Токовый источник питания Советский патент 1980 года по МПК H02M7/12 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для питания устройства релейной защиты..

Известны токовые источники питания, применяющиеся в защитных энергосистемах переменного тока, обеспечивающие поддержание стабильного выходного напряжения в широком диапазоне изменения первичного тока 1 Известен также токовый источник питания, содержащий последовательно соединенные, по крайней мере, один трансформатор тока и выпрямитель, к выходу которого подключены накопительный элемент, вывод для подключения нагрузки, и соединенные параллельно между собой ограничитель напряжения и параметрический стабилизатор напряжения, а также вывод для подкЛючения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой 2.

Ввиду большой емкости сглаживающего, конденсатора, необходимой для обеспечения малых пульсаций, а также из-за наличия резистора в цепи заряда накопительного конденсатора, подключенного между отрицательным выводом накопительного конденсатора и общей Ц1иной источника, устройство имеет большое время установления напряжения по каналу питания схем управления. В установившемся режиме при подзарядке сгла кивающего конденсатора имеются потери мощности на резисторе параметрического стабилизатора. Накопительный конденсатор устройства имеет большую емкость, а следовательно, и значительные габаритные размеры, а работает в ждущем

режиме, отдавая накопительную энергию только при разряде на катушку электромагнита.

Целью изобретения являются уменьшение временя установления напряжения каналов питания нагрузки источника, повыщение КПД, а также улучшение врсогабаритных характеристик источника.

Для этого в токовый источник питания

введены управляемый нелинейный элемент,

неуправляемый нелинейный элемент и параллельная RC-цепочка, причем управляемый нелинейный элемент включен между свободным зажимом накопительного элемента и общей шиной источника, а его управляющий вход через последовательно соедийенные указанные неуправляемый нелинейный элемент и RC-цепочку подключен к точтсё соединения выхода выпрямителя с выводом для подключения нагрузки и с накопительным элементом и через первый дополнительно введенный диод в обратном направлении - к общей шине источника, при этом параметрический стабилизатор напряжения вь1полнен на последовательно соединенной цепочке из резистора, и стабилитрона, точка соединения которых через второй дополнительно введенный диод подключена к точке соединения накопительного элемента с управляемьщ нелинейным элементом, а в ка честёе каКопйтельноТо элемента исйользован конденсатор, положительная обкладка которого соединена с .выводом для подключения нагрузки, а отрицательная - через третий дополнительно введенный диод - к общей щине питания, кроме того, в качестве управляемого нелинейного элемента использован трайзистор п-р-п тиПа Про водимости, а в качестве неуправляемого нелинейного элемента - стабилитрон, причем коллекторэмиттерный переход указанного транзистора :.включен между накопительным элементом и общей щиной источника: На чертеже представлена .принципиаль Мая схема ц-оковогоисточника питания. Источник питания содержит трансформатор 1 тока, выпрямитель 2, ограничитель 3 напряжения, управляемый нелинейный элемент (транзистор) 4, в кблДёкТйриую цепь которого включен накопительный элемент (конденсатор) 5. Транзистор 4 щунтирован обратно включенным диодом 6. Параметрический стабилизатор напряжения, состоящий из стабилитрона 7 и ограничительного резистора 8, соединен с коБденсатором 5 через диод 9. В базовую цепь транзистора 4последовательно с неуправляемым нелинейным элементом (стабилитроном) 10 включена параллельная RC-цепь, состоящая из конденсатора 11 и резистора 12. Диод 13 обеспечивает разряд конденсатора 11 и защиту базового перехода транзистора 4 при разряде конденсаторов по каналу питания электромагнита. Выход параметрического стабилизатора зашунтирован конденсатором 14. Источник питания работает следующим образом. Вторичный ток трансформатора 1 тока выпрямляется выпрямителем 2, заряжает конденсатор 5 и 14 через диод 9.. Транзистор 4 при этом заперт. По мере заряда конденсатора 13 увеличивается ток нагрузки канала питания схем управления. Этот ток станет равен номинальному току нагрузки к моменту, когда напряжение на конденсаторе 14 достигнет напряжения пробоя стабилитрона 7. Напряжение на конденсаторе 5в момент пробоя стабилитрона 7 будет небольщим. Соотношение напряжений на конденсаторах 5 и 14 определится величиной. обратной отнощению их емкостей. Заряд конденсатора 5 продолжается по указанной цепи до момента пробоя стабилитрона 10. После пробоя стабилитрона 10 транзистор 4 открывается и входит в насыщение. Режим насыщения транзистора 4 определяется равенством отношения емкостей конденсаторов 5 и 11 минимальному коэффициенту усиления транзистора 4. Моменты пробоя стабилитрона 10 и насыщения транзистора 4практически совпадают. Этот же момент определяет выход стабилизатора напряжения (стабилитрон 7 и резистор 8) на номинальный ток нагрузки каналапитания схем управления и начало заряда конденсатора 5через транзистор 4. Диод 9 в этот момент закрывается. С описанного выще момента процесс работы источника питания не изменяется до срабатывания ограничителя 3. В те моменты полупериодов, когда вторичный ток по величине меньще тока-нагрузки Канала питания схем управления, конденсатор 5 разряжается в эту нагрузку через диод б, а конденсатор 11 разряжается через диод 13 и резистор 12. Транзистор 4 закрыт в этот момент. Когда собирается цепь отключающего электромагнита, подключенного к выходу I, конденсатор 5 разряжается по этой цепи через диод 6. Транзистор 4 и в описанном выше режиме закрыт. Применение транзистора обеспечивает исполЬзование накопительного конденсатора как для канала питания нагрузки, так и для канала питания схем управления, что позволяет значительно уменьшить емкость сглаживающих конденсаторов. В результате уменьшаются время установления напряжения по каналу питания схем управления и габаритные размеры источника. Поскольку в цепи заряда нkкoпитeльнoго конденсатора 5 нет резистора, то это обеспечивает уменьшение времени установления напряжения по каналу питания нагрузки и потерь, т. е. повьтшение КПД. Данный токовый источник питания способствует повышению быстродействия экономичности, компактности систем релейной защиты. Формула изобретения 1. Токовый источник питания, содержащий последовательно соединенные, по крайней мере, один трансформатор тока и выпрямитель, к выходу которого подключены накопительный элемент, вывод для подключения нагрузки и соединенные параллельно между собой ограничитель напряжения и параметрический стабилизатор напряжения, а также вывод для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени установления напряжения каналов питания нагрузки источника питания повышения КПД, а также улучшения весогабаритных характеристик, в него введены управляемый нелинейный элемент, неуправляемый нелинейный элемент и параллельная RC-цепочка, причем управляемый нелинейный элемент включен между свободным зажимом накопительного элемента и общей шиной источника, а его управляюш,ий вход через последовательно соединенные указанные неуправляемый нелинейный элемент и RC-цепочку подключен к точке соединения выхода выпрямителя с выводом для подключения нагрузки и с накопительным элементом и через первый дополнительно введенный диод в обратном направлении - к обш,ей шине источника.

2. Токовый источник по п. 1, отличающийся тем, что параметрический стабилизатор напряжения выполнен на последовательно соединенной цепочке из резистора и стабилитрона, точка соединения которых через второй дополнительно введенный диод подключена к точке соединения накопительного элемента с управляемым нелинейным элементом, а в качестве накопительного элемента использован конденсатор, положительная обкладка которого соединена с выводом для подключения нагрузки, а отрицательная -через третий дополнительно введенный диод - к обш,ей шине источника.

3. Токовый источник по п. 1, отличающийся тем, что в качестве управляемого нелинейного элемента использован транзистор п-р-п типа проводимости, а в качестве неуправляемого нелинейного элемента - стабилитрон, причем коллектор-эмиттерный переход указанного транзистора включен между накопительным элементом и обшей шиной источника.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Могилевский Г. В. и др. Бесконтактный расцепитель максимального тока для селективных автоматических выключателей переменного тока. Труды ВНИИэлектроаппарат. М., «Энергия, 1970, с. 17-22, рис. I.

2.Комплектное устройство максимальной токовой зашиты типов КМТ 3-50 и КМТЗ-404«Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1973, ОЛХ 140.020, лист 12, рис. 1 и 2.

I

Выход