Устройство для защиты электропотребителя от перенапряжений питающей сети

72) Авторы изобретеиия Михалко екелис и 7) Заявит(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ2 пр из но сущноск предзащитыразовадержащ питани диоде рого с пями у входу подклю их 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, либоедохранители, включенные в каждуюлиний двухпроводной сети, встреч-параллельные тиристоры, шунтирующие нагрузку, и чувствительное устройство, соединенное с сетью и со входом встречно-параллельных тиристоров 1.Подобные устройства защиты, вызывающие отключенное состояние электро- потребителя при наличии аварийного сигнала, сохраняющееся и после снятия аварийного сигнала, как правило, либо имеют недопустимое запаздывание, либо недостаточно защищены от воздействия помех, т,е. надежностьработы невысока. Известно также устройство защитымагнито-транзисторного преобразователя от перенапряжений, содержащеетуннельный диод и конденсатор, включенные параллельно переходу база - ф эмиттер транзистора защиты, базакоторого соединена дополнительнос зажимом источника питания 2).Недостатком этого устройстватакже является невысокая надежность 0его работы. более близким по технической ти и достигаемым результатам лагаемому является устройство магнито-транзисторного преобтеля от перенапряжений, соее подключенный к источнику я и выполненный на туннельном реагирующий орган, выход кото оединен с исполнительными це" стройства, а к дополнительному через дифференцирующую цепочку чен выход генератора импульсов3 92 который соединен с зажимом истоцника питания,3.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 туннельного диода в составе надежных устройств защиты электропотребителей переменного тока требует применения дополнительных фильтрующих устройств, а также развязывающих вентилей.Цель изобретения - повышение надежности работы на переменном токе и упрощения конструкции.Поставленная цель, достигается тем, что в устройстве для защиты электропотребителя от перенапряжения питающей сети, содержащее пороговый элемент в виде туннельного диода, оба вывода которого подключены ко входному транзистору исполнительного блока 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 иэ согласно включенных диода и туннельного диода шунтирована вновь введенным диодом, включенным в обратном направлении, а между точкой соединения обоих резисторов и внешним выводом туннельного диода подключен конденсатор,( в,",)У= ЩСЩМСг =ОК 1грр= г 1 35 при 4783 4 дом питающей сети 6. Тонка соединения резисторов 2 и 3 соединена с конденсатором 7, второй вывод кОторого соединен с внешним выводом туннельного диода 5. Последовательно соединенные диод 4 и туннельный диод 5 шунтированы диодом 8, включенным в обратном направлении относительно диода 4, а оба вывода туннельного диода 5 под ключены к входному транзистору 9 исполнительного блока.Для изложения принципа работы введем дополнительные обозначения: Йг, К - сопротивления резисторов 15 2 и 3 соответственно, С 7 -емкость конденсатора 7; Ос - напряжение питающей сети, прикладываемое к зажимам 1 и 6; О - падение напряжения на конденсаторе 7; 0" и- соответственно падение напряжения на туннельном диоде и протекающий через него ток, Обозначение напряжений и токов относится к фиг, 2.Устройство работает следующим оби разом.Пусть напряжение питающей сети, прикладываемое к зажимам 1 и 6, рав-. но Ос =О э 1 пм, где О - амплитудное значение напряжения.Напряжение на конденсаторе 7 при этом будет равно:ИеОр эмап (й-У)пНа фиг. 1 изображена электрическая схема устройства; на фиг, 2кривые напряжений и токов, поясняющие работу схемы.Устройство содержит фазный (нулевой) провод 1 питающей сети, резисторы 2 и 3, диод 4, туннельныйдиод 5, нулевой (фазный) провод6 питающей сети, конденсатор 7, диод8, входной транзистор 9 исполнительного узла. Вариант устройства,реагирующий на отрицательную полуволну напряжения питающей сети содержит резисторы 10.