Система источников питания постоянного напряжения с групповой защитой Советский патент 1980 года по МПК G05F1/58 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в радиотехнической и радиоэлектронной , аппаратуре самого различного назначения в качестве многоканального устройства электропитания вторичных напряжений.

Известен источник электропитания, содержащий по меньшей мере несколько стабилизаторов постоянного напряжения, снабженных датчиками защиты по перегрузке, и исполнительный орган (общий для всех источников питания) , имеющий выходной элемент - KOMiviyTaTOp в виде электромагнитного реле, каждый замыкающийся контакт которого (по количеству источников питания) включен в одну из последовательных цепочек: переход эмиттер-база регулирующего транзистора - диод развязки - дополнительный источник питания 1 .

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является система источников питания постоянного напряжения с групповой защитой, содержащая по меньшей мере два источника питания, к выходу каждого из которых подключен соответствующий дат- /

чик защиты, реле времени, выходы каждого из которых подключены к разрешающим входам соответствующих датчиков защиты, элементы индикации

5 по числу источников питания, блок автойатического управления, вьтолненНый по меньшей мере из двух ангшогичных для каждого источника питания секций, каждая из которых состоит

О из тиристорного оптрона обмена сигналом защиты, светодиод которого последовательно с тиристором выходного оптрона датчика згициты и резистором для ограничения тока этих

