Токовый источник питания

(51) М, Кл Фй Гасударственный кеиитеФ СССР аа делам изебретений н еткритий(53) УДК 621.316. .722.1 (088.8) Дата опубликования описания 15.03.80,(72) Автор изобретения Е, М. Куличев(71) Заявитель ОВЫЙ ИСТОЧН ИТАНИЯ, 2 Изобретение относится к электротехникеи предназначено для питания устройства релейной защиты,Известны токовые источники питания,применяющиеся в защитных энергосистемах переменного тока, обеспечивающие поддержание стабильного выходного напряжения в широком диапазоне изменения первичного тока 1.Известен также токовый источник питания, содержащий последовательно соединенные, по крайней мере, один трансформатор тока и выпрямитель, к выходу которогоподключены накопительный элемент, выводдля подключения нагрузки, и соединенныепараллельно между собой ограничитель напряжения и параметрический стабилизаторнапряжения, а также вывод для подкЛючения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой 2.Ввиду большой емкости сглаживающего.конденсатора, необходимой для обеспечения малых пульсаций, а также из-за наличия резистора в цепи заряда накопительного конденсатора, подключенного междуотрицательным выводом накопительного конденсатора и общей шиной источника, устройство имеет большое время установления напряжения по каналу питания схем управления. В установившемся режиме при подзарядке сглаЖивающего конденсатора имеются потери мощности на резисторе параметрического стабилизатора. Накопительный конденсатор устройства имеет большую емкость, а следовательно, и значительные габаритные размеры, а работает в ждущем режиме, отдавая накопительную энергию только при разряде на катушку электромагнита.Целью изобретения являются уменьшение времени установления напряжения каналов питания нагрузки источника, повышение КПД, а также улучшение весогабаритных характеристик источника.Для этого в токовый источник питания введены управляемый нелинейный элемент, неуправляемый нелинейный элемент и параллельная КС-цепочка, причем управляемый нелинейный элемент включен между свободным зажимом накопительного элемента и общей шиной источника, а его управляющий вход через последовательно соеди3ненные указанные неуправляемый нелинейный элемент и КС-цепочку подключен к точке-соедийения выхода выпрямителя с выводом для подключения нагрузки и с накопительным элементом и через первый дополнительно введенный диод в обратном направлении - к общей шийе источника, при этом параметрический стабилизатор напряжениявыполнен на последовательно соединеннойцепочке из резистора, и стабилитрона, точка соединения которых через второй дополнительно введенный диод подключена к точке соединения накопительного элемента с управляемым нелинейным элементом, а в ка"," "честве- йакоййтельного элемента использован конденсатор, положительная обкладка которого соединена с .выводом для подключения нагрузки, а отрицательная - через третий дополнительно введенный диод - к1общей шине питания, кроме того, в качестве управляемого нелинейного элемента использован транзисторп-р-п типа проводимости, а в качестве неуправляемого нелинейного элемента - стабилитрон, причем коллекторэмиттерный переход указанного транзистора включен между накопительным элементом и общей шиной источника.На чертеже представлена принципиальная схема токовогоисточника питания.Источник питания содержит трансформатор 1 тока, выпрямитель 2, ограничитель 3 напряжения, управляемый нелинейный элемент (транзистор) 4, в коллекторную цепь которого включен накопительный элемент (конденсатор) 5. Транзистор 4 шунтирован обратно включенным диодом 6. Параметрический стабилизатор напряжения, состоящий из стабилитрона 7 и ограничительного резистора 8, соединен с конденсатором 5 через диод 9, В базовую цепь транзистора 4 последовательно с неуправляемым нелинейным элементом (стабилитроном) 10 включена параллельная КС-цепь, .состоящая из конденсатора 11 и резистора 12, Диод 13 обеспечивает разряд конденсатора 11 и защиту базового перехода транзистора 4 при разряде конденсаторов по каналу питания электромагнита, Выход параметрического стабилизатора зашунтирован конденсатором 14.Источник питания работает следующимобразом.Вторичный ток трансформатора 1 токавыпрямляется выпрямителем 2, заряжает конденсатор 5 и 14 через диод 9, Транзистор 4 при этом заперт. По мере заряда конденсатора 13 увеличивается ток нагрузки канала питания схем управления. Этот ток станет равен номинальному току нагрузки к моменту, когда напряжение на конденсаторе 14 достигнет напряжения пробоя стабилитрона 7. Напряжение на конденсаторе 5 в момент пробоя стабилитрона 7 будет небольшим. Соотношение напряжений на конденсаторах 5 и 14 определится величиной,обратной отношению их емкостей. Заряд конденсатора 5 продолжается по указанной цепи до момента пробоя стабилитрона 10.