Устройство защиты нагрузки в цепи переменного тока

ОП ИСАЙ ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик и 1892556(61) Дополнительное к авт. свид-ву Заявлено 02.04.80 (2) 2903301/24 51) М,с присоединением заявки МН 02 Н еудерстееппые кемпте СССР лам пзебретенкк 3) Приорит Опубли к но 2312. 81. Бюллетень Лф 47 пп ле 53) УДК 621.3(54) УСТРОЙСТВО ЗАЦИТЫ НАГРУЗКИ В ЦЕПИПЕРЕМЕННОГО ТОКА вручи нител оиени сторас гораИзобретение относится к электро- технике и может быть использовано в разработках вторичных источников питания радиоэлектронной аппаратуры.Известно устройство для защиты электропотребителя от перенапряжений, содержащее пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, выполненный из двух параллельно включенных в противоположных направлениях пропускания тока тиристорах, подключенных непосредственно к клеммам потребителя Г 13.Однако .установленные в цепи питания предохранители (автоматы защиты) разрывают цепь питания при возникновении в ней короткого замыкания.Принцип работы этого устройства основан на создании при перенапряжении короткого замыкания тири ми, При этом предохранители ют, разрывая цепь питания, и, после восстановления нормального режима питания, потребитель остается отключенным. Для того цтобы подать напряжение к потребителю, необходимоую заменить сгоревший предохраь либо включить автомат защиты,что является недопустимым для бортовой аппаратуры,Наиболее близким по техническсущности к предлагаемому изобрет юявляется самовосстанавливающеесяустройство защиты нагрузки. В цепипеременного тока, которое содержитзамь 1 кающий контакт коммутатора, включенный Между первой входной клеммойи первой клеммой для подключения нагрузки, статический выключатель переменного тока, состоящий из двух силовых тиристоров, включенных встречно-параллельно друг другу, при этоманод первого силового тиристора соединен с катодом второго силового тыристора и второй клеммой для подключения нагрузки, катод первого силового тиристора соединен с анодом второго силового тирисяора и второйвходной клеммой, транзистор, коллектор которого соединен с управляющим электродом второго силового тиристора, эмиттер - с катодом перво 1-о диода и с одним из выводов первого конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом второго силового тиристора, анод первого диода через первый резистор соединен с первым выводом для подключения нагрузки и через второй резистор - с базой транзистора, стабилитрон и второй конденсатор 23Однако это устройство обладает низкой чувствительностью к изменению напряжения, что объясняется зависимостью порога срабатывания устройства защиты от окружающей температуры. Кроме того, для отключения силового тиристора применяются маломощные тиристоры, у которых величина тока управляющего электрода зависит от окружающей температуры.У маломощных тиристоров при снижении температуры окружающей среды от +25 до -60 С ток управляющего электрода, при котором открывается тиристор, увеличивается на 30-40 Ф, а с повышением окружающей температуры от 25 до 650 С - уменьшается на 25-303. По этой причине величина напряжения на нагрузке, при которой происходит срабатывание устройства защиты, меняется в широких пределах при изменении температуры окружающей среды.Целью изобретения является повышение чувствительности к изменению напряжения в диапазоне температур окружающей среды.Поставленная цель достигается тем, что в устройство защиты нагрузки в цепи переменного тока введены трансформатор, первая,.обмотка которого подключена между первым выводом для подключения нагрузки и второй входной клеммой, второй транзистор, коллектор которого соедц 4 ен с управляющим электродом первого силового тиристора, эмиттер - с катодом указанного тиристора и через второй конденсатор и третий резистор - с коллектором второго транзистора, вторая обмотка трансформатора одним выводом через второй диод соединена с точкой соединения второго конденсатора и третьего резистора, второй вывод второй обмотки трансформатора соединен со средней точкой третьей обмот 50 55 ченном параллельно потенциометру 25через балластный резистор 19, образуется опорное напряжение О 0 п, которое остается всегда постоянным независимо от напряжения сети. На переходе база-эмиттер транзистора 10происходит сравнение напряжений О иО , в результате чего на базе относительно эмиттера появляется наки и второй входной клеммой, выводытретьей обмотки соединены с анодами выпрямительных диодов, катоды которых соединены с выводами третьегоконденсатора и потенциометра, вторыевыводы которых соединены со второйвходной клеммой, третий транзистор,база которого соединена с движкомпотенциометра, коллектор через чет 10 вертый и пятый резисторы - к эмиттерувторого транзистора, база которогосоединена с общей точкой указанныхрезисторов,На чертеже представлена принципи 15 альная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит замыкающийконтакт 1 коммутатора, трансформатор2 с первой 3, второй 4 и третьей 5обмотками, выпрямительные диоды6 и 7, первый 8, второй 9 и третий10 транзисторы, первый 11 и второй12 силовые тиристоры, первый 13 ивторой 14 диоды, первый 15, второй16 и третий 17 конденсаторы, источник опорного напряжения, образованныйстабилитроном 18 и балластным резистором 19, первый 20, второй 21, третий 22, четвертый 23 и пятый 24 резисторы и потенциометр 25. Силовые тиристоры 11 и 12 составляют статический выключатель переменного тока,Устройство работает следующим образом,Исходный режим характеризуетсятем, что напряжение в цепи питания35имеет номинальное значение. На обмотках 4 и 5 трансформатора 2 такжеустановившиеся напряжения, Напряжение с обмотки 4, выпрямленное диодом14, через резистор 22 обеспечивает40ток управляющего электрода силовоготиристора 11, Тиристоры 11 и 12 открыты и на нагрузку подается напряжение сета. Напряжение с обмотки 5выпрямляется диодами 6 и 7 и поступает на потенциометр 25, с движкакоторого снимается напряжение О 1,меняющееся пропорционально изменениям сети и подается на базу транзистора 10. На стабилитроне 18, вклю6 892556 пряжение рассся-ласования полярность которого зависит от величины Оех Формула изобретения 40 45 5 О Ъэ =ООп -ОВХ (1)Порог срабатывания устройства защиты устанавливается потенциометром 25 поэтому при номинальном значении напряжения сети отрицательное напряжение Ох всегда меньше опорного напряжения Оо, Таким образом, на базе транзистора 10 при номинальном значении напряжения сети преобладает напряжение со знаком плюс, при этом транзисторы 9 и 1 О закрыты.