15 светодиода и тиристора соединен с выводами для подключения питания блока автоматического управления, тиристорного оптрона выдачи сигнала неисправности, один из выводов тиристора которого соединен с выходом для подключения элемента индикации и транзистора, коллектор которого вместе с одним из выводов тиристора оптрона обмена сигналом заидиты подключен к соединенному с его светодиодом выводом питания, а второй вывод тиристора этого оптрона через два последовательно включенных диода защиты, общая точка которых подключена к первой шине обмена, одновременно соединен с разрешающим входом источника питания, относящегося к данной секции, и через резистор - с базой указанного транзистора, со-, единенной, кроме того, через развязывающий диод индикации со второй ши ной обмена, при этом эмиттер этого транзистора через светодиод тиристор ного оптрона вццачи сигнала неисправ ности и через ограничивающий резистор тока светодиода этого оптрона соединен с выводом для подключения питания блока автоматического управления, про тивоположным тому, который соединен с коллектором транзистора, причем ука занный разрешающий вход источника питания и управляющий вход реле времени через два диода схемы ИЛИ, выпол ненной на трех диодах, соединены с выводом для подключения элементов местного, внешнего или программного управления 2 . Однако .в эту систему входит источник питания, от которого осуществ ляется питание блока автоматического управления и реле времени, кроме того, наличие этого источника усложняе устройство, при его применении возни кает затруднение, связанное с тем, что, если в процессе работы указанны источник отказал или был заведомо неисправлен еще до,включения (исчезл его выходное напряжение или оно отсу ствует сразу при включении), то все контролируемые защитой источники питания будут работать, а защита не бу дет работать и более того этот факт останется незамеченным до тех пор, пока не возникнет потребность в сра батывании защиты и не станет очевидным факт невыполнения ею своих функций как по выключению отказавшего , блока питания,так и остальных, включенных с ним в систему групповой защиты. Указанный недостаток делает систему малонадежной. Можно осуществить автоматический контроль источника питания блока автоматического управления, но это дополнительно усложнило бы устройство и вновь возник бы вопрос о гарантии работоспособности этого элемента контроля, поэтому такое решение нецелесообразно. Кроме, того, наличие источника питания для блока автоматического управления {и реле времени) усложняет (делает невозможным) выполнение устройства в виде отдель €ых конструктивно законченных: источников питания, датчика защиты, реле, времени одной секции блока автоматического управления и элемента индикации, так как для их работы требуется отдельный, общий для всех, источник питания, без подключения которого (или при неисправности) работа устройства зшдиты невозможна. . Цель - повгашение надежности за счет обеспечения блока автоматического управления контролируемым питанием. Это достигается тем, что входы всех источников питания подключены к общей сети постоянного напряжения, цепи питания каждой пары реле времени и датчика защиты подключены к указанной сети через предохранитель относящегося к ним источника питания, а выводы для подключения питания каждой секции блока автоматического управления подключены к этой же сети таким образом, что один из выводов тиристора выдачи сигнала неисправности вместе с цепью, образованной последовательно включенным эмиттером транзистора секции блока автоматического управления, светодиодом оптрона выдачи сигнала неисправности, ограничивающим резистором этого светодиода и введенным в эту цепь стабилитроном, подключен непосредственно к шине сети до предохранителя источника питания, а резистор цепи последовательно включенных светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты вместе с одним из выводов введенного резистора, другой вывод которого соединен с базой транзистора секции блока автоматического управления, подключен к указанной шине сети после предохранителя источника питания, причем второй вывод тиристора выдачи сигнала неисправности одновременно соединен с выходом для подключения элемента индикации неисправности, через введенный второй диод индикации - со второй шиной, обмена и через второй введенный резистор - с общей точкой светодиода оптрона обмена сигналом защиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты, а третий диод схемы ИЛИ секции блока автоматического управления подключён к общей точке тиристора . выходного оптрона датчика защиты и резистора. На чертеже представлена схема системы- источников питания постоянного напряжения с групповой защитой. Система содержит источники питания 1 ...l (на чертеже показаны первый и последний), входы которых подключены к общейсети постоянного напряжения/ а входы датчиков-защиты 2 ... 