После пробоя стабилитрона 10 транзистор 4 открывается и входит в насыщение. Режим насыщения транзистора 4 определяется равенством отношения емкостей конденсаторов 5 и 11 минимальному коэффициенту усиления транзистора 4. Моменты пробоя стабилитрона 10 и насыщения транзистора 4 практически совпадают. Этот же момент 1 ф определяет выход стабилизатора напряжения (стабилитрон 7 и резистор 8) на номинальный ток нагрузки канала питания схем управления и начало заряда конденсатора 5 через транзистор 4. Диод 9 в этот момент 15закрывается. С описанного выше момента процесс работы источника питания не изменяется до срабатывания ограничителя 3.В те моменты полупериодов, когда вторичный ток по величине меньше тока нагрузки канала питания схем управления, конденго сатор 5 разряжается в эту нагрузку черездиод 6, а конденсатор 11 разряжается через диод 13 и резистор 12. Транзистор 4 закрыт в этот момент, Когда собирается цепь отключающего электромагнита, подключенно 2 йго к выходу 1, конденсатор 5 разряжается по этой цепи через диод 6, Транзистор 4 и в описанном выше режиме закрыт.Применение транзистора обеспечиваетиспользование накопительного конденсатора как для канала питания нагрузки, так ЗО и для канала питания схем управления, чтопозволяет значительно уменьшить емкость сглаживающих конденсаторов.В результате уменьшаются время установления напряжения по каналу питания схем управления и габаритные размеры источника.Поскольку в цепи заряда накопительного конденсатора 5 нет резистора, то это обеспечивает уменьшение времени установления напряжения по каналу питания на грузки и потерь, т. е. повышение КПД.Данный токовый источник питания способствует повышению быстродействия экономичности, компактности систем релейной защиты,Формула изобретения1, Токовый источник питания, содержащий последовательно соединенные, по крайюв ней мере; один трансформатор тока и выпрямитель, к выходу которого подключены накопительный элемент, вывод для подключения нагрузки и соединенные параллельно между собой ограничитель напряжения и параметрический стабилизатор напряжения, а также вывод для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени установления напряжения ка720635 ыхад х ход 3 Составитель С, СнткоТехред К. ШуфричТираж 783ственного комитета СССобретений и открытий- 35, Раушскаи наб., д,г, Ужгород, ул. Проект орректор Г, Назароодпнсное тор Ю, Челюкано10240/45ЦИНИПИпо д113035, Мофилиал ППП Госуда елам и сква, Ж Патент аи,5налов питания нагрузки источника питания повышения КПД, а также улучшения весогабаритных характеристик, в него введены управляемый нелинейный элемент, неуправляемый нелинейный элемент и параллельная КС-цепочка, причем управляемый нелинейный элемент включен между свободным зажимом накопительного элемента и общей шиной источника, а его управляющий вход через последовательно соединенные указанные неуправляемый нелинейный элемент и КС-цепочку подключен к точке соединения выхода выпрямителя с выводом для подключения нагрузки и с накопительным элементом и через первый дополнительно введенный диод в обратном направлении - к общей шине источника.2, Токовый источник по п. 1, отличающийся тем, что параметрический стабилизатор напряжения выполнен на последовательно соединенной цепочке из резистора и стабилитрона, точка соединения которых через второй дополнительно введенный диод подключена к точке соединения накопительного элемента с управляемым нелинейным элементом, а в качестве накопительного эле/ 6мента использован конденсатор, положительная обкладка которого соединена с выводомдля подключения нагрузки, а отрицательная - через третий дополнительно введенный диод - к общей шине источника.3. Токовый источник по п. 1, отличающийся тем, что в качестве управляемогонелинейного элемента использован транзистор и-р-п типа проводимости, а в качественеуправляемого нелинейного элементастабилитрон, причем коллектор-эмиттерныйпереход указанного транзистора включенмежду накопительным элементом и общейшиной источника,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Могилевский Г. В. и др. Бесконтактный расцепитель максимального тока дляселективных автоматических выключателейпеременного тока., Труды ВНИИэлектроаппарат, М Энергия, 1970, с. 17 - 22, рис. 1.2, Комплектное устройство максимальнойтоковой защиты типов КМТ 3-50 и КМТ 3-400. -Техническое описание и инструкция поэксплуатации, 1973, ОЛХ 140,020, лист 12,рис. 1 и 2.