Низковольтный многозазорный разрядник для защиты от перенапряжений Советский патент 1992 года по МПК H01T4/16 

Изобретение относится к технике защиты от перенапряжений, а более конкретно к разрядникам для защиты низковольтной аппаратуры, и может быть использовано в устройствах распределения электроэнергии, устройствах связи, устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики.

Известен многозазорный разрядник, содержащий цепь соединенных последовательно искроеых промежутков.

Недостатком разрядника применительно к защите низковольтного оборудования- является высокое напряжение срабатывания, равное сумме напряжений пробоя всех, его искровых промежутков, которое может оказаться выше электрической прочности защищаемого оборудоээния.

Известен многозазорный разрядник, в котором имеется цепь соединенных последовательно искровых промежутков, точки соединения которых через элементы связи, состоящие из конденсаторов, соединенных последовательно с нелинейными э- ементами. соединены с вывыдами разрядника. В качестве нелинейных элементов использованы диоды.

Недостатками разрядника являются зависимость напряжения срабатывания от полярности приложенного напряжения и большой разброс статического напряжения срабатывания.

Первый недостаток, вызванный различием величин прямого и обратного напряжений, необходимых для перевода диода из непроводящего состояния в проводящее, может быть устранен применением симметричных диодов (стабилитронов, ограничителей напряжения, ограничительных диодов) или заменой диодов варисторами.

Второй недостаток - большой разброс статического напряжения срабатывания - связан с наличием конденсаторов в цепях поджига искровых промежутков. При медленном нарастании напряжения на разряднике пробой его искровых промежутков происходит неодновременно вследствие

ел

с

VJ о

кэ

О СО

разброса i;on,rw;: .f. пробоя. ; токи в цо- гых поджигл .; - ппомежу IXOFI имеют малую ье-личину. так к.;.к ограничены

боЛЬ In-lto ССЧф .Л U -:i;:|;1fM-; КРПДС НСЗТОров которое Ti- .i ociin.L1;, чем ниже скорость изменение м пр. жонин, я она при проверке статического иапрлж1 ния пробоя разрядника все г., D .Г:/:а. При малом токе в цепи искрового промежутка, о пум горит тлеющий разряд, снлмчигсльной чертой которого является наличие флуктуации амплитуды тско. Пря НГ.ЛИ.ЧП1- н разряднике только части подожженных пскрогшх прсгюжутков протекание по силовой цепи разрядника, состоящей из соединенных последовательно искровых г.рог.-ужутк.ОБ, исключено, 1, /аждый из подо жхенпых искровых промежутков получает питание лишь по своей цепи поджигз, в которой имеются флуктуации то кз.

Во время уйе.ч-.меи .гя тока с цели искрового промежу i ка происходит Гыстрый .рлд конденсатор- в цепи псджига. следующее с след зл эти -i флуктуациопмог: уменьшение токэ в цепи искрооого промсл;угка и поярастание внутреннего сопротивления последнего присо/ ят к тому, что напряжение источника отит ого . ;сния на какое-го мгновение становится иедестлточ- лнм дтя продолжения процессо дяпкмеГкие- го поднаряда конд: слтора в цепи поджигя и no.:trit;p.v;stiiHi УЛ-: ющсго разряда г, цепи поджпга искрового промежутка, в результате чего ток Р. цепи на мгпспенио прекращается, что лпнподит к погасанию искрового промежутка.

По-.по;знь й под кпг погасшего промежутка мсжот пропсойти лишь при напряжении, большем ч:м напряжение первого поджига на величину напряжения, до которого остался зг1р.-х..н конденсатор с этой цепи поджига послу погасания искрового промежутка.

Поскольку одного пли нескольких искропы.х прс мс- куткои и процессе поджига разрядит..;) может произойти, а может и не произойти, то возникают разбросы статического напряжения подвига разрядника. Нрпримоо, у разраПотанного

институтом ВНИ;:;Т ЛЛОРАОТО: ЛТИЗЛЦМЯ и ХИИТом р.эз -| днп;ча РМ-2. цепи поджига искровых промежутков которого содержат оаристор. соединенный послодо- птеш.но с конденсатором, разброс статического рзпряженип срабатывания находится с гфодс :,..; 500-12G В

ЗнОЧИТО/П-Н p.: -lOi OC С1 а . -iCCKi;ГО Ий..о.чн; срчГютыГ .ти ч pj. i3p;i;;i( не позволяет обеспечить г.ысокуо стопой, надел.HOCVH Згчцитм oncpy/irTf . iniv. сч riepoиапряженпй, так как затрудняет tu.ifiop разрядника для каждой конкретной цепи и требует применения защищаемого обору- доялнин с з, ектричоскои. прочностью Ьольшей, чем н;)иоолы.мее из возможных значений разиооея статического напряжения сраОзтыпг нмч разрядника.

Цель изобретения - повышение надежности защиты о5ору,;0 ;-;; .1я от псренапряжений путем уменьшения диапазог, разброса статического напряжения срабатывания разрядника за счет ликвидации области наибольших значений этого диапазона.

Поставленная цель достигается тем. что конденсаторы в цепях связи разрядника за- шунтнросзны резисторами.

Предлагаемое устройство отличается наличием Р цепях связи разрядника резисторов, шунтирующих конденсаторы.За счет шунтирования конденсаторов в элементах связи резисторами, в совокупности, с известными признаками, использование предлагаемого разрядника позволяет

уменьшить диапазон разброса статического напряжения срабатывания разрядника, ликвидировав .область наибольших значений этого диапазона, и за счет этого повысить надежность защиты оборудования от перенапряжений.

На чертеже представлена электриче- екая схема предлагаемого многозазорного разрядника.

