Способ контроля отклонения напряжения сети

(51) М. Кл.Гасударственный комитеСовета Министров СССРоо делам иаобретенийи открытии 1 Зо 5(088 53) УД Опубли ано 28.02,77, Бюллетень ЛЪ 8 ата опубликования описания 28.07.77 72) Авторы изобретения фьян(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИния на оле вытях наба явля- сигнала арийной 15 выход. грузки енсатою снипитания с т током 1 н 1 костп конд спечивающх ия на 10% 0 мсек. от н 10 100,1 5 1 2 ф едставляется реальньв ащенперяжени Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для обнаружения момента отклонения напряжения сети от номинального значения, в частности оно может применяться в вычислительной технике для сохранения информации в памяти электронной вычислительной машине (ЭВМ) при недопустимом снижении напряжения питающей сети.Известен способ контроля отклонепряжения сети, основанный на контрходного напряжения на выпрямите,грузки 1. Недостатком этого спосоется запаздывание индицирующегоотносительно момента наступления авситуации в питающей сети.Известен способ 12 контроля отклонения напряжения сети, заключающийся в сравнении выпрямленного напряжения с эталонным.Однако этот способ основан на определении 20 момента практически полного пропадания напряжения питающей сети. Причем определение этого момента происходит за время, не превышающее время полупериода кривой напряжения. 25Таким образом, при этом способе необходимы большие затраты времени для обнаружения отклонения сети.Цель изооретения - сокр времени обнаружения отклонения нап я сети. 30 Это достигается тем, что напряжение сети выпрямляют с числом тактов, большим числа тактов выпрямленпя на выпрямителях нагрузки, стабилизируют на максимально возможном уровне, после чего проводят сравнение,Основой способа является выбор наиболее эффективного принципа выпрямления напряжения сетиПри трехфазной питающей сети и трехфазных выпрямителях нагрузки недопустимо в устройствах, реализующих данный способ, использовать однофазное выпрямление, которое обязательно требует применения сглаживающих фильтров, что приводит к медленной реакции на аварийное отклонение напряжения сети. Рассмотрим следующий пПусть имеется источникным напряжением 0=5 в60 а. Определим величину ера выходного фильтра, обежение выходного напряженминального за время М=Очевидно60С= 01 У -что практически не прдля выполнения.1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 00 65 3Из приведенного примера видно, что основное направление в обеспечении сохранности информации в ЭВМ при аварийном снижении либо пропадании напряжения питающей сети должно состоять не в увеличении времени, в течение которого сохраняется в допустимых пределах выходное напряжение источника питания, а в максимальном сокращении времени реакции при заданном минимальном времени сохранения выходных напряжений источникоц питания в допустимых пределах.Приведенный пример показывает неэффективность применения однофазных выпрямителей со сглаживающими фильтрами для источников питания с низкими уровнями выходного напряжения и большими токами нагрузки. Действительно, фильтр должен обеспечивать сглаживание выпрямленного напряжения в течение нескольких полутактов, т. е. на время 10 мсек и более, что в случае больших токов и малых уровней напряжения требует неоправданно больших величин емкостей фильтра.Для источников питания с повышенными напряжениями и сравнительно небольшими величинами токов нагрузки, где применение однофазных выпрямителей технически оправдано, их сглаживающие фильтры являются достаточно эффективным средством для поддержания выходного напряжения источников питания на заданном уровне в течение определенного времени при аварийном снижении или пропадании напряжения питающей сети,Одно из основных средств в решении данной задачи выбор оптимальной схемы выпрямителя контрольного устройства.Прежде всего, число тактов выпрямления должно быть таким, чтобы исключить необходимость фильтра после выпрямителя, который замедляет формирование аварийного сигнала. Выпрямитель должен быть трехфазным. Следует отметить, что источники с однофазнымн выпрямителями по принципу своей работы требуют весьма инерционных сглаживающих фильтров выпрямленного напряжения,Таким образом, при устройстве контроля с трехфазным выпрямителем и однофазных источниках питания ЭВМ своевременность обнаружения отклонения напряжения достигается, главным образом, за счет запоминания напряжения питающей сети с помощью фильтра однофазного выпрямителя источника питания.При анализе эффективности использования различных вариантов многофазного выпрямления без сглаживающих фильтров следует исходить из величины расчетного времени реакции схемы выпрямления на различные аварийные режимы питающей сети. Под расчетным временем реакции понимается максимальная величина интервала времени между моментом наступления аварийного режима питающей сети, в частности снижения или пропадания одной или нескольких фаз питающего напряжения, и моментом, когда кривая выходного напряжения выпрямителя начинает отличаться от кривой, соответствующей неаварийному состоянию питающей сети. Анализ показывает, что расчетное время Мр определяется следующим образом:4 - Е - иХ,где , - частота пульсации выпрямленного напряжения;1 - число фаз, одновременно используемых при формировании кривой выходного напряжения;и - число аварийно пропадающих (снижающихся) фаз.