ву о шину 2 и обесточивав цепь 1 нагрузки. Усилитель 14 после этого остается включен- кым благодаря положительной обоатной связи, удерживая реле 7 в включенном состоянии. Корректирующее звено на мякси- мальный рабочий ток отсутствует, так как уставка усилителя 14 имеет уровень, соответствующий сигналу с датчика 4 тока при максимально допустимом рабочем токе. Сзыше этого уровня усилитель меняет свое состояние, при котором у него на выходе появляется высокий уровень напряжения.

При превышении рабочим током значения ( Л) усилитель 21 будет иметь на выходе высокий уровень, который через ре- зистор49 подается на усилителя 14. Бели рабочий ток просто превысит значение (з+ Л), но будет иметь амплитуду меньше, чем (б- Д), то усилитель 14 будет иметь нг- выходе высэкий уровень. Однако если изме- нение амплитуды тока будет иметь через некоторое время значение (б ± Д). то срабатывает дополнительное корректирующее звено на усилителе 25 который обеспечивает удержание усилителя 21 в состоянии низ- кого выходного напряжения подачей высокого уровня напряжения на вход - через диод 53. Для того, чтобы усилитель 21 не смог сразу при изменении уровня тока в цепи нагрузки, что одно и то же, через дат- чик 4 тока отреагировать и изменить свое состояние, установлен конденсатор 65, постоянная времени заряда которого выбрана больше, чем время переходного процесса при изменении тока от амплитуды (а ± А)) до амплитуды (б ± Л)).

Дополнительное корректирующее звено на усилителе 25 имеет уставку на срабатывание при амплитуде тока в цепи нагрузки (б- Д). Если ток не имеет эту амп- литуду, но превышает амплитуду (а+ Д), усилитель 21 имеет на своем выходе высокий уровень, что приводит к увеличению на входе )- усилителя 14 уровня напряжения, соответствующего уровню тока, превы- шающего амплитуду (б+ Д), и усилитель 14 выдает высокий уровень в исполнительный орган на транзисторе 6. Последний открывается, срабатывает реле 7 и ключ 5 размыкает силовую лбесгочивая цепь 1 нагрузки.

Рассмотрим нормальный режим, Ток в цепи 1 нагрузки ранен (5 ± Д), усилитель 25 выдает высокий уровень напряжения на своем выходе, что приводит к его удержанию в этом состоянии благодаря положительной обратной связи через диод 45, удержанию усилителя 21 в исходном состоянии по указанной причине и подаче на плечи измерительных мостов из резисторов 31, 32 ЗГ, ЗН, 39 и 40 напряжения высокого уровня. Усилители 22, 23, 24 и 26 на своих выходах имеют низкий уровень, так как на их входах -- напряжение выше, чем на их входах +.

При уменьшении рабочего тока по истечении времени о до амплитуды (в+ Д) срабатывает основное корректирующее звено на усипителе 22. который выдает высокий уровень на своем выходе, а через резистор 50 - на ьход усилителя 14 реагирующего органа. Это состояние не будет меняться, так как усилитель 22 имеет положительную обратную связь, обеспечиваемую резистором 59. Если теперь рабочий ток превышает значение (в+ Д), то усилитель 14 реагирующего органа выдает на своем выходе высокий уровень напряжения, так как на его входе потенциал возрастает благодаря увеличению выходного напряжения с датчика 4 тока и превышает напряжение на входе -. Исполнительный орган отключает цепь 1 нагрузки от входного зажима 2, обесточив ее.

