Устройство для защиты нагрузки от токовой перегрузки Советский патент 1992 года по МПК H02H3/08 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах питания.

Известны устройства, содержащие исполнительный элемент, управляющий и согласующий транзисторы, трансформатор, датчик тока, пороговый элемент и резисторы.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее симистор диодный мост, трансформатор, датчик тока, дополнительный источник питания и основной источник питания со стабилизацией напряжения, тиристорный оптоэлектронный прибор, управляющий транзистор, цепочку пуска из резистора и конденсатора, стабилитрон, переменный резистор и три резистора. При этом в одну из шин сети переменного тока включен симистор, управляющий электрод которого подсоединен через диодный мост к выходному выводу си- мистора и выводу первичной обмотки трансформатора, входной вывод симистора является входом устройства, другой вывод первичной обмотки трансформатора является другим входом устройства, причем вто- ричная обмотка трансформатора подключена к основному источнику питания выход которого соединен с нагрузкой параллельно цепочке из переменного резистора и стабилитрона, а датчик тока включен в минусовую шину последовательно с нагрузкой между минусовыми выводами источников питания, плюсовой вывод дополнительного источника через резистор и источник света оптоэлектронного прибора соединен с коллектором транзистора и через цепочку запуска - с его базой, соединенной со средним выводом переменного резистора При этом эмиттер транзистора

V4

t 2

00

соединен с минусовым выводом дополнительного источника, причем тиристорный фотоприемник оптоэлектронного прибора подключен в выходную диагональ диодного моста.

Устройство остается в выключенном состоянии после токовой перегрузки до тех пор, пока не будет выключен, а затем опять включен дополнительный источник питания. Таким образом, устройство не имеет самовозврата в исходное состояние после устранения токовой перегрузки. Кроме того, устройство не обеспечивает непрерывного питания нагрузки в аварийном режиме. Вследствие этого надежность устройства низкая. Сложность устройства также влечет снижение надежности.

Целью изобретения является повышение надежности путем обеспечения непрерывности питания и самовозврата устройства в исходное состояние после устранения токовой перегрузки при одновременном упрощении устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты нагрузки от токовой перегрузки введены защитный конденсатор и выпрямитель, а датчик тока одним входом соединен с другим выводом первичной обмотки трансформатора, другим соединен с выходом симистора и через выпрямитель с пороговым элементом и фильтрующим конденсатором, который другим выводом подключен к другому выводу датчика тока и через первый резистор соединен с катодом источника света оптоэлек- тронного прибора, который анодом соединен с другим выводом порогового элемента, при этом исполнительный транзистор коллектор-эмиттерным переходом подключен к выходной диагонали диодного моста, причем база-коллекторный переход его шунтирован вторым резистором, а база- эмиттерный переход шунтирован третьим резистором и транзисторным фотоприемником оптоэлектронного прибора, при этом симистор шунтирован защитным конденсатором.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для защиты нагрузки от токовой перегрузки.

Предложенное устройство так же, как и прототип, содержит симистор 1, вход которого подключен к клемме для соединения с одной из шин сети переменного тока и является одним входом устройства, управляющая цепь симистора 1 через диодный мост 2 подключена к выходу симистора 1, трансформатор 3, один вывод первичной обмотки которого подключен к клемме для соединения сдругой шиной сети питания и является

другим входом устройства, а вторичная обмотка трансформатора 3 предназначена для подключения нагрузки 4, датчик тока 5, исполнительный транзистор 6, оптоэлектронный прибор 7, пороговый элемент 8, фильтрующий конденсатор 9, три резистора 10, 11, 12.

В отличие от прототипа в предлагаемое устройство введены защитный конденсатор

0 13 и выМрямитель 14, а датчик тока 5 одним входом соединен с другим выводом первичной обмотки трансформатора 3, другим входом соединен с выходом симистора 1 и через выпрямитель 14 с пороговым элемен5 том 8 и фильтрующим конденсатором 9, который другим выводом подключен к другому выводу датчика тока 5 и через первый резистор 10с катодом источника света оптоэлектронного прибора 7, который анодом

0 соединен с другим выводом порогового элемента 8, при этом исполнительный транзистор 6 коллектор-эмиттерным переходом подключен к выходной диагонали диодного моста 2, причем база-коллекторный переход

