Устройство для защиты электроустановки от перенапряжений Советский патент 1981 года по МПК H02H3/22 

1

Устройство защиты (УЗ) относится к технике защиты электротехнической и электронной аппаратуры от воздействия мощных электромагнитных импульсов (ЭМИ), наводимых молниевым разрядом или другими физическими явлениями в магистральных кабельных или воздушных линиях передачи электроэнергии или информации.

Известно устройство, содержащее тиритовое сопротивление (вариатор), шунтирующее защищаемую вторичную обмотку трансформатора тока от пробоя пр.и обрыве вторичной цепи. Использование такого устройства для защиты от мощных ЭМИ ограничивается бальшими масса-габаритными характеристиками вариаторов и большой вносимой емкостью, ограничивающей частотный диапазон рабочих сигналов защищаемой аппаратуры. Для улучшения массо-габаритных характеристик УЗ и уменьшения вносимой емкости параллельно вариатору включен разрядник. Вариатор обеспечивает защиту аппаратуры на фронтовой части KdH и разрядник на остальной части ЭМИ. Требования по ударной энергии рассеивания для вариатора значительно облегчены по сравнению с известным

устройством, так как воздействие ЭМИ на вариатор прекращается вскоре после срабатывания разрядника Г1 и 2.

Однако такое УЗ невозможно применить для защиты аппаратуры от мощных ЭМИ, так как выпускаемые промышленностью разрядники при срабатывании не допускают протекание тока

10 большой амплитуды длительное время.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для защиты, содержащее

15 резистор и предохранитель, включенные последовательно с нелинейной нагрузкой в сеть переменного тока, и нелинейную индуктивность, включенную параллельно цепи предохранитель20 нелинейная нагрузка. В процессе

воздействия ЭМИ сердечник индуктивности насыщается раньше, чем сердечник нагрузки, и ток Зс1мыкается по нему. Нагрузка после насыщения сердечника индуктивности не испытывает воздействия ЭМИ. Применение в качестве згицитного элемента нелинейной индуктивности позволяет значительно увеличить допустимую мощность наводки 3 .

Недостатком такого УЗ является проникновение импульса наводки в аппаратуру с момента возникновения ЭМИ до момента насыщения сердечника индуктивности, т.е. отсутствие защитных свойств в названное время.

Цель изобретения - повышение надежности путем увеличения глубины подавления электромагнитного импульса в защищаемой аппаратуре во время перемагничивания сердечника индуктивности.

Поставленная Цель достигается тем, что устройство для защиты электроустановки от перенапряжений, содержащее резистор, первым выводом (подключенный к сети, и катушку индуктивности с магнитозамкнутьсм сердечником, первым выводом соединенный с земляной шиной, а второй вывод катушки индуктивности связан с нагрузкой, оно снабжено двумя ограничителями напряжения и дросселем без сердечника, причем второй вывод катушки индуктивности с сердечником и первый вывод дросселя

без сердечНика подключены к сети, один из выводов резистора подключен к выводу одного из ограничителей напряжения. другой вывод дросселя без сердечника и один из выводов второго ограничителя напряжения подключены к нагрузке, а вторые выводы ограничителей напряжения соединены с земляной шиной.

Постановка второго ограничителя параллельно выходу УЗ, а дросселя без сердечника между входом и выходом УЗ обеспечивает эффективное подавление ЭМИ во время перемагничивания сердечника нелинейной индуктивности при малой ударной энергии рассеивания ограничителя напряжения Ограничение напряжения на входе УЗ до допустимых величин обеспечивается цепочкой из резистора и первого ограничителя напряжения, в -которой почти вся энергия при воздействии ЭМИ рассеивается на резисторе, поэтому и для первого ограничителя напряжения допустимая ударная энергия рассеивания незначительна.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - графики изменения тока .

Устройство содержит резистор 1, ограничитель 2 напряжения, 3 индуктивности с магнитозамкнутым сердечником, дроссель 4 без сердечника и ограничитель 5 напряжения .

Один из выводов резистора I, катушки 3 индуктивности и дросселя 4 подключены ко входу уЗ, другой вывод резистора 1 подключен к одному из выводов ограничителя 2. Другой вывод дросселя 4 и один из выводов ограничителя 5 напряжения подключены к нагрузке, выходу УЗ. Другие выводы

ограничителей 2 и 5 напряжения и катушки 3 индуктивности подключены к земляной шине.

Устройство работает следующим образом.

В штатном режиме, т.е. при отсутствии наводимых ЭМИ УЗ практически не искажает формы рабочих сигналов или напряжений, так как вносимые емкости ограничителей 2 и 5 напряжения малы, сопротивление катушки 3 индуктивности велико, а сопротивление дросселя 4 мало. Падение напряжения на дросселе 4 незначительно.

При возникновении электромагнитных импульсов наводимый ток перераспределяется между катушками 3 и 4 индуктивности, так, что значительная часть приращения тока вначале попадает в дроссель 4f так как в первый момент индуктивность катушки 3 значительно больше индуктивности дросселя 4 (см. фиг. 2). Однако, после насыщения сердечника катушки 3 его индуктивность резко падаег и с этого момента значительная часть приращения тока замыкаетсячерез него (см. фиг. 2). Ограничитель 5 напряжения обеспечивает защиту нагрузки при возникновении ЭМИ до момента насыщения сердечника катушки 37 Дроссель 4 обеспечивает высокое напряжение на катушке 3 индуктивности, необходимое для намагничивания сердечника катушки 3 за минимальное время. Резистор 1 и ограничитель 2 напряжения ограничивают напряжение на входе УЗ до допустимых значений, исключающих пробой между входом и выходом УЗ/ а также входом УЗ и земляной шиной. Включение резистора 1 последовательно с ограничителем 2 напряжения существенно уменьшает требуемую энергию рассеивания для ограничителя 2 напряжения.

Данное устройство абеспечивает подавление ЭМИ во время перемагничивания сердечника путем индуктивности, которое фактически отсутствует в известном устройстве/ и, что практически очень важно, ударная энергия рассеивания/ а значит и весо- габаритные характеристики и вносилЬае паразитные емкости для применяемых ограничителей невелики. Суммарная ударная энергия рассеивания ограничителей значительно меньше, чем для ограничителя в известных устройствах .

Формула изобретения

Устройство для защиты электроустановки от перенапряжений, содержащее резистор, первым выводом подключенный к сети/ и катушку индуктивности с магнитозамкиутым сердечНИКОМ, первым выводом соединенный с земляной шиной, а второй вывод катушки индуктивности связан с нагрузкой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем увеличения глубины пЪдавления электромагнитного импульса во время перемагничивания сердечника индуктивности, оно снабжено двумя ограничителями напряжения и дросселем без сердечника, причем первый вывод дросселя без сердечника и второй вывод катушки индуктивности подключены к сети, второй вывод резистора подключен к выводу одного из

ограничителей напряжения, второй вывод дросселя и первый вывод второго ограничителя напряжения подключены К нагрузке, а вторые выводы ограничителей напряжения соединены с земляf ной шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР It) О 114059, кл. Н 02 Н 3/20, 1958.

2.Патент Великобритании № 1510295 кл. Н 02 Н 3/20, 1978.

3.Авторское свидетельство СССР 454629, кл. Н 02 Н 7/00, 1974.

Нагрузка

L

а

MofieHm перемагниии ания сердечника катуш.к 2

Ток импу/)ьса

Ток инпульса наЬоЗки

иг.г