Устройство защиты электрическихцЕпЕй Советский патент 1981 года по МПК H02H7/12 G05F1/58 

I

Изобретение 1этносится к электротехнике и может быть использовано в качест ве устройства защиты электрических цепей многоканальных источников и систем электропитания от токовых перегрузок и короткого замыкания.

Известно устройство защиты электрических цепей от коротких замыканий, состоящее из исполнительного элемента транзисторного типа, включенного после- ооватвльно с датчиком тока и нагрузкой, и блока управления исполнительным элементом l .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство защиты электрических цепей, содержащее ключевой исполнительный элемент включенный последовательно с датчиком тока, и блок отключения исполнительного элемента, вход которого соединен с датчиком тока, а выход - со входом исполнительного элементов L2.

Недостатки данного устройства заключаются в том, что область применения

его ограничена лишь нагрузкой индуктивного характера, так как при активной нагрузке импульсы тока в режиме короткого замыкания ограничены лишь внутренним сопротивлением цепи и настолько велики, что транзистор будет переходить из насыщения в активный режим, характеризуемый большими потерями мощности и низким КПД. Кроме того, при использовании в качестве входного источника аккумуляторной батареи в случае активной нагрузки ключевой режим работы исполнительного элемента в режиме короткого замыкания значительно ускоряет разряд батареи; последовательность импульсов тока при аварийном режиме в одном из каналов способствует возникновению переходных процессов и импульсных помех, что особенно опасно при большой длине соединительной линии источник - нагрузка и наличии разветвленной (многоканпльной) системы электропитания. Таким обрязом при наличии короткого замык:1ния в одном канале може

нарушаться работоспсюобность всей системы; при возникновении короткого эамы кания в нагрузке активного характера rib слецовательность импульсов тока короткого замыкания может привести к выгоранию элементов нагрузки.

Цель изобретения - предотвращение возникновения помех при работе устройства защиты, повышение КПД и расширение области применения устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство защиты электрических цепей введены блок непрерывного опросного тока, пороговый элемент, импульсный усилитель и развязывающий блок, при этом один вход порогового элемента соединен с нагрузкой непосредственно, а другой вход - через развязывающий блок И кроме того, через, блок непрерывного опросного тока с входным источником электропитания, выхоД же упомянутого порогового элемента подключен ко входу импульсного усилителя, выходы которого связаны со входами ключевого исполнительного элемента и блока непрерывного .опросного тока, причем датчик тока и блок отключения исполнительного элемента выполнены на герконе с узлом дополнительной поляризации.

Кроме того, в предлагаемом устройстве защиты электрических цепей пороговый элемент выполнен на туннельном диоде.

Блок непрерывного опросного тока выполнен в виде управляемого токостабилизирующего двухполюсника.

Развязывающий блок выполнен на полупроводниковом диоде.

На (. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства защиты электрических цепей.

Устройство содержит ключевой нспол- нительный элемент 1, включенный последвательно с датчиком 2 тока и нагрузкой 3, блок 4 отключения исполнительногб элеменга 4, вхоа которого соединен с датчиком 2 тока, а выход - со вкодом испопнигельного элемента1, пороговый элемент 5, один вход которого соединен с нагрузкой 3 непосредственно, а другой вход - через развязывающий блок 6 и кроме того, через блок 7 непрерывного опросного тока с входным источником 8 электропитания, выход же уп(лянутого порогового элемента подключен ко входу импульсного усилителя 9, выходы которого связаны со входами ключевого исполнительного элемента 1 и блока 7 непрерывного опросного тока. .

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии короткого замыкания или перегрузки по току в нагрузке 3 под

действием сигналов импульсного усилителя 9 ключевой исполнительный элемент 1 находится в состоянии насыщения, а транзистор блока 1 непрерывного опросного тока заперт и значение этоГо тока нулю. Ток через туннельный диод порогового элемента 5 превышает пиковое значение и диод находится во включенном состоянии. При коротком замыкании или возникновении токовой перегрузки

5 в нагрузке возрастают ампервитки датчика 2 тока и замыкается нормально-разомкнутый магнитно управляемый контакт блока 4 отключения, в результате чего ключ 1 запирается. Вместе с тем

уменьшения напряжения на сопротивлении нагрузки 3 запирается туннельный циод порогового элемента 5. Причем с этого момента на пороговый элемент 5 подается суммарное напряжение нагрузки 3 и развязывающего устройства 6, в качестве которого можно использовать диод. В связи с запиранием туннельного диода ключ 1 удерживается в запертом состоянии, несмотря на последующее разразмыкание контактов блока 4 отключения. Одновременно открывается транзистор блока 7 непрерывного опросного тока, в качестве которого используется токостабилизирующий двухполюсник. Таким образом, при коротком замыкании или перегрузке по току ключ 1 все время заперг, а через уменьшавшееся соп- .ротивление нагрузки протекает незначительная величина (меньше 1% от номинального тока) постоянного опросного гока, поэтому и не возникают помехи. При исчезновении, короткого замыкания или режима перегрузки, что соответст- .вует восстановленшо исходной величины сопротивления нагрузки, будет возрастать падение напряжения на этом сопротивлении. Это приведет к увеличению тока через туннельный диод порогового элемента 5, который открывается, когда ток. через него достигнет пикового значения.

Под действием выходных сигналов импульсного усилителя 9 ключевой исполнительный элемент 1 откроется, а транзистор блока 7 непрерьшного тока закроется. Таким образом, силовая токовая цепь

S восстановлена.

Порог срабатьгванйя токовой зашиты устанавпивается с помошью узпа дополнительной поляризации, включенного на входе устройства защиты и состоящего из вспо могательной слаботочной обмотки герко- на, ток которой стабилизирсжан и не за висит от УРОВНЯ вхоаного напряжения. Чувствительность устройства зашиты к изменению сопротивления нагрузки при его восстановлении может регулировать ся потенциометром, включенным в оцин из вхоаов порогового элемента 5. Формула изобретения 1. Устройство защиты электрических целей, соаержащее ключевой исполнитель ный элемент, включенный последователь- но с аатчгиком тока, и блок отключения исполнительного элемента, вхоа которого соединен с датчиком тока, а выхоа со вхоаом исполнительного элемента, о т - личающееся тем, что, с целью предотвращения возникновения помех при работе устройства зашиты, повышения КПД и расширения рбпасги применения, в него введены блок непрерывного опросного тока, пороговый элемент, импульсный усилитель и развязьшаюший блок, при этом один вхоа порогового элемента соединен с нагрузкой непосредственно, : а другой вход - через развязываюший блок и кроме того, через блок непрарыв ного опросного.тока с входным источником электропитания, выход же упомянуто го порогового элементе подключен ко входу импульсного усилителя, выходы которого связаны со входами ключевого ис попнительного элемента, в блока непрерывного опросного тока, причем датчик тока и блок отключения исполнительного элемента выполнены на герконе с узлом поляризации в виде дополнительной об- .мотки и токостабилизируюшего пвухпопюсника. 2. Устройство по п. 1, о т л и Чаюшееся тем, что, пороговый элемент выпопнен на туннельном дирде, в один из входов которого последователь но включено регулируемое сопротивленне. . 3. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что блок непрерывного опросного тока выполнен в виде управляемого токостабилизируюшего двухполюсника. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что развязывающий блок выполнен на полупроводниковом диоде. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ФРГ № 2536287, кл. Н О2 Н 3/08. 2.Электродная техника в автоматике. Под ред. Ю. И. Конева. Советское радио . 1976, № 8 с. 18-2О, рис. 4.