5 его шунтирован вторым резистором 12 и транзисторным фотоприемником оптоэлектронного прибора 7, при этом симистор 1 шунтирован защитным конденсатором 13. Предлагаемое устройство работает сле0 дующим образом. При включении устройства через защитный конденсатор 13 переменное синусоидальное напряжение подается на трансформатор 3 через датчик тока 5, в качестве которого может быть ре5 зистор или трансформатор тока. Постоянным напряжением на выходе диодного моста 2 положительной полярности через резистор 11 отпирается транзистор 6, причем напряжение, поступающее через кол0 лектор-эмиттерный переход этого транзистора, создает ток управления сими- стором 1, и последний переходит е открытое состояние. При нормальном режиме работы напряжение на выходе датчика тока 5 и со5 ответственно выпрямителя 14 недостаточно для срабатывания порогового устройства 8. При токовой перегрузке возрастает падение напряжения на датчике тока 5 и увеличивается напряжение, снимаемое с этого выхо0 да. Возрастает и напряжение на выходе выпрямителя 14 и соответственно на фильтрующем конденсаторе 9. При увеличении напряжения до заданной величины срабатывает пороговый элемент 8, в качестве ко5 торого в простейшем виде может быть стабилитрон, и получает питание источник света оптоэлектронного прибора 7. При этом срабатывает его транзисторный фотоприемник, шунтируя база-эмиттерный переход исполнительного транзистора 6,

который запирается. Питание трансформатора 3 и соответственно нагрузки 4 (в качестве которой может быть просто выпрямитель с нагрузкой или стабилизированный источник питания с нагрузкой, под которой понимается различный потребитель энергии) осуществляется бесперебойно через защитный конденсатор 13. Поскольку сопротивление нагрузки 4 при токовой перегрузке уменьшается, то 60-90% напряжения падает на защитном конденсаторе 13 и только 40-10% прикладывается к нагрузке 4. При соответствующем подборе величины емкости защитного конденсатора 13 ток аварийного режима примерно равен номинальному, При устранении токовой перегрузки устройство автоматически переходит в первоначальный нормальный режим, который был до токовой перегрузки. Резистор 10 ограничивает ток, протекающий через источник света оптоэлек- тронного прибора 7. Применение защитного конденсатора 13 повышает КПД устройства в аварийном режиме работы до 20-50% в зависимости от мощности нагрузки 4 и напряжения питающей сети. Предложенное устройство не требует дополнительного источника питания, за счет чего оно упрощается. Надежность повышается за счет обеспечения бесперебойного (непрерывного) питания нагрузки 4 в аварийном режиме, что является основным требованием к питающим бортовым источникам, а также обеспечением самовозврата устройства в исходное состояние после устранения токовой перегрузки. Кроме того, повышению надежности способ- ствует повышение КПД устройства на 20- 50% в аварийном режиме, а также упрощение устройства.

Формула изобретения Устройство для защиты нагрузки от то- ковой перегрузки, содержащее семистор,

вход которого подключен к клемме для соединения с одной из шин сети переменного тока и является одним входом устройства, управляющая цепь симистора через диодный мост подключена к выходу симистора, трансформатор, один вывод первичной обмотки которого подключен к клемме для соединения с другой шиной сети питания и является другим входом устройства, а вторичная обмотка трансформатора предназначена для подключения нагрузки, датчик тока, исполнительный транзистор, оптоэ- лектронный прибор, пороговый элемент, фильтрующий конденсатор и три резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения непрерывного питания и самовозврата устройства в исходное состояние после устранения токовой перегрузки при одновременном упрощении устройства, в него введены защитный конденсатор и выпрямитель, а датчик тока одним входом соединен с другим выводом первичной обмотки трансформатора, другим - с выходом симистора и через выпрямитель подключен к пороговому элементу и фильтрующему конденсатору, который другим выводом подключен к другому выводу датчика тока и через первый резистор соединен с катодом источника света оптоэлектронного прибора, который анодом соединен с другим выводом порогового элемента, при этом исполнительный транзистор коллектор-эмиттерным переходом подключен к выходной диагонали диодного моста, причем база-коллекторный переход его шунтирован вторым резистором, а база- эмиттерный переход шунтирован третьим резистором и транзисторным фотоприемником оптоэлектронного прибора, при этом симистор шунтирован защитным конденсатором.

3 ,4

Использование: обеспечение непрерывности питания и самовозврата устройства в исходное состояние после устранения токовой перегрузки. Сущность изобретения: устройство содержит симистор 1, диодный мост 2, трансформатор 3, датчик тока 5, исполнительный транзистор 6. оптоэлектрон- ный прибор 7, пороговый элемент 8. При токовой перегрузке возрастает падение напряжения на датчике тока 5. Напряжение на выходе выпрямителя 14 и фильтрующем конденсаторе возрастает. При увеличении напряжения до величины срабатывания порогового элемента 8 получает питание опто- электронный прибор 7. Запирается исполнительный транзистор. Питание нагрузки осуществляется бесперебойно через защитный конденсатор. 1 ил. Ј