Таким образом функционируют основные корректирующие звенья на усилителях 23 и 24. Усилитель 24 после срабатывания выдает уровень на дополнительное корректирующее звено через диод 62. выполненное ма измерительном резистивном плече моста из резисторов 47 и 48 и усилителе 26. Если после возрастания тока в этом режиме до уровня, большего, чем (о+ Д), но меньше- i о, чем (е - Д), то усилитель 14 реагирующего органа выдает высокий уровень напряжения на своем выходе. Если уровень тока возрастает до уровня (е-- Д), то срабатывает дополнительное корректирующее звено на усилителе 26 и выдает на входе - усилителей 22-24 высокий уровень напряжения, превышающий напряжение на входах - . силители занимают состояние с низким уровнем напряжения на своих выходах. Усилитель 14 не успевает выдать на своем выходе высокий уровень, так как по- стоянгная заряда конденсатора 20 больше, чем время переходного процесса от уровня тока (о ± Д) до уровня тока (е-Д)

Дополнительное корректирующее звено включают в режим контроля, подавая высокий уровень напряжения на выход 63, основное корректирующее звено по уровню тока (е ± А), дополнительное корректирующее звено, ведущее контроль тока по уровню (ж-Д). и основное корректирующее звено, контролирующее уровень тока (ж ± Л). Выходы этих основных корректиру ющих звеньев выводятся через резисторы на вход 64. Их логика работы та же, что и звеньев на усилителях 21 и 25. При больших временах переходных процессов с одного режима на другой можно использовать устройства временной задержки срабатывания реагирующего органа на усилителе 14. Питание усилителей можно обеспечить путем их подсоединения к входным зажимам, но можно применить и отдельный источник, что лучше, так как при небольших токах потребления его легко стабилизировать и при этом измерительные мосты запитагь также от отдельного источника вместе с усилителями.

Таким образом, данное устройство ведет контроль при любой циклограмме режима тока, что обеспечивает расширение диапазона адаптации устройства к условиям различных режимов, отключая цепь нагрузки от источника, когда режим тока на любом участке его циклограммы отличается от.рабочего режима.

Формула изобретения

Блок защиты с адаптацией, содержащий датчик тока, к выходам которого подключены одни выводы плеч измерительного резистивного моста, другие выводы которых подключены к клеммам для соединения с положительной шиной питания, к выходной диагонали измерительного резистивного моста подключен реагирующий орган, выполненный на операционном усилителе.

выход которого через пороговый элемент и резистор соединен с входом исполнительного органа, основные корректирующие звенья, выполненные на усилителях-компапаторах, входы которых подсоединены к соответствующим диагоналям измерительных резистивных мостов, полуплечи которых подсоединены одними выводами к выходу датчика тока, а другими - к клемме для соединения с положительной шиной питания, а выходы основных корректирующих звеньев подключены через соответствующие резисторы к неинвертирующему входу реагирующего органа, отличающийся тем, что,

с целью расширения диапазона адаптации, введены дополнительные корректирующие звенья при переходах от нижнего порога гока к сысокому, выполненных на усилителях-компараторах с соответствующими

дополнительными измерительными рези- стивными мостами, при этом входы дополнительных морректирующих звеньев подсоединены к выходным диагоналям дополнительных измерительных резистивных

мостов, полуплечи которых соединены с выходами датчикч гока и с клеммой для соединения с положительной шиной питания, а выход первого дополнительного корректирующего звена подключен через введенный диод к инвертирующему входу первого основного корректирующего звена, через другой введенный диод - к своему неинвертирующему входу а также соединен с полуплечами измерительных резистивных мостов, выходы которых соединены с неинвертирующими входами усилителей-компараторов основных корректирующих звеньев, а выход других дополнительных корректирующих звеньев

соединен с соответствующими инвертирующими входами других основных корректирующих зве.ньев.

Фиг. 2

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам, обеспечивающим отключение нагрузки от источника, если ток превысил значение рабочего тока заданного режима Цель изобретения - расширение диапазона адаптации При превышении рабочим током заданного значения усилитель 21 имеет на выходе высокий уровень, при этом на выходе усилителя 14 также присутствует высокий уровень, Если через некоторое время амплитуда тока изменяется, срабатывает дополнительное корректирующее звено на усилителе 25 Если ток имеет амплитуду, достаточную для срабатывания усилителя 21 первого основного корректирующего звена то усилитель 14 выдает сигнал в ис- полнитепьный орган на транзисторе 6. В результате срабатывает реле 7 и ключ 5 размыкает силовую шину, обесточив нагрузку 1.2 ил.