Разрядник содержит цепь последовательпо соединенных искровых промежутков 1--12 и элементы 13-16 связи, подключенные одними выводами к точкам соединения искровых промежутков указанной цепи, а другими выводами - к крайним выводам цепи 17-18, являющимся одновременно выводами разрядника. Элементы связи содержат нелинейные элементы 19, 20. 21 и 22, соединенные последовательное конденсаторами 23-26, которые шунтированы резисторзми 27-30.

В качестве нелинейных элементов 19- 22 в разряднике могут быть использованы варисторы, симметричные стабилитроны, ограничительные диоды или ограничители напряжения: несимметричные попарно встречно-последопательно включенные лавинные диоды, стабилитроны, ограничительные диоды или ограничители напряжения.

В качестс-е искровых г.ромежу i ков могут С чпь использованы газонаполненные разрядники.

Разрядник работает следующим образом.

В нормальном режиме к выводам 17 и 18 приложено рабочее напряжение защищаемой цепи, недостаточное для срабатывания разрядника.

При появлениях на выводах 17 и 18 перенапряжения оно прикладывается к цепи соединенных последовательно искро.вых промежутков 1-12 и подключенным к выводам 17 и 18 цепочкам, состоящим из искровых промежутков и элементов связи.

Первоначально перенапряжение прикладывается лишь к искровым промежуткам 1-3, 5-8. 10-12, а к промежуткам 4 и 9 не прикладывается, так как последние зэшун- тировзны элементами 13-14 и 15-16 связи.

Когда величина перенапряжения на разряднике станет больше, чем сумма напряжения перехода нелинейного элемента .из состояния с низкой проводимостью в состояние с высокой проводимостью и напряжения пробоя включенных с ним последовательно искровых промежутков, происходит лробой последних.

Вследствие технологического разброса параметров искровые промежутки имеют различное напряжение пробоя, а нелинейные элементы - различное напряжение перехода в проводящее состояние. До пробоя искровых промежутков напряжение от выводов разрядника 17 и 18 передается к промежуткам через нелинейные элементы 19-22 и цепочки из включенных параллельно конденсаторов 23-26 и. резисторов 27- 30. При пробое искровых промежутков сопротивление их быстро падает и в цепи поджигз возникает скачок тока, который проходит преимущественно по незаряженному конденсатору, сопротивление которого в этом состоянии близко к нулю. По мере заряда конденсатора происходит перераспределение тока между конденсатором и резистором, в результате которого большая часть тока, необходимого для поддержания разряда в искровых промежутках, начинает протекать по резистору, а конденсатор заряжается до напряжения, равного величине падения напряжения на резисторе.

При флуктуациях тока тлеющего разряда в искровых промежутках конденсатор пропускает скачки тока при его увеличении, а резистор, включенный параллельно конденсатору, обеспечивает поддержание тока в искровых промежутках при его уменьшении и обеспечивает разряд конденсатора при изменении распределения падений напряжения на элементах цепи поджпга, вызванных флуктуациями тока в искровых промежутках н колебаниями их сопротииле- ния току тлеющего разряда.

Таким образом, включение резистора параллельно конденсатору исключает погасание искровых промежутков вследствие флуктуации тока тлеющего разряда, а вместе с этим исключает и возможность повторного поджига этих же искровых промежутков при другом, более высоком напряжении на разряднике.

После пробоя промежутков 1-3. 5-8,

0 10-12 напряжение через промежутки 1-3 и 10-12, а также элементы 14 и 15 связи прикладывается к искровым промежуткам 4-9, вызывая их пробой, который приводит к полному срабатыванию разрядника и нача5 лу протекания тока по его рабочей цепи, состоящей из искровых промежутков 1-12. По элементам связи протекают лишь незначительные токи утечки, ограниченные высоким сопротивлением варисторов. Иск- 0 лючение погасания искровых промежутков в процессе поджига разрядника и их повторного поджига при более высоком напряжении, приложенном к разряднику, приводит к уменьшению диапазона разбро5 са статического напряжения срабатывания разрядника, причем ликвидируется область наибольших значений напряжения срабатывания разрядника.

Предлагаемый разрядник по сравнению

0 с известным уменьшает разброс статического напряжения срабатывания разрядника, что позволяет обеспечить более надежную защиту оборудования от перенапряжений.

5 При проведении исследований установлено, что в результате введения в схему указанного разрядника РМ-2 резисторов, шунтирующих конденсаторы/диапазон разброса статического напряжения срабатыва0 ния разрядника сократился на 300 В и уложился в пределы 500-900 В. Важно, что отсечена верхняя часть диапазона, что позволяет повысить эффективность защиты оборудования от перенапряжений.

5 Использование предлагаемого многозазорного разрядника на сети железных дорог повысит надежность защиты от перенапряжений оборудования автоматики и сократит количество повреждений аппа0 ратуры перенапряжениями, за счет чего сократится количество задержек поездов и ускорится доставка к местам назначения пассажиров и народнохозяйственных грузов. Формула изобретения

5 Низковольтный многозазорный разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий цепь последовательно соединенных искровых промежутков и элементы связи, выполненные каждый в виде цепочки последовательно соединенных нелинейного эле71704208 8

мсмю i конденсатора и включенные междуческого напряжения срабатывания и попромежуточными и соотьетсгсующимивышения надежности защиты оборудопакрайнимн выводами указанной цепи искро-ния от перенапряжений, он снабжен

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - уменьшение разброса статистического напряжения срабатывания и повышение надежности защиты оборудования от перенапряжений. Элементы связи разрядника снабжены резисторами, шунтирующими конденсаторы. 1 ил.

оых промежутков, отличаю щ и и с к тем.

что. с целью уменьшение разброса стати- 5 ры с указанных элементах связи.

. -ч

,-..

20

резисторами, шунтирующими кондонсато