Величина Л 1 р, характеризующая выпрямленне, осуществляемое при предложенном способе, должна быть не болыне, чем для любого выпрямителя нагрузки.В таблице приведены величины Л 1 р для различных трехфазных схем выпрямления.Примеры вычисления величины Лгр, для схемы 2 (,=150 тц, 1=2) при пропадании напряжения одной фазы (и=1) имеемМр -- 6,6 10- сек,4 - 2 - 1150а при пропадании двух фаз (и=2)=О,4 - 2 - 2 150 Используя таблицу значений Л 1 р можно правильно выбрать необходимый принцип выпрямления,На чертеже представлен конкретный пример электрической схемы устройства, реализующе. го предложенный способ.Устройство содержит транзисторы 1 - , диоды 8 - 16, стабилитроны 17 - 20, конденсаторы 21 - 25, резисторы 26 - 47, обмотки трансформатора 48,49 и 50.Переменные напряжения с вторичных обмоток трансформаторов 48, 49 и 50 выпрямляются выпрямителем на диодах 8 - 13 и стабилизируются компенсационным стабилизатором на элементах 26 - 30; 21, 22, 23; 14, 17; 1, 2. Потенциометр 29 служит для настройки стабилизатора с целью получения пульсации на его выходе при снижении выходного напряжения выпрямителя до уровня, соответствующего аварийному значению напряжения сети. Выходное напряжение стабилизатора подается на один из входов триггера, собранного на элементах 36, 44, 46, 15, 5 и 7. На второй вход этого триггера с движка резистора 38 поступает опорное напряжение от параметрического стабилизатора, собранного на элементах 33, 37, 38, 39, 18 и 19, Формирователь аварийного сигнала выполнен на элементах 31, 32, 34, 35, 40 - 43, 45, 47, 16, 20. Транзисторы 3, 4, 6 представляют собой релейный усилитель. Аварийный сигнал формируется на стабилитроне 20. Резистор 47 предназначен для согласования с волновым сопротивлением линии.Конденсатор 21 предусмотрен для повышения устойчивости работы стабилизатора, конденсатор 22 - для повышения чувствительодной фазы двух фаз трех фаз 6,6 13,3 Схемаарионов Схема Ларионова=3 3,3 6,Г со средней точкоц и нулем 1=1 со средней точкой и нулем =2Номер схемы Л Схемаарионова Л Л М для различных аварийных режимов (10 з сек) при пропаданииности схемы, шунтируя резистор 28 на частоте пульсации. Диод 14 является термостабплизатором выходного напряжения. Конденсатор 23 создает задержку работы схемы примерно на 60 - 80 1 О - б сек. Конденсатор 24 служит филь. тром источника питания +27 в, Конденсатор 25 используется для уменьшения скорости повышения напряжения на выходе источника опорного напряжения при включении источника питания +27 в, что предотвращает ложные срабатывания схемы при ее включении,Диоды 16, 15 создают отрицательное смещение транзисторов 4 и 5.Устройство работает следующим образом.Прп номинальном напряжении сети напряжения на эмиттере транзистора 7 больше напряжения на его базе. Транзистор 7 закрыт, следовательно, закрыт и транзистор 5. В случае аварийного снижения напряжения сети повышаются пульсации на выходе стабилизатора. При этом напряжение на эмиттере транзистора 7 становится ниже напряжения на его оазе и транзистор открывается, Начинает протекать базовый ток транзистора 5, который открывается и своим коллекторным током поддерживает транзистор 7 в открытом состоянии, т. е, в схеме имеется положительная ооратная связь,При открывании транзисторов 5 и 7 напряжение на эмиттере транзистора 3 скачком увеличивается, он отпирается. Транзистор 4 также отпирается, а транзистор 6 запирается. В результате ток резистора 45, протекавший до этого через транзистор 6, начинает проходить через стабплитрон 20, формируя аварийныи сигнал.Испытания показали, что максимальнаядлительность задержки между моментом на чала отклонения напряжения сети и моментомвыдачи аварийного сигнала не превышает 80 1 О -сек, что намного меньше длительности задеряки прп обнаружении ОтклОненпя напряжения сети с использованием известно го способа,Формула изобретения15Способ контроля отклонения напряжениясети, заключающийся в сравнении выпрямленного напряжения с эталонным, отличаюц и й с я тем, что, с целью сокращения време 20 нп обнаружения отклонения напряжения сети,напряжение сети выпрямляют с числом тактов, большим числа тактов выпрямления навыпрямителях нагрузки, стабилизируют намаксимально возможном уровне, после чего25 производят сравнение,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Щербаков О, К, Электропитание электронных вычислительных машин, Сборник Вы 30 числительная техника и ее применение. Подред. С. Л. Лебедева. М. - -Л., Госэпергоиздат,1959, с. 27 - 32.2 ЛНТ. св.363978, кл. 6 061 11/00, 9/18,1969 (прототип),. АрешевГладкова ставит Хмел Грузова Редак орректо Педпис Заказ 1898/ ЦТипография, ир. Сапунова, 2 Изд. М 383И Государственного комитета по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раун Тираж 1109Совета Министров ССоткрытийкая наб., д. 4/5