Устройство для защиты электроустановки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСНОМУ ора, кажсоответ- фивы -р-л- иочкойчем общая щих резис- транзис- введенные из выворона,к эми ОСУДАРСТВЕННВЙ КОМИТЕТ СССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИ(72) С.Х.Ахметзянов и В.И.Антонов (71) Чебоксарский электроаппаратный завод и Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова (53) 621.316.925(088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 915156, кл. Н 02 Н 3/08, 1979.2. Авторское свидетельство СССР Р 803069, кл. Н 02 Н 3/00, 198 1. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЗЛЕКТРОУСТАНОВКИ, содержащее измерительный блок, электромагнитное реле с двумя полуобмотками, зашунтированными стабилитронами, первые два П-р-и- и р-п-р-транзистора, эмиттеры которых соединены соответственно с катодом и анодом основного стабилитрона, базы через смещающие резисторы - с выходом измерительного блокаи полюсами источника питания, а кол" лекторы - соответственно с катодом одного и анодом другого разделительных диодов, вторые два о-р и .р-п-р-транзистора, между базами и эмиттерами которых включены диоды, четыре балластных резистора, каждые два из которых соединены между собой последовательно и подключены к соответствующим полюсам источника питания, о т л и ч а ю ц е е с я тем,.,ЯО.1138 0 А Фа) Н 02 Н 3/00; Н 01 Н 83/16.,что, с целью повьппения надежности путем снижения времени возврата устройства, первый п -р-и- и второй р-о-р-транзисторы включены последовательно с балластными резисторами, коллекторы первого р-и-р- и второго -р-и-транзисторов через полуобмотки реле подключены к общей точке соответствующей пары балластных резисторов, причем эмиттеры вторых и-р-пи р-и-р-транзисторов подключены соответственно к катоду и аноду основного стабилитрона, а база каждого из них соединена через вновь введенный токо- задающий резистор с соответствующимФ упомянутым разделительным диодом. 192. Устройство па п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения потребления электроэнергии, в него дополнительно введены два стабилитрона, четыре разделительных дио- Я да и два токозадающих резис дый иэ которых включен межд ствующей базой первых двух р-и-р-транзисторов и общей смещающих их резисторов, пр точка смещающих и токозадаю торов каждого из однотипныхМторов соединена через вновь ,разделительные диады с одни дов дополнительного стабили подключенного вторым вывода терам упомянутьк транзистор11388Изобретение относится к электро- г технике и может быть использовано в качестве исполнительных органов реле тока и напряжения, реле направления мощности н т.д, 5Известно устройство для защиты электроустановки, выходной каскад ко-, торого содержит электромагнитное реле, включенное последовательно с транзистором типа р-р-и; стабилитрон, 1 О подключеннья к положительному полюсу источника питания через первые два, а к отрицательному полюсу через третий балластные резисторы, и измерительный блок 13. 15После срабатывания устройства его потребление значительно возрастает и, кроме того, нарушается электрическая симметрия выходного сигнала, Зто приводит к понижению помехоустойчи вости устройства в целом. Известно устройство для защиты электроустановок, выходной каскад ко" торого содержит первые два й-р-и и р-и-р-транзистора эмнттеры которых подсоединены соответственно к катоду и аноду основного стабилитрона, коллекторы - соответственно к катоду первого и аноду второго разделительных диодов .а базы через первые два смещающих резистора подсоединены к выходу измерительного блока и через .вторые два смещающих резистора -, соответственно к положительному и от 35 рицательному полюсам источника питания, четыре балластных резистора, первый и четвертый из которых подключены соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника) ййтания вторые два и-р-п- и р-п-р-" транзистора и электромагнитное реле с двумя полуобмотками, зашунтированными стабилитроном 23.Однако выходной каскад известного 45 устройства обеспечивает лишь неизменность величины нагрузки, оказываемой им на источник питанйя. Хотя потребление устройства в этом случае определяется потреблением измерительного 50 блока, но в условиях эксплуатации, сопровождающейся широким изменением .напряжения источника питания, оно остается значительным. Другой недоста- , ток устройства заключается в том,что р 5 возврат электромагнитного реле дости" гается шунтированием его обмотки открытым транзистором, вследствие чего Оего время возврата недопустимо велико эЦелью изобретения являетс повыше"щт ние надежности путем снижения времени возврата устройства и снижение потребления лектроэнергии.