Устройство защиты электрических цепей Советский патент 1992 года по МПК G05F1/569 H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в средствах электропитания в качестве устройства защиты электрических цепей от коротких замыканий и перегрузок.

Известнр устройство, содержащее ключевой исполнительный элемент, включенный последовательно с датчиком тока, пороговый элемент, блок включения и блок отключения исполнительного элемента, выходом включенный параллельно управляющим входам исполнительного элемента, а также блок подгрузки, Г1ричем управляющий вход транзистора блока включения через разделительный конденсатор подключен к резисторному делителю напряжения, включенному параллельно входным выводам, а также к соединенным последовательно резистору, выходной цепи транзистора и управляющим входам исполнительного элемента, при этом общая точка резистора и упомянутого транзистора через ограничительный резистор связана с выходом порогового элемента, посредством которого вход транзистора блока отключения связан с датчиком тока, кроме того, управляющий вход исполнительного элемента через резистор подключен к источнику вспомогательного напряжения, а параллельно силовой цепи исполнительного элемента включена входная цепь первого транзистора блока подгрузки, выходной цепью подключенного к входным выводам через ограничительный резистор, параллельно которому входной цепью включен второй транзистор блока подгрузки, выходной цепью подключенный через балластный резистор к выходным выводам.

Недостатком устройства является требование установления повышенного порога срабатыва,ния, в случае, если нагрузка имеет емкостный характер, поскольку, подключение нагрузки к сети сопровождается броском тока, который может вызывать нежелательное срабатывание устройства защиты.

Установление повышенного порога для .исключения ложных срабатываний приводит, в свою очередь, к снижению надежности устройства и повышенной опасности для защищаемой аппаратуры.

Целью,изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство защиты электрических цепей введены диод, резистори конденсатор, причем параллельно соединенные резистор с конденсатором включены между отрицательным выводом источника вспомогательного напряжения и катодом диода, анод которого подключен к выходу датчика тока.

Связь выхода датчика тока с отрицательным выводом источника вспомогательного напряжения через введенную RCD цепь обеспечивает плавное нарастание напряжения на входе порогового элемента при включении.

Диод после заряда конденсатора препятствует его обратному разряду на входную цепь порогового элемента при возможных случайных спадах напряжения внутреннего источника.

Тем самым исключаются ложные срабатывания устройства защиты и может быть более точно выставлен порог отключения, т.е. устройство обладает повышенными функциональными возможностями и надежностью, что позволяет использовать его для защиты нагрузки с явно емкостным характером.

На чертеже приведена схема устройства защиты электрических цепей.

Устройство содержит ключевой исполнительный элемент 1, датчик 2 тока, подключенный последовательно к входным выводам 3, выводы 4 для подключения нагрузки, пороговый элемент 5, блок 6 отключения, блок 7 включения, блок 8 подгрузки с балластным резистором 9, дополнительные диод 10, резистор 11 и конденсатор 12.

Устройство работает следующим образом.

Подключение источника напряжения к входным выводам 3 вызывает протекание тока заряда конденсатор по цепи базы транзистора блока включения 7, который отпирается и включает транзистор исполнительного элемента 1.

Длительность импульсного включающего сигнала на входе исполнительного элемента 1 определяется постоянной времени заряда конденсатора блока 7 включения и устанавливается большей времени включения защищаемой нагрузки.

