Устройство для контроля сетевого напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02H3/24 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в устройствах электроавтоматики и вычислительной техники для выявления аварийного уменьшения сетевого напряжения.

Известны устройства для контроля сетевого напряжения, в которых измеряется сетевое напряжение, и при его отклонении от заданного значения на допустимую величину мгновенно вырабатывается сигнал, отключающий потребитель от сети 1.

Недостатком этого устройства является низкая помехоустойчивость, объясняемая тем, что в.сети переменного тока часто имеют место кратковременные колебания напряжения большой амплитуды, вызванные коммутацией разг. личных потребителей. Эти колебания сами по себе не являются свидетельством аварийной ситуации, но могут явиться причиной ложного отключения электропитания.

Известно устройство контроля напряжения, в котором в заданных интервалах времени производят непрерывнее усреднение (интегрирование) величины отклонения контролируемого напряжения от номинального значения, а при достижении получаемым сигналом предельной величины вырабатывается аварийный сигнал 2.

В данном устройстве, поскольку

10 значение получаемого сигнала пропорционально: величине отклонения контролируемого напряжения, при сравнительно небольших отклонениях время, необходимое для выработки аварийного

15 сигнала, может стать настолько большим, что в защищаемой системе возникает аварийная ситуация.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к

20 предлагаемому устройству является устройство контроля напряжения питания, содержащее подключенный к фазам сети выпрямитель, к выходу которого 3 подключен мост из резисторов и стаб литронов, связанный с исполнительны органом через два компаратора, рези тор и конденсатор 1, Недостатками данного устройства являются низкая помехоустойчивость и точность контроля, так как устрой ство реагирует мгновенно на любое изменение напряжения питания, в том числе и на помеху, а нестабильность параметров транзистора (компаратора снижает точность контроля. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и обеспечение высокой точности контроля сетевого напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля сетевого напряжений, содержащем выпрямитель, подключенный к фазам сети, к выходу которого подключен мост из резисторов и стабилитронов, связанннй через два компаратора с и полнительным органом, резистор и конденсатор, компараторы выполнены на операционных усилителях, два смежных плеча моста выполнены на ст билитроне и диоде, соединенном с ре зистором, а два других плеча выполнены на резисторах, при этом один вход первого компаратора подключен общей точке резисторов двухлинейных шин моста, выход компаратора через резистивно-емкостную цепочку соединен с первым входом второго компаратора, вторые входы компараторов объединены и подключены к общей точ ке диода и стабилитрона моста, а шины питания компараторов подключен к общей точке резистора и диода одного из точек моста. На чертеже представлена принципиальная схема устройства для контроля сетевого напряжения. Устройство содержит балластные элементы 1, подключенные к входным зажимам 2 и соединенные последовате льно с выпрямителем 3, мост из резисторов 4-6 и стабилитронов 7 и 8, операционный усилитель 9, используе мый в качестве компаратора, интегри рующую цепь с резистором 10 и конденсатором 1I, второй компаратор на операционном усилителе 12 и исполнительный орган 13, например электр .магнитное реле. Вторые входы операционных усилителей 9 и 12 подключен к общей точке стабилитронов 7 и 8 моста. Операционные усилители 9 и 1 0 работают в релейном режиме. Контролируемое напряжение подается на зажимы 2. Оноже используется для питания цепей моста на резисторах и стабилитронах с подклпченными к нему операционными усилителями 9 и 12. Устройство работает следующим образом. При номинальном значении контролируемого напряжения сигнал на выходе делителя на резисторах 4 и 5 больше напряжения на стабилитроне 7, вследствие чего на выходе операционного усилителя 9 оно близко к нулю, соответственно близки к нулю напряжения на интегрирующем конденсаторе 11 и на выходе операционного усилителя 12. При уменьшении контролируемого напряжения пропорционально уменьшается напряжение на выходе делителя из резисторов 4 и 5, а напряжение на стабилитронах 7 и 8 практически не изменяется. При напряжении на зажимах 2 менее минимально допустимого значения напряжение на выходе делителя из резисторов 4 и 5 становится несколько меньше напряжения на стабилитроне 7. При этом напряжение на выходе операционного усилителя 9 скачкообразно возрастает и становится достаточно близким к напряжению на стабилитронах 7 и 8, и начинается заряд интегрирующего конденсатора через резистор 10. Если этот процесс продолжается долго, напряжение на конденсаторе 11 становится больше напряжения на стабилитроне 7, вследствие чего напряжение на выходе операционного усилителя 12 скачкообразно возрастает и становится достаточно близким ее напряжению на стабилитронах .7 и 8, что воспринимается исполнительным органом 13 как сигнал неисправности сети. Если изменение контролируемого напряжения является следствием какого-либо коммутационного процесса в сети, длительность которого менее времени заряда конденсатора 11 до напряжения на стабилитроне 7, по его окончаний напряжение на зажимах 2возвращается к номинальному значению, операционный усилитель 9 возвращается в исходное состояние, и начинае-т-ся процесс разряда интегрирующего конденсатора 11 через резистор 10 и выходное сопротивление операционного усилителя 9. При этом изменение состояния операционного усилителя 12 не происходит, и сигнал неисправности органом 13 не воспринимается. Если интегрирующий конденсатор 11 не успевает разрядиться до исходного состояния, т.е. длит льность этого процесса достаточно коротка, и контролируемое напряжение вновь становится менее допустимого значения, опять изменяется состояние операцион ного усилителя 9, и вновь конденсатор 1 1 начинает заряжаться через резистор 10. Поскольку конденсатор 11 уже был ранее заряжен до некоторого напряжения (величина которого пропорциональна разности между длительностью процесса заряда интегрирующего конденсатора 11 и длительностью его заряда) , время его заряда до напряжения на стабилитроне 7 меньше. По истечении указанного .времени, как и в ранее рассмотренном случае, изменя ется состояние операционного усилителя 12, и сигнал неисправности поступает на исполнительный орган 13. После восстановления номинального значения контролируемого напряжения все элементы схемы возвращаются в исходное состояние. По сравнению с известными данное устройство обладает высокой помехоустойчивостью контроля сетевого напряжения. Объясняется это тем, что в нем исключена возможность ложного срабатывания при кратковременных отклонениях контролируемого.напряже ния, высокая стабильность параметров операционных усилителей позволя ет приблизить уставки на срабатыван устройства контроля достаточно близ 0 ко к номинальному значению контролируемой сети, т.е. обеспечить высокую точность контроля, Формула изобретения Устройство для контроля сетевого напряжения, содержащее выпрямитель, подключенный к фазам сети, к выходу которого подклочен мост из резисторов и стабилитронов, связанный через два компаратора с исполнительным органом, резистор и конденсатор, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и обеспечения высокой точности, компараторы выполнены на операционных усилителях, два смежных плеча моста выполнены на первом стабилитроне и втором стабитроне, соединенном с резистором, а два других плеча выполнены на резисторах, при этом один вход первого компаратора подключен к общей точке резисторов двух смежных плеч моста, выход компаратора через резистивноемкостную цепочку соединен с первым входом второго компаратора, вторые входы компараторов объединены и подKjB04eHbi к общей точке первого и второго стабилитронов моста, а шины питания компараторов подключены к обоим стабилитронам моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Патент США N ЗП0856, кл. 321-14, 1974. 2.Патент Великобритании № 1340714, кл. Н 3 Т, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР № 383151, кл. Н 02 Н 3/24, 1971.