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для защиты электроустановки, содержащем измерительный блок, электромагнитное реле с двумя полуобмотками, зашунтированными стабилитронами, первые два п-р-п- и р-п-р-транзистора, эмиттеры которых соединены соответственно с катодом и анодом основного стабилитрона,базы через смещающие резисторы - с выходом измерительного блока и полюсами источника питания, а коллекторы- соответственно с катодом одного и анодом другого разделительных диодов, вторые два о-р-и- и р-и-ртранзистора, между базами и эмиттерами которых включены диоды, четырес балластных резистора, каждые два из которых соединены между собой последовательно и подключены к соответствующим полюсам источника питания, первый и-р-и- и второй Р -п-р-транзисторы включены последовательно с балластными резисторами, коллекторы .первого р-и-р- и второго и-р-и -тран" зисторов через полуобмотки реле подключены к общей точке соответствующей пары балластных резисторов, причем эмиттеры вторых и-р-и- ир-и-р-транзисторов подключены соот-. ветственно к катоду и аноду основного стабилитрона, а база каждого из них соединена через вновь введенныйтокозадающнй резистор с соответствующим рАзделительным диодом.Кроме того, в устройство дополнительно введены два стабилитрона, четыре разделительных диода и два токозадающих резистора, каждый иэ которых включен между соответствующей базой первых двух и-р-и- и-и-р-транзисторов и общей точкойсмещающих их резисторов, причем общаяточка смещающих и токозадающих резис торовкаждого из однотипных транзисторов соединена через вновь введенные разделительные диоды с однимиз выводов дополнительного стабилитрона, подключенного вторым выводом к эмиттерам транзисторов.Благодаря последнему ток, потребляемый устройством, поддерживаетсязисторов выполнены на резисторах 30-33.В условиях эксплуатапии напряжение источника питания может изменяться в широких пределах (например, снижение напряжения аккумуляторной батареи при ее рабочем разряде). Правильная работа измерительного блока 1 в указанных условиях обеспечивается надлежащим выбором режима стабилитрона 8. Это достигается тем, что сопро- тивление балластных резисторов 15 и 18 выбирается из условия работы устройства при минимально возможномуровне напряжения источника питания, Одновременно с этим сопротивления резисторов 30-33 рассчитываются таким образом, чтобы в условиях с минимальным напряжением питания транзисторы 6 13, 14 работали в ключевом режиме. Поэтому при минимальном напряжении питании диоды 22- 25 закрыты и работу устройства можно рассматривать без учета их влияния.Примем в качестве блока 1 измерительный орган тока. Если контролируемый ток на входе блока 1 недостаточ" но велик, потенциал выхода близок к потенциалу катода основного стабилитрона 8, При этом каждый из .транзисторов 6 и 14 открыт током, протекающим по соответствующему смещающему резистору 30 и 33, соединяющему его базу с одним из полюсов источника 19 питания. Так как ток смещения транзистора 13 в этом случае полностью отводится в коллекторную цепь транзистора 6, а потенциал базы транзистора 7 оказывается выше, чем потенциал его эмиттера, то они оба закрыты, и полуобмотки 2 и 3 реле отключены от источника питания. Потребляемый устройством ток в основном протекает по цепи, содержащейпервые два балластных резистора 15 и16, первый транзистор 6, измерительный блок 1, второй транзистор 14 идва балластных резистора 7 и 18.В сущности указанный ток необходимлишь для сохранения работоспособностиизмерительного блока 1, поэтому егоуровень полностью определяется по-,треблениемблока 1,При срабатывании устройства потен-,циал выхода измерительного блока 1скачком понижается до потенциала анода основного стабилитрона 8. Это приводит к перераспределению потенциалов 3 1138870практически неизменным при изменениинапряжения источника питания.На чертеже изображена принципиальная схема устройства.Устройство для защиты электроустановки содержит измерительный блок1, электромагнитное реле с двумя по-,луобмотками 2-и 3, зашунтированнымистабилитронами 4 и 5, первые дваи-Р-и- и р-и-р-транзистора 6 и 7, 1 Оэмиттеры которых соединены соответственно с катодом и анодом основного стабилитрона 8, а их базы черезсмещающие резисторы 9 и 10 - с выхо-дом измерительного блока 1, а кол,лекторы - соответственно с катодом и;анодом разделительных диодов 11 и12, вторые два Р-р-,ь- и р-о-р-транзистора 13 и 14, эмиттеры которыхсоединены соответственно с катодом и 20анодом основного стабилитрона 8, четыре балластных резистора 15, 18,каждые два из которых соединены между собой последовательно и подключенык соответствующим полюсам источника 2519 питания, дополнительные два етабилитрона 20 и 21, четыре разделительньюс диода 22-25 и четыре токозадающих резистора 26-29Первый 6 и второй 14 транзисторы 30включены последовательно с парамибалластных резисторов 15, 16 и 1,18 соответственно. Коллекторы первого 7 р-о-р- и второго 13 11-р-ь-транзисторов через полуобмотки 3 и 2 ре- З 5ле подсоединены к общим точкам соответствующих пар балластных резисторов 17, 18 и 15,16. Базы каждого извторых транзисторов 13 и 14 соединены токозадающими резисторами 28 и 29 40с соответствующими разделительнымидиодами 11 и 12. Токозадающие резисторы 26 и 27 включены между соответ ствующей базой первых двух Ь-р-ь- и,р-о-р-транзисторов 6 и 7 и общей точ кой смещающих их резисторов. Общаяточка смещающих и токозадающих резисторов .о"р-о-транзисторов 6 и 13 сое-динена разделительными диодами 23 и22 с дополнительным стабилитроном 20,50а общая точка транзисторов 7 и 14разделительными диодами 24 и 25 - сдополнительным стабилитроном 21. Вторые выводы дополнительных стабилитронов 20 и 21 подключены соответст-,55венно к эмнттерам й-р-и-транзисторов6 и 13 и р-д-р-транзисторов 7 и 14соответственно. Цепи смещения тран 1338870в .схеме устройства. В результате транзистор 6 закроется, вызывая тем самым отпирание транзистора 13. Аналогично ведут себя и транзисторы нижней половины схемы устройства: отпи рается транзистор 7 и запирается транзистор 14. Обе полуобмотки 2 и 3 реле оказываются под напряжением, реле быстро срабатывает.Основная часть тока, потребляемо го устройством, протекает в этом случае по цепи, состоящей из балластного резистора 15, первой полуобмотки 2 реле, транзистора 13, измерительного органа 1 (и стабилитрона 8), 15 транзистора 7, второй полуобмотки 3 реле 3 и балластного резистора 18. Очевидно, что его величина должна быть достаточной для поддержания работоспособности измерительного органа 20 1 и приведения в действие реле. Так как указанные органы в устройстве включены последовательно, то уровень этого тока принимается равным большему из токов срабатывания реле и потребления измерительным органом 1. Потребляемая устройством мощность в обоих режимах (до и после срабатывания) одинакова, если активное сопротивление полуобмоток .2 и 3 реле. равно сопротивлению балластных резис" торов 16 и 17 соответственно. Следовательно ппедлагаемое устройство не уступает известному по потреблению 35 и при отсутствии стабилитронов 20 и 21, так как обеспечивается при этом неизменность нагрузки на источник питания. При этом предлагаемое устройство обладает новым положительным.40 качеством - время его возврата значительно ниже.В известном устройстве возврат реле осуществляется шунтированием каждой из его полуобмоток открытым транзистором, в связи с чем запасенная в них энергия Расходуется медленно, Поэтому время возврата реле и всего устройства в целЬм недопустимо велико, Устранение этого недостатка в, 5 О предлагаемом устройстве достигнуто тем, что при нарушении условия его срабатывания полуобмотки 2 и 3 реле полностью отключаются от источника питания с помощью транзисторов 7 и 55 13, и в цепь их разряда вносятся стабилитроны 4 и 5. Ток разряда в полу- обмотках 2 и 3 реле интенсивно убывает, причем тем быстрее чем выше напряжение стабилизации стабилитронов.Так как устройство рассчитывается с учетом режима с минимальным напряжением питания, то его потребление при номинальном питании недопустимо велико.С целью уменьшения потребления электроэнергии при работе с источником питания с изменяющимся со временем эксплуатации напряжением в устройство введены дополнительно два стабилнтрона 20 и 21, четыре разделительных диода 22-25 и четыре токозадающих резистора 26-29. Они вступают в работу при напряжении питания, которое выше минимального допустимого для устройства.Благодаря введенным элементам потребляемый устройством ток поддерживается неизменным на уровне, необходимом лишь для нормальной работы измерительного блока 1 или срабатывания электромагнитного реле с полуоб" мотками 2 и 3 в широком диапазоне изменения напряжения источника 19 питания.Устройство в этом случае может находиться в двух состояниях. Первое из них наступает на нижней границе изменения напряжения источника 19 питания, когда все транзисторы 6 и 14, 7 и 13 работают в ключевом режиме, а стабилитроны 20 и 21 не вступили в режим стабилизации, Работа устройства в этом состоянии рассмотрена выше.Второе состояние устройство обретает при повышении напряжения питания, когда напряжения на стабилитронах 20 и 21 достигают напряжения стабилизации. Отличие в работе устройства в этом случае заключается лишь в том, что в цепь основного тока включается своеобразный стабилизатор тока. При срабатывании устройства его роль играет транзистор 13 (его ток базы поддерживается неизменным с помощью стабилитрона 20 и резистора 28), в противном случае - транзистор 14, а также стабилитрон 21 и резистор 29,Поэтому изменение напряжения питания практически не вызывает изменения потребляемого устройством тока. Незначительное увеличение потребления устройства при повышении напряжения объясняется увеличением тока смещения транзисторных каскадов.7 1138870 8Диоды 22-25 предназначены для раз- Таким образом, достигается повышениевязывания цепей смещения. транзисторов технического совершенства устройстваби 13, 7 и 14. защиты и снижение потребляемой мощности,Составитель Т.Щеголькова Редактор А.Шишкина Техред И.АстапошКорректор С.ШекмарТираж 620Государственного келам изобретений иосква, Ж, Раушс Подпимитета СССРоткрытийая наб., д.4