и 11, вентиль12, туннельный диод 13, входнойтранзистор 14 исполнительного узла,вентиль 15 и конденсатор 16,К фазному либо нулевому проводупитающей сети 1 подключен резистор2, с которым последовательно соединены резистор 3, диод 4 и туннельный диод 5, внешний вывод которогосоединен с нулевым либо фазным провогде , г - моменты времени, изображенные на фиг. 2;емкость конденсатора, ао Учитывая, цто падением напряжения на цепочке из вентилей 4, 8 итуннельного диода 5 можно пренебречь,ток через туннельный диод 5 ра- вен ае(им- У)=Л Ми(шк-у)2 При достижении амплитудой тока 1 ИЗ У 50 ного 5 в сонап ива тор ины тока переклюдиода 5 последнитояние с высокимяжение 01 на фигвключение входн9 исполнительног92476 10 и;и,)либо как интегрирующая цепь с постоянной времениИрРю 20фР Тем самым осуществляется подавление помех и обеспечение необходимой помехоэащищенности данного устройства, защиты. При спадании кривой напряже ния Ос до нуля имеет место соответствующее уменьшение текущего значения тока 15 . При достижении имвеличины, соответствующей обратномупереключению туннельного диода 5,последний в момент времени 5 на фиг. 2 переходит в состояние с низким потенциалом.Тем самым осуществляется возврат35 устройства в нормальное состояние. При исчезновении аварийного перенапряжения питающей сети дальнейших переключений туннельного диода и устройства защиты в целом не проис 40ходит.Устройство, изображенное на фиг, 1 сплошными линиями, реагирует на положительную полуволну напряжения питаю щей сети. При необходимости контроля45 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 ре 50 зистор 11, диод 12 и туннельный диод 13, внешний вывод 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 соедиУстройство для защиты электропотребигеля от перенапряжения питающей сети, содержащее пороговый элемент в виде туннельного диода, оба вывода 55.которого подключены к входному транзистору исполнительного блока, два резистора, диод и конденсатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с ройства, Очевидно переключение ,туннельного диода 5 происходит в момент времениТаким образом, данное устройство осуществляет контроль амплитудного значения .напряжения питающей сети, так как Ъ =О. Если на кривую напряжения питающей сети накладываются дополнительные отклонения, например, в виде высокочастотных помех с частотой Оул, то/ данное устройство работает как фильтр нижних частот с коэффициентом фильтрации 3 6ненные диод 12 и туннельный диод .13 шунтированы диодом 15, а оба вывода туннельного диода 13 подключены к входному транзистору 14 исполнительного блока устройства.Как видно из фиг. 1, :диоды 12, 15 и туннельный диод 13 включены в обратной полярности относительно вентилей 4, 8 и туннельного диода 5 соответственно. Такое включение и обеспечивает работу правой ветви при отрицательной полуволне напряжения питающей сети.Используя данный принцип, можно осуществить защиту всех фаз трехфазной сети.Введение дополнительного КС-фильт ра из резистора 2 и конденсатора 7, а также вторично включенных вентилей 4 и 8 позволяет расширить по сравнению с прототипом сферу применения реагирующего органа на туннельном диоде, использовав его в устройстве защиты на переменном токе. При этом обеспечена необходимая помехозащищенность устройства, простота его расчета при проектировании, а также легкость и стабильность настройки его образцов.Устройство реагирует на амплитудное значение напряжения питающей сети, что чрезвычайно важно, так как приведенная величина амплитудного значения является максимальным текущим значением входного рабочего напряжения для различных типов ВИП, а т.ч. ВИП с бестрансформаторным входом.Применение встречно включенных вентилей позволяет на переменном токе существенно упростить схему устройства по сравнению с прототипом, исключив из нее генератор импульсов с дифференцирующей цепочкой, необходимой для обеспечения периодического переключения устройства Защиты в неаварийное состояние. Формула изобретения7 924783 8 целью повышения надежности работы на юх резисторов и внешним выводом тунпеременном токе и упрощения конструк- нельного диода подключен конденсатор. ции, между фазным и нулевым проводами Источники информации, питающей сети последовательно вклю- принятые во внимание при экспертизе чены упомянутые два резистора, диод з 1, Авторское свидетельство СССР и туннельный диод, включенные соглас- Ю 630695, кл, Н 02 Н 3/20, 1979.но, причем цепь из согласно-включен-.ных диода и туннельного диода шунти. Авторское свидетельство СССР рована дополнительно введенным дио 603046, кл. Н 02 Н 7/10, 1978.дом, включенным в обратном направ в 3 Авторское свидетельство СССР ленин, .а между точкой соединения обо- У 641581, кл, Н 02 Н 7/10, 1979. иг,аказ 2832/ ираж 670 Подписи ВНИИ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн