Устройство для защиты электропотребителя от перенапряжений питающей сети Советский патент 1982 года по МПК H02H3/20 

(S) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ

I

Устройство относится к радиотехнике и может быть использовано для защиты электропитания радиотехнической системы от перенапряжений питающей сети.

Известно устройство защиты электропотребителей от перенапряжений, содержащее автоматы защиты, либо предохранители, включенные в каждуюиз линий двухпроводной сети, встречно-параллельные тиристоры, шунтирующие нагрузку, и чувствительное устройство, соединенное с сетью и со входом встречно-параллельнух тиристоров lj.

Подобные устройства защиты, вызывающие отключенное состояние электропотребителя п1эи наличии аварийного сигнала, сохраняющееся и после снятия аварийного сигнала, как правило, либо имеют недопустимое запаздывание, либо недостаточно защищены от воздействия помех, т.е. надежность их работы невысока.

Известно также устройство защиты магнито-транзисторного преобразователя от перенапряжений, содержащее туннельный диод и конденсатор, включенные параллельно переходу база эмиттер транзистора защиты, база которого соединена дополнительно с зажимом источника питания f2j.

Недостатком этого устройства также является невысокая надежность его работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому является устройство защиты магнито-транзисторного преоб-. разователя от перенапряжений, содержащее подключенный к источнику питания и выполненный на туннельном диоде реагирующий орган, выход кото рого соединен с исполнительными цепями устройства, а к дополнительному входу через дифференцирующую цепочку подключен выход генератора импульсов. который соединен с зажимом источника питания .З. Обладая необходимой надежностью работы, устройство имеет излишнюю схемную сложность и в то же время не решает задачи защиты электропот,ребителей переменного тока от перенапряжений. Использование туннельно го диода в составе надежных устройс защиты электропотребителей переменного тока требует применения дополн тельных фильтрующих устройств, а та же развязывающих вентилей. Цель изобретения - повышение надежности работы на переменном токе и упрощения конструкции. Поставленная цель.достигается тем, что в устройстве для защиты электропотребителя от перенапряжени питающей сети, содержащее пороговый элемент в виде туннельного диода, о вывода которого подключены ко входному транзистору исполнительного бл ка два резистора, диод и конденсатор между фазным и нулевым проводами питающей сети последовательно включены два упомянутых резистора, диод и туннельный, диод, включенные согласно, причем цепь из согласно включенных диода и туннельного диод шунтирована вновь введенным диодом, включенным в обратном направлении, а между точкой соединения обоих резисторов и внешним выводом туннельного диода подключен конденсатор, На фиг, 1 изображена электрическая схема устройства; на фиг, 2 кривые напряжений и токов, поясняющие работу схемы. Устройство содержит фазный (нулевой) провод 1 питающей сети, резисторы 2 и 3, диод А, туннельный диод 5, нулевой (фазный)провод 6 .питающей сети, конденсатор 7, дио 8, входной транзистор 9 исполнительного узла. Вариант устройства, реагирующий на отрицательную полуволну напряжения питающей сети содержит резисторы 10-И 11, вентиль 12, туннельный диод 13, входной транзистор 14 исполнительного узла, вентиль 15 и конденсатор 16. К фазному либо Нулевому проводу питающей сети 1 подключен резистор 2, с которым последовательно соединены резистор 3, диод Ц и туннель ный диод 5, внешний вывод которого соединен с нулевым либо фазным пров ДОМ питающей сети 6, Точка соединения резисторов 2 и 3 соединена с конденсатором 7. второй вывод которого сое-, динен с внешним выводом туннельного диода 5. Последовательно соединенные диод 4 и туннельный диод $ шунтированы диодом 8, включенным в обратном направлении относительно диода k, а оба вывода туннельного диода 5 подключены к входному транзистору 9 исполнительного блока. Для изложения принципа работы введем дополнительные обозначения: R, Rn - сопротивления резисторов 2 и 3 соответственно, С 7 емкость конденсатора 7; Uc - напряжение питающей сети, прикладываемое к зажимам 1 и 6; и - падение напряжения на конденсаторе 7; U/ и . - соответственно падение напряжения на туннельном диоде и протекающий через него ток. Обозначение напряжений и токов относится к фиг, 2. Устройство работает следующим образом. Пусть напряжение питающей сети, прикладываемое к зажимам 1 и 6, рав-. но Uc UCTsintjt,. где и„ - амплитудное значение напряжения. Напряжение на конденсаторе 7 при этом будет равно: Urn sin(aJt-Y)n при 4 , где t, tj - моменты времени, изображенные на фиг, 2; С - емкость конденсатора. Учитывая, что падением напряжения на цепочке из вентилей t, 8 и туннельного диода 5 можно пренебречь, ток через туннельный диод 5 равенг... sin (coi - У) / sin(i KJj./ffjr ,) При достижении амплитудой тока ifm ,b величины тока переключения туннельного диода 5 последний переходит в состояние с высоким потенциалом (напряжение Uj на фиг, 2), обеспечивая включение входного транзистора 9 исполнительного блока устройства. Очевидно переключение .туннельного диода 5 происходит в момент времени ty.

