Система питания с защитой

.8)ельство СССР 1/569, 1984 ство СССР 1/569) 1985 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ С ЗАЩИ (57) Изобретение относитс ротехнике и предназначено ропитания радиоэлектронно ры. Цель изобретения - по дежности путем расширения ных возможностей защиты. блок 2 введены датчик 4 т 5 контроля фаз, формирова чик 7 напряжения с формир я электдля злектй аппаратувышение на- функциональВ защитный ока, датчик тель 6, датователем им418677 О Пульсов, блок 8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, блок 9 задания времени отключения при перегрузке по току, счетчик 10 срабатываний, формирователь11 уровней выходных сигналов, к.поч12 управления силовым реле, узел 13эапирания ключа, Формирователь 14общего сигнала "Отказ", источник 15опорного напряжения, реле 16 и вывоДы для подключения вспомогательного Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.Цель изобретения - повышение на дежности путем расширения Функциональных возможностей защиты (повышения чувствительности датчика, упрощения и обеспечения выдачи четырех Видов информации об отказе).На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на Фиг, 2 - датчик тока; на фиг. 3 - формирователь уровней выходных сигналов.Система питания с защитой содер,5 жит силовой трансформатор 1, защитный блок 2 и индикаторный блок 3, причем защитный блок 2 содержит датчики 4 тока, датчики 5 контроля Фаз, формирователь 6, датчик 7 напряже 20 ния с формирователем импульсов, блок 8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, блок 9 задания времени отключения при пе 25 регрузке по току, счетчик 10 срабатываний, Формирователь 11 уровней выходных сигналов, ключ управления реле 12, узел запирания ключа 13, формирователь 14 общего сигнала отказа,30 источник 15 опорного напряжения, реле 16 и выводы для подключения вспомогательного источника, причем реле 16 своими контактами включено между выводами для подключения трехфазного входного напряжения и выводами первичных обмоток силового трансформатора 1, другие выводы которых через датчик 4 тока объединены и подключены к входу датчика 5 контроля фаз, выход источника. Если неисправность пропалав течение заданного времейи, то защитный блок 2 автоматически восстанавливает рабочий режим. Отсутствуетвозможность подключить питание безвключения защитного блока 2, Последний Формирует сигналы от отключениивыходного напряжения от заданных пределов, об отсутствии одной из фазпитающего напряжения, о перегрузке потоку, 2 з,п, ф-лы, 3 ил. 2которого соединен с входом формирователя 6 и входом формирователя 14 общего сигнала отказа, выход Формирователя 6 соединен с первым входом формирователя 11 уровня выходных сигналов, выход датчика 4 тока соединен с первым входом блока 9 задания време-. ни отключения при перегрузке, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входу счетчика 10 срабатываний и первому входу узла эапирания ключа 13, первый выход счетчика 10 срабатываний подключен к второму входу Формирователя 11 уровней выходных сигналов, а вторым входом узла запирания ключа 13 - к второму входу формирователя 14 общего сигнала отказа, выходные обмотки силового трансформатора 1 связаны с выходными выводами и первым входом датчика 7 напряжения с формирователем импульсов, выход которого соединен с первым входом блока 8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, первый выход которого соединен с соответствующим входом формирователя 11 уровня выходных сигналова другой - с соответствующими входами узла запирания ключа 13 и Формирователя 14 общего сигнала отказа, выход последнего соединен с соответствующим входом формирователя 11 уровней выходных сигналов, выход узла запирания ключа 13 соединен с входом ключа управления реле 12, выход которого через обмотку реле 16 соединен с вь 1- водом для подключения плюсового вывода питания вспомогательного источника, который также соединен с входом10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 источника 15 опорного напряжения, выходы которого подключены к соответствующим входам датчика 4 тока, датчика 7 напряжения с формирователем импульсов, блока 8 сравнения времени отклонения. напряжения от заданного уровня, блока 9 задания времени отключения при перегрузке по току и формировате,ля 11 уровней выходных сигналов, кроме этого, датчик 4 тока содержит трансформатор 17 тока, первичные обмотки которого соединены с входом датчика 4 тока, а вьмодные - с входом выпрямителя 18, выход которого подключен к первому .делителю 19 напряжения, выход которого подключен к неинвертирующему входу компаратора 20, параллельно которому включен конденсатор 21, инвертирующий вход компаратора 20 подключен к выходу второго делителя 22 напряжения, вход которого соединен с соответствукцим входом датчика 4 тока, связанным с выходом источника опорного напряжения, и через первый резистор 23 соединен с выходом компаратора, который через последовательно соединенные диод 24 и второй резистор 25 подключен к неинвертирующему входу компаратора 20, кроме того, формирователь 11 уровней выходных сигналов выполнен на четырех транзисторах 26-29 и четырех ограничительных резисторах 30-33, причем базы и коллекторы транзисторов подключены к соответствующим входам и вьмодам формирователя уровней выходных сигналов, а ограничительные резисторы подключены к выводу для подключения источника опорного направления и коллектору соответствующего транзистора.Устройство работает следующим образом.Включение системы осуществляется при подключении вспомогательного источника. При этом через ключ управления реле 12 подается питание на реле 26, которое своими контактами подключает входом трехфазное напряжение на первичные обмотки трансфор. матора 1, которые соединены в звезду через трансформатор 17 тока датчика 4 тока. В нормальном режиме работы защитный блок 2 и реле 16 не оказывают влияния на работу системыЗащитный блок 2 обеспечивает . контроль напряжения на нагрузке с выдачей сигнала о отклонении напряжения на нагрузке в эаданньм пределах,отключение питающего напряжения отсистемы питания в случае, если напряжение на нагрузке отклонилось от заданных пределов на время, превышающее заданное, При отключении системыпитания иэ-за вьмода напряжения нанагрузке иэ заданных пределов защитный блок 2 выдает общий сигнал "От"каэ" и сигнал о том, что отключениесистемы питания произошпо по причине отклонения напряжения на нагрузкеот заданных пределов в течение времени, превышающего заданное. Защитный блок 2 осуществляет также контроль тока первичных обмоток силовоготрансформатора 1, отключение питающего напряжения от системы питанияна заданное время в случае, если токпервичных обмоток силового,трансформатора 1 превышает заданное значение, автоматическое пробное включение через заданное время питающегонапряжения после его выключения, вызванного превышенным током.первичньмобмоток трансформатора заданного значения, счет пробных включений питаю-;щего напряжения после перегрузок потоку, полное отключение питающего напряжения от системы питания после заданного количества пробных включений и выдачу общего сигнала "Отказ", а также сигнала о том, что отключение системы питания произошло по причине перегрузки по току первичных обмоток трансформатораКроме того, блоком 2 осуществляