Устройство для ограничения перенапряжения Советский патент 1982 года по МПК H02H3/20 H02H7/127 

1

Изобретение относится к устройствам защиты нагрузки, подключенной к выходу выпрямителей со сглаживающим LC -фильтром, от перенапряжений, возникающих вследствие резкого изменения нагрузки, в частности, при срабатывании устройств защиты нагрузки от короткого замыкания.

Известны схемы з одитм, следящие за напряжением на выходе вьтрямительных устройств и отключающие выпрямительные устройства при своем срабатывании, которые эффективно работают, когда на выходе выпрямительного устройства возникает длительное перенапряжение 1 1.

Выпрямительные устройства для питания аппаратуры связи, выполненной на полупроводниковых приборах и микросхемах, имеют незначительную пульсацию выпрямленного напряжения. Сглаживание пульсаций в таких выпрямительных устройствах осуществляется однозвенным или двухзвенным LGфильтром. В этом случае в момент короткого замыкания в нагрузке при срабатывании защиты от короткого замыкания (сгорание предохранителя, выключение автоматического выключателя) вследствие резкого уменьшения тока короткого замыкания на дросселях LC - фильтра возникает ЭДС самоиндукции, которая складывается с выходными напряжением выпрямительного устройства,в результате чего на выходе выпрямительного устройства получается выброс напряжения значительной величины, по амплитуде превышающий номинальное значение в 1,52 раза, и очень кратковременный по длительности (10-20 мс). На тако1 кратковременный выброс напряжения эта схема защиты прореагировать не может, вследствие -Чего выброс напряжения проходит на нагрузку, что вызывает выход ее из строя.

Для уменьшения влияние индуктивности дросселя LC-фильтра новил 1Х 3 выпрямительных устройств на выходное напряжение, применяется шунтирование дросселя LC-фильтра на вре мя переходного процесса управляемым тиристором или неуправляемым вентилем. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ограничения всплесков напряжения, которое содержит измерительную и исполнительную цепи. Исполнительная цепь, состоящая из тиристора и последовательно с ним вкяюченного конденсато ра, подключена параллельно основной обмотке входного дросселя, а измери тельная цепь содержит датчик напряжения и компаратор f 2 . Недостатком известного устройства является его небольшая скорость срабатывания вследствие того, что из- 2о мерительная цепь, включенная на выходе преобразовательного (инвертируюсцего) блока, реагирует только на изменение выходного напряжения и вь1дает сигнал для включения тиристоpa при достижении выходного напряжения вьше допустимой нормы. Анализ включения тиристора показал, что в этом случае его включение происходит с замедлением порядка 12 мс. Таким образом, известное устройство начинает работать только тогда, когда напряжение превысит все допустимы пределы. Для случая, когда фронт нарастани напряжения очень крутой, что имеет место при срабатывании защиты от ко.роткого замыкания (КЗ) в нагрузке, известное устройство не может защитить нагрузку от перенапряжения. Это происходит потому, что известное устройство начинает работать только тогда, когда выходное напряжение уже превышает допустимые нормы, и за вре мя срабатьюания устройства продолжает нарастать. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства для ограни чения перенапряжений. Цель, достигается тем, что в устройстве для ограничения перенапряжения, содержащем входной дроссель двумя последовательно соединенными обмотками, последовательно с первой из которых включен диод, измерительный блок, конденсатор, резистор и конденсатор на выходе устрой{ства, исполнительную цепь на тирис7торе, катод которого связан с первой обмоткой входного дросселя и положительноГг шиной, а управляющий электрод тиристора подключен к блоку управления, измерительный блок выполнен на трансформаторе тока, блок управления - на транзисторе и вспомогательном тиристоре, а введенный конденсатор включен между средней точкой обмоток дросселя и отрицательной шиной, причем первичная обмотка трансформатора тока через упомянутый днод подключена параллельно второй обмотке входного дросселя, вторичная обмотка включена в цепь базы транзистора блока управления, змиттер которого через упомянутый конденсатор, зашунтированный резистором, подключен к аноду вспомогательного тиристора, катод которого соединен с управляющим электродом тиристора исполнительной цепи, а управляющий электрод - с коллектором транзистора. На фиг. I изображена схема устройства для ограничения перенапряжений. Измерительный блок I содержит трансформатор 2 тока, первичная обмотка которого через диод 3 подключена параллельно обмотке 4 входного дросселя. Исполнительная цепь имеет связанный с обмотками 4 и 5 входного дросселя тиристор 6, управляющий электрод которого подключен к блоку 7 управления, который содержит транзистор 8 и вспомогательный тиристор 9. Вторичная обмотка трансформатора 2 тока включена в цепь базы тран зистора 8. Эмиттер транзистора 8 через конденсатор 10, зашунтированный резистором 11, подключен к аноду вспомогательного тиристора 9, катод которого соединен с управляющим электродом тиристора 6 исполнительной цепи, а управлякиций электрод - с коллектором транзистора 8. Устройство работает следующим образом. При коротком замыкании в момент срабатывания защиты ток резко уменьшается, и на обмотк ах 4 и 5 входного дросселя образуется ЭДС самоиндукции, вследствие чего открывается диод 3, и через первичную обмотку трансформатора 2 тока начинает протекать ток. На вторичной обмотке трансфопматора 2 тока возникает импульс напряжения, KOTOpbrii открывает транзистор 8, Через переход эмиттер-коллектор транзистора 8 и управляющие цепи вспомогательного тиристора 9 и тиристора 6 исполнительной цепи проходит ток. Вспомогательньш тиристор 9 открывается, и создается цепь для заряда конденсатора 10. Ток заряда конденсатора 10 проходит через цепь управления тиристора 6 исполнительнон цепи. Тиристор 6 открывается по цепи управления, ток через которую протекает в течение времени заряда конденсатора 10. В момент, когда напряжение на тиристоре 6 исполнительной цепи поменя ет полярность и достигнет величиш, достаточной для ее открытия, тиристор 6 открывается, шунтирует обмотки 4 и 5 входного дросселя, в результате чего ЭПС самоиндукции, возникшая в обмотках в момент спада тока КЗ, разряжается на тиристор увеличения напряжения на нагрузке (аппаратуре связи) не происходит. На фиг. 2а приведена осциллограмма напряжения на выходе выпрямительного устройства в момент срабатывания защиты при КЗ при подключении из мерительной цепи к его выходу;.на фиг. 26 - то же, при подключении сог ласно изобретения. Из осциллограмм видно, что напряжение на выходе вьтрямительного устройства при подключении измерительной цепи к его выходу увеличивается до 120% от номинального значе ния, а при подключении согласно изоб ретения - до 110% от номинального значения. Таким образом, предлагаемое изобретение повышает быстродействие устройства и тем самым уменьшает амплитуду выходного напряжения на 10%, чтЬ значительно повьшает надежность 9 7 питаемой от выпрямительного устройства аппаратуры связи. Формула изобретения Устройство для ограничения перенапряжения, содержащее входной дроссель с двумя последовательно соединенными обмотками, последовательно с первой из которых включен диод, измерительный блок, исполнительную цепь на тиристоре, катод которого связан с первой обмоткой входного дросселя и положительной шиной, а управляющий электрод тиристора подключен к блоку управления, резистор, конденсатор и конденсатор на выходе устройства, отличающееся тем, что, с целью повьваения быстродействия, измерительный блок выполнен на трансформаторе тока, а блок управления - на транзисторе и вспомогательном тиристоре, и введен конденсатор, включенный между средней точкой обмоток дросселя и отрицательной шииой, причем первичная обмотка трансформатора тока через упомянутый диод подклюиена параллельно второй обмотке входного дросселя, вторичная обмотка включена в цепь базы транзистора блока управления, эмиттер которого через упомянутый конденсатор, зашунтированный резисгором, подключен к аноду вспомоТательного тиристора, катод которого соединен с управляющим электродом тиристора исполнительной цепи, а управртяющий электрод - с коллектором транзистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Электропитаюцие установки для городских АТС. Информационный сборник. М,, Связь, 1974. с. 29-32. 2.Авторское свидетельство СССР 513443, кл. Н 02 Н 7/127, 1972.

I О

и

Х (Si

5| 1

$1

1

/

ffOff

ffgl