2 подключены к выходам ийточников питания l ...l соответственно. К разрешающим входам датчиков защиты подключены выходы реле времени З ... З . Цепи питания реле, времени .-З и датчиков защиты 2...2 подключены к сети постоянного напряжения через предохранители 4 ...4, установленные в шине сети положительной полярности. В блоке автоматичесКогр управления 5, каждая из п секций б , ., . б относится к одному г . ..f комплексу источника питания .датчика защиты 2...2, реле времени 3 ...З и элемента индикации Т ...7. Аноды светодиодов тиристорных оптронов 8 .. . 8 обмена сигналом защиты последовательно с тиристорами выходных оптронов 9 ... 9 датчиков защиты и резисторами 10...10 подключены к шине сети положительной полярности через предохранители 4,..4. Базы транзисторов И... через резисторы 12... 12 соединены соответственно с этой же шиной сети (через предохранители 4...4), а через резисторы IS . ..13 - с анодами тиристоров оптронов S ... 8, со единенными, в свою очередь, через развязывающие диоды 14 ...14, 15 ...15 защиты с разрешающими входами источников питания 1 .. . 1 . Кро ме того, базы транзисторов 11 ...11 через развязывающие диоды индикации 1б...1б и 17. ...17 соединены с од ними из выводов элементов индикации (электрических лампочек) 7...7, катодами тиристоров оптронов 18...1 вьадачи сигнала неисправности и через резисторы 19...19 - с общими точками каждых из светодиодов оптронов 8...8 и тиристоров оптронов 9 . . . 9 Выводы электрических лампочек 7 ... 7 противоположные выводам соединенным с катодами тиристоров 18 ...18 , соединены с отрицательной шиной сети Аноды тиристоров оптронов 18... 18 соединены с шиной сети положительной полярности перед предохранителем 4 ...4, с этой же шиной (перед предохранителем) через последовательно соединенные в каждой секции блока автоматического управления стабилитроны , резисторы 21...21 и светодиоды оптронов ...18 соединены эмиттеры .транзисторов 11 ...И. Коллекторы транзисторов И ...11 вместе с катодами светодиодов и тиристоров оптронов 8...8 подключены к шине сети отрицательной полярности. Точки А ...А, являющиеся общими точками развязывающих диодов 14 ... 14 , is ... 15 защиты соединены с первой шиной обмена 22, а общие точки Б ...Б развязывающих диодов 16- 1б7 17. ..17 индикации соединены со второй шиной обмена 23. В каждой секции блока автоматического управления схема ИЛИ 24 ...24 катодами ее диодов 251..2э 26. ..26 и 27.. .27 подключена к ключам элементов местного, внешнего и программного управления, а анодами ;соединена- -с разрешающим входом ис1очника питания 1 ... 1 , общей точко тиристора оптрона 9,. 9 и резистора 10 10 , а также с управляющим входом реле времени .. . 3 соответственно При срабатывании датчика защиты, относящегося к одному из источников питания (например, первому),за счет тока по цепи: резистор 10 (в секции б блока автоматического управления |5) - тиристор оптрона 9 - светодиод оптрона 8 создается подсвет тиристоа этого оптрона, и он срабатывает. Далее напряжение отрицательной полярЬости через тиристор оптрона 8 и |циоды 14 и 15 поступает на разрешающий вход источника питания I , за{прещая его работу. Одновременно сигнал запрета через диод 14., точку А г1ину обмена 22, точки А . 15-... 15 циоды 15... 15 поступает на разрешающие входы источников питания 1 ... l, и все эти источники также выключаются. Отрицательное напряже с анода тиристора оптрона 8 посту пает также на базу транзистора 11 повторяясь на его эмиттере, создав ;ТОК через последовательно включены; светодиод оптрона 18 , резистор 21 И стабилитрон 20 , благодаря чему срабатывает и тиристор оптрона 18 , ток которого от шины сети положительной полярности пройдет по электрической лампочке Т . После этого за счет возникшего тока от резистора 13 через диоды 16 и 17 на катод тиристора оптрона 18 потенциал базы транзистора IT станет близким к потенциалу шины сети положительной полярности и ток цепи эмиттера этого транзистора, а значит и ток через светодиод оптрона 18 прекратится. Состояние тиристора этого оптрона не изменится, он по-прежнему будет Ьставаться включенным, но из-за наличия связи между диодом 17 и диодами 16 ,..16 по точкам Б ... Б (по шине обмена 23) срабатывание опtpOHOB 18 ...18, которое было бы возКожным после срабатывания оптронов 8...8, обсусловленного срабатыванием датчиков защиты 2. ,.2 по минимальному пределу за счет спадения напряжения источников питания 1 .. . 1 выключаемых со стороны источника питания I по шине обмена 22, теперь становится невозможным. Работа элементов индикации 7... 7 / которая считалась бы ложной, таким образом будет предотвращена, так как потенциал баз транзисторов 11... 11 через диоды 16.. .16, 17 и тиристор оптрона 18 будет установлен положительным еще до срабатывания оптронов 8... 8. При нарушении целостности предохранителя 4 (например, при его перегорании) источник питания 1 прекращает работу, но вместе с тем прекращается питание датчика Эащиты 2 и реле времени З , и поэтому оптрон датчика защиты 2 не срабатывает, так как этот датчик уже не сможет зафиксировать спадение напряжения источника I к нулю. Однако в предложенном построении схе мы блока автоматического управления оптрон 18 срабатыв,ает независимо от срабатывания оптрона 8 . Это происходит потому, что на выводах предохранителя 4 возникает разность потенциалов, равная напряжению сети, и база транзистора 11 через резистор 12принимает отрицательны потенциал и через транзистор 1Г идет ток, обусловливающий подсвет тиристора оптрона IB . Срабатывание этого тиристора приводит к работе элемента индикации 7 и к появлению тока через резистор 19 и светодиод оптро на S , в результате чего последний срабатывает и его тиристор через диод 14 и далее описанным путем через шину обмена 22 сообщает разрешающим входам источников питания l... отрицательный потенциал, запрещая их работу. Таким образом, Оптрон S срабатывает и в этом случае, но только не обычным -путем возбуяодения его светодиода, а через резистор 19 от анода сработавшей тиристора оптрока 18. Проводимость от катода тиристора оптрона 18 на анод светодиода 8 существует и при возбуждении этого светодиода током через резистор 10 и сработавший тиристор оптрона 9 (обычный путь тока светодиода оптрона 9 ) , но при этом она не влияет на работу оптрона 8 . Если.перегорает предохранитель 4 , то цепь возбуждения светодиода оптро на 8 через резистор 19 от оптрона IS оказывается единственной и именно она приводит к срабатыванию оптро на 8 . При нормальной работе системы обы но имеющееся незначительное падение напряжения на предохранителях 4...4 также вызывает некоторую разницу потенциалов между базой транзисторов 11 ..,11 и шиной сети положительной полярности (имеется в виду непосредственно шина сети до предохранителя) в результате чего при достаточно высокой чувствительности одного из оптронов 18 .,.18 он мог бы сработать, что нарушило бы нормальную раб ту из-за самовыключения системы и возникновения ложной индикации по той секции блока автоматического управления, в которой находится сраб тавший оптрон. Во избежание этого в цепях эмиттеров транзисторов 1И . .11 установлены стабилитроны 20. ..20, напряжение стабилизации которых долж но быть близким к максимально возможному падению напряжения на предох ранителях 4....4. Наличие в цепях эмиттеров транзисторов 11 .. 11 стабилитронов 2О .. .20,выполняющих, ка следует из вышеизложенного, роль пор :говыя элементов, не ухудшает работу оптронов .. ., так как при срабатывании защиты или при сгорании предохранителей 4...4 разность потенциалов, возникающая на краях каждой из цепочек, состоящей из последовательно включенных стабилитронов 20,.. 20, резисторов ... 21 и светодиодов оптронов 18... 18, оказывается достаточной для создания тока через эти светодйоды в допустимых для срабатывания тиристоров этих оптронов пределах, так как величина напряжения сети (12,6, 27 или более вольт) всегда намного больше падения напряжения на предохранителях (0,1-2В). Схема ИЛИ 24i ...24, имеющаяся в каяадой секции блока автоматического управления, позволяет при замыкании ее /входа (общая точка всех трех ее диодов 25... 25, 26... 2б, 27 ..27) на шину сети отрицательной полярности посредством ключей элементов, местного, внешнего и программного управления одновременно выключить источник питания 1 . . . l , запретить срабатывание оптронов 9.. 9 и 8 ... 8 и выключить реле времени 3. Запрет срабатывания указанных оптронов нужен-для того, чтобы не допустить их срабатывания во время переходного процесса на выходе источника питания при его выключении, а выключение реле времени требуется для восстановления исходного его состояния, чтобы при последующем включении источника (отпускании ключа) |№ле времени вновь могло отработать выдержку времени для задержки включения датчика защиты по минимальному пределу на время входа источника питания в установившийся режим. Предложенная система источников питания с групповой защитой более проста и надежна по сравнению со своим прототипом, так как в ней не требуется отдельный источник для питания блока автоматического управления, а факт ее работоспособности (выдача нормальных выходных напряжений) со всей достоверностью свидетельствует о наличии питания на секциях блока автоматического управления, датчиках защиты и реле времени, что повышает степень гарантии выполнения защитой своих функций при выходе из строя любого источника питания системы. Проще становится и сам блок автоматического управления, так как в каждой его секции применяется один транзистор вместо двух. Обеспечивается работоспособность каждой секции блокд автоматического управления при нарушении целостности предохранителя источника питания, относящегося к этой секции, и выдача при этом данной секцией по шинам обмена сигналов отключения других источников питания системы, а также сигнала возникшей неисправ-.

ности в данном источнике питания. Так как в предложенной системе отсутствуют какие-либо элементы, общие для всех ее каналов (имеющих по одному источнику питания, датчику защиты, реле времени, секции блока автоматического управления и элементу индикации), и все эти каналы имеют одинаковые схемы, то легко Осуществимо выполнение этих каналов в виде отдельных блоков, которые могут в конкретных условиях эксплуатации набираться в произвольных количествах или использоваться автономно .

Формула изобретения

Система источников питания постоянного напряжения с групповой защитой , содержащая по меньшей мере два источника питания, к выходу каждого из которых подключен соответствующи датчик защиты, реле времени, выходы ка адого из которых подключены к разрешающим входам соответствующих датчиков защиты, элементы индикации по числу источников питания, блок автоматического управления, выполненный из по меньшей мере двух аналогичных для каждого источника питания секций, каждая из которых состоит из тиристорного оптрона обмена сигналом защиты, светодиод которого последовательно с тиристором выходного оптрона датчика защиты и резистором для ограничения тока этих светодиода и тиристора соединен с выводами для подключения питания блока автоматического управления, тиристорного оптрона выдачи сигнала неисправности, один из выводов тиристора которого соединен с выходом для подключения элемента индикации, и транзистора, коллектор которого вместе с одним из выводов тиристора оптрона обмена сигналом защиты подключен к соединенному с его светодиодом выводом питания, а второй вывод тиристора этого оптрона через два последовательно включенных диод защиты, общая точка которых подключена к первой шине обмена, одновременно соединен с разрешающим входом источника питания, относящегося к данной секции, и резистор - с базой указанного транзистора, соединенной, кроме того, через развязывающий диод индикации со второй шиной обмена, при этом эмиттер этого транзистора через светодиод тириторного оптрона выдачи сигнала неисправности и через ограничивающий резистор тока светодиода этого оптрна соединен с выводом для подключен

питания блока автоматического управления, противоположным тому, который соединен с коллектором транзистора, причем указанный разрешающий вход источника питания и управляющий вход реле времени через два диода схемы ИЛИ, выполненной на трех диодах, соединены с выводом для подключения элементов местного, внешнего или программного управления, отличающаяся тем, что, с целью

o повышения надежности за счет обеспечения ее блока автоматического управления контролируемым питанием, входы всех .источником питания подключены к общей сети постоянного напряжения,

5 цепи питания каждой пары реле времени и датчика защиты подключены к указанной сети через введенный предохранитель относящегося к ним источника питания, а выводы для подключения питания каждой секции блока авто0матического управления подключены к этой же сети таким образом, что один из выводов тиристора выдачи сигнала неисправности вместе с цепью, образованной последовательно включенными

5 эмиттером транзистора секции блока автоматического управления, светодиодом оптрона выдачи сигнала неисправности, ограничиваккдим резистор этого светодиода и введенным в эту цепь

0 стабилитроном, подключен непосредственно к шине сети до предохранителя источника питания, а резистор цепи последовательно включенных светодиода оПтрона обмена сигналом за5щиты и тиристора выходного оптрона датчика защиты вместе с одним из выводов введенного резистора, другой вывод которого соединен с базой транзистора секции блока автомати0ческого управления, подклн чен к указанной шине сети после предохранителя источника питания, причем второй вывод тиристора выдачи сигнала неисправности одновременно соединен с выходом для подключения элемента

5 индикации неисправности, через введенный второй диод индикации - со второй шиной обмена и через второй введенный резистор - с общей точкой светодиода оптрона обмена сиг0 .налом защиты и тиристора выходного .оптрона датчика защиты, а третий диод схемы ИЛИ.секции блока автоматического управления подключен к общей точке тиристора выходного

5 оптрона датчика защиты и резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 441554, кл. G 05 F 1/58, 1970.

0

2.Авторское свидетельство СССР 651330, кл. G 05 F 1/58, 1977.

К ключам злементоб местного, внешнего или просранном управпеиия

К ключам змшнтоб местною, бнешнеео или програмного (/правления