Таким образом, данное устройство осуществляет контроль амплитудного значения напряжения питающей сетя, так как 7 11. Если на кривую напряжения питающей сети накладываются дополнительные отклонения, например, в виде высокочастотных помех с частотой СОп , то данное устройство работает как фильтр нижних частот с коэффициентом фильтрации V

Kqy

либо как интегрирующая цепь с посвремени,

R, Р - л

1,ц- Ср

Тем самым осуществляется подавление помех и обеспечение необходимой помехозащищенности данного устройства защиты. При спадании кривой напряжет ния УС до нуля место соответствующее уменьшение текущего значения тока ij. При достижении им величины, соответствующей обратному переключению туннельного диода 5 последний в момент времени 5 ч фиг. 2 переходит в состояние с низким потенциалом.

Тем самым осуществляется возврат устройства в нормальное состояние. При исчезновении аварийного перенапряжения питающей сети дальнейших . переключений туннельного диода и устройства защиты в целом не происходит.

Устройство, изображенное нЭ фиг. 1 сплошными линиями, реагирует на положительную полуволну напряжения питаюЩей сети. При необходимости контроля обоих полуволн дополнительно может быть использована ветвь, изображенная на фиг. 1 штриховыми линиями. К фазному либо нулевому проводу питающей сети подключен резистор 10, с которым последовательно соединены резистор 11, диод 12 и туннельный диод 13, внешний вызод которого соединен с нулевым либо фазным проводом питающей сети 6. Точка соединения резисторов 10 и 11 соединена с конденсатором 16, второй вывод которого соединен с внешним выводом туннельного диода 13, последовательно соединенные диод 12 и туннельный диод -13 шунтированы диодом 15, а оба вывода туннельного диода 13 подключены к входному транзистору И исполнительного блока устройства.

Как видно из фиг. 1, -диоды 12, 15 и туннельный диод 13 включены в обратной полярности относительно вентилей Ц, 8 и туннельного диода 5

10 соответственно. Такое включение и обеспечивает работу правой ветви при отрицательной полуволне напряжения питающей сети.

Используя данный принцип, можно

«5 осуществить защиту всех фаз трехфазной сети.

Введение дополнительного RC-фильтра из резистора 2 и конденсатора 7, а также вторично включенных вентилей + и 8 позволяет расширить по

0 сравнению с прототипом сферу применения реагирующего органа на туннельном диоде, использовав его в устройстве защиты на переменном токе. При этом обеспечена необходи5мая помехозащищенность устройства, простота его расчета при проектировании, а также легкость и стабильность настройки его образцов.

Устройство реагирует на амплитуд0ное значение напряжения питающей сети, что чрезвычайно важно, так как -приведенная величина амплитудного значения является максимальным текущим значением входного ра5бочего напряжения для различных типов ВИП, а т.ч. ВИП с бестрансформаторным входом.

Применение встречно включенных вентилей позволяет на переменном то0ке существенно упростить схему устройства по сравнению с прототипом, исключив из нее генератор импульсов с дифференцирующей цепочкой, необходимой для обеспечения периодичес5кого переключения устройства Защиты в неаварийное состояние.

Формула изобретения

Устройство для защиты электропотребигеля от перенапряжения-питающей сети, содержащее пороговый элемент в виде туннельного диода, оба вывода которого подключены к входному транзистору исполнительного блока, два резистора, диод и конденсатор, отличающееся тем, что, с