Повышение входного напряжения до величины установленного порога срабатывания вызывает на движке потенциометра 25 пропорциональное увеличение напряжения Ох, в результате чего на базе транзистора 10 увеличивается отпирающее напряжение ОВ транзистор 10 открывается, а в базе транзистора 9 появляется ток, который открывает транзистор 9. Открытый транзистор 9 шунтирует управляющий электрод первого силового тиристора 11 на катод, Тиристор 11 закрывается после прохождения положительного полупериода. В следующий полупериод закрывается второй силовой тиристор 12. В закрытом состоянии тиристоры 11 и 12 находятся до тех пор пока напряжение сети не уменьшится до допустимого рабочего значения.Уход напряжения стабилитрона, отключение порога срабатывания от установленного значения, в зависимости от окружающей температуры в пределах от -60 до +60 С определяется по формуле Оол =("глохо) ст (2) где С - температура окружающейгпахсреды, равная -60 ССнормальная температураокружающей среды, при которой установлен порог срабатывания, равный 20 С;3.ст - температурный коэффициентнапряжения стабилизациидля маломощного стабилитрона, равный10 // С,Подставляя исходные данные в формулу (2), получим аО =0,8 а.Таким сбраэом, стабильность порога срабатывания составляет + 1. 5 о 15 2 о 25 зо Повышение чувствительности устройства защиты к изменению напряжения сети достигается за счет подключения порогового стабилитрона в схеме сравнения параллельно измеряемому напряжению. Полученный сигнал рассогласования управляет формирователем, который обеспечивает включение транзистора, шунтирующего управляющий электрод первого силового тиристора.Сравнительные испытания устройств защиты показали, что чувствительность к изменению напряжения сети в зависимости от окружающей температуры от -60 С до +60 С при применении изобретения может быть увеличена до 11, в то время, как известное устройство обладает низкой чувствительностью не менее 101.Высокая чувствительность устройства защиты позволяет разрабатывать вторичные источники питания без учета запасов на возможные перенапряжения, что снижает вес, уменьшает габариты и снижает стоимость аппаратуры без снижения надежности,Кроме того, преимущество изобретения заключается в повышении КПД за счет снижения потерь мощности в цепи управляющего электрода силового тиристора. Устройство защиты нагрузки в цепи переменного тока, содержащее замыкающий контакт коммутатора, включенный между первой входной клеммой и первой клеммой для подключения нагрузки,статический выключатель переменного тока, состоящий из двух силовых тиристоров, включенных встречно-параллельно друг другу, при этом анод первого силового тиристора соединен с катодом второго силового тиристора соединен с катодом второго силового тиристора и второй клеммой для подключения нагрузки, катод первого силового тиристора соединен с анодом второго силового тиристора и второй входной клеммой, транзистор, коллектор которого соединен с управляющим электродом второго силового тиристора, эмиттер - с катодом первого диода и с одним йз выводов первого конденсатора, второй вывод которого соединен с катодом второго силового тиристора,с 556 Составитель Е.финогеновгрышева Техред А. Савка Корректор Л,Оен Редакт 8 Тираж 6 НИИПИ Государст по делам изобр 13035, Москва,Подписноеного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д.4/5 ка лиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектна анод первого диода через первый резистор соединен с первым выводомдля подключения нагрузки и черезвторой резистор - с базой транзистора, стабилитрон и второй конденсатор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, цто,с целью повышения чувствительности вдиапазоне температур окружающей среды, в него введены трансформатор,первая обмотка которого подключена 0между первым выводом для подключениянагрузки и второй входной клеммой,второй транзистор, коллектор которого соединен с управляющим электродомпервого силового тиристора, эмиттерс катодом указанного тиристора и через второй конденсатор и третий резистор - с коллектором второго транзистора, вторая обмотка трансформатора одним выводом через второй диодсоединена с точкой соединения второгоконденсатора и третьего резистора,второй вывод второй обмотки трансформатора соединен со средней точкойтретьей обмотки и второй входнойклеммой, выводы третьей обмотки соединены с анодами выпрямительных диодов, катоды которых соединены с выводами третьего конденсатора и потенциометра, вторые выводы которых соединены со второй входной клеммой,третий транзистор, база которогосоединена с движком потенциометра,эмиттер - к источнику опорного напряжения на стабилитроне, коллектор через четвертый и пятый резисторы - кзмиттеру второго транзистора, базакоторого соединена с точкой соединения укаэанных резисторов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР В 630694, кл. Н 02 Н 3/20, 1976. 2. Патент США И 3553530,кл, 317-16, 1969