Замыкание ключа исполнительного элемента 1 вызывает появление напряжения на выходных выводах- 4 и нагрузке. В случае емкостного характера нагрузки датчик 5 тока вырабатывает сигнал повышенного уровня, который шунтируется конденсатором 12 через диод 10 на возрастающее по абсолютной величине вспомогательное напряжение -Е. При этом, нарастание входного сигнала порогового элемента 5 осуществляется плавно в течение времени нарастания вспомогательных напряжений +Е, чему приблизительно соответствует время включения нагрузки. После включения нагрузки устанавливаются ее номинальный ток и входное напряжение порогового элемента 5. Диод 10 препятствует разряду конденсатора 12 на входную цепь порогового элемента 5, чем предотвращается существенное влияние введенной цепи на работу устройства и исключаются его ложные срабатывания при возможных случайных спадах напряжений ±Е. После включения нагрузки поддержание транзистора исполнительного элемента 1 во включенном состоянии обеспечивается связью его входа посредством резистора с вспомогательным источником напряжения +Е. На выходе порогового элемента 5 формируется сигнал отрицательной полярности, который запирает транзистор блока 6 отключения, несмотря на воздействие смещения потенциала его базы от плюсового входного вывода 3 посредством ограничительных резисторов. Блок 6 отключения находится в состоянии готовности и не оказывает влияния на штатное функционирование схемы. Возникновение короткого замыкания или увеличение потребляемого тока нагрузкой приводит к увеличению амплитуды информационного сигнала, поступающего от датчика 2 тока на вход порогового элемента 5. Задержка в нарастании сигнала, вносимая конденсатором 12 незначительна, так как он предварительно заряжен до напряжения Е плюс номинальная величина выходного напряжения датчика тока 2. Возрастание сигнала свыше уровня опорного напряжения (подведенного ко второму входу порогового элемента 5) вызывает появление на выходе порогового элемента 5 импульса положительной полярности, производящего отпирание транзистора блока 6 отключения и размыкание исполнительного элемента 1.

Происходит отключение нагрузки от источника напряжения, обесточивается пороговый элемент 5, однако смещение, заведенное на вход транзистора блока отключения 6 от положительного вывода 3,

поддерживает замыкание управляющих выводов исполнительного элемента 1 и при отсутствии сигнала с выхода порогового элемента 5.

В случае возникновения иной аварийной ситуации: наличие перегрузки и отсутствие вспомогательных напряжений ±Е (например, при коротком замыкании источника вторичного электропитания, являющегося нагрузкой), введенное смещение обеспечивает (после выключениятранзистора блока 7 включения) безопасный скачкообразный режим выключения транзистора исполнительного элемента 2. Любое срабатывание устройства защиты приводит к прикладыванию входного напряжения к силовым выводам исполнительного элемента 1 и включению транзистора блока 8 подгрузки. :

При этом, энергия утечки, пропускаемая исполнительным элементом в, выключенном состоянии, рассеивается балластным резистором 9. Тем самым исключается возрастание напряжения на выходных выводах 4 для подключения нагрузки. Повторное включение устройства производится отключением и последующим включением источника входного напряжения 3.

Производимое отключение, с целью анализа причин отказа, вызывает разряд конденсатора блока включения 7 и конденсатора 12 через резистор 11. Происходит восстановление исходного состояния (готовности) устройства защиты и для повторного запуска.

В схемах вторичных систем питания, обеспечивающих ускоренное нарастание вспомогательных напряжения ± Е (по сравнению с длительностью броска тока при включении емкостной нагрузки), требуемая плавность нарастания сигнала на входе порогового элемента 5 может быть получена посредством дополнительного резистора, включаемого последовательно с конденсатором 12 (не показан).

Изобретение исключает ложные срабатывания устройства защиты электрических цепей при включении емкостной нагрузки, что расширяет его функциональные возможности, позволяет устанавливать порог срабатывания с меньшим запасом по отношению к номинальному току, чем повышается надежность и обеспечивается повышенная безопасность защищаемой нагрузки.

Формула изобретения

Устройство защиты электрических цепей по авт.св. № 1573454, отличающеес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, введены диод, резистор и конденсатор, причем параллельно соединенные резистор с конденсатором включены между отрицательным выводом источника вспомогательного напряжения и катодом диода, анод которого подключен к выходу датчика тока.

п

ньн:

8

П

-CD-i-r

% п

f

0Г

5

Т ттт

+

-Е

о о

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в средствахэлектропитания в качестве устройства защиты электрических цепей от к.з. и перегрузок. Цель - расширение функциональных возможностей и повышение надежности. В устройство введены диод, резистор и конденсатор, причем параллельно соединенные резистор с конденсатором включены между отрицательным выводом источника вспомогательного напряжения и катодом диода, анод которого подключен к выходу датчика тока. При включении емкостной нагрузки обеспечивается плавное нарастание напряжения на входе порогового элемента. 1 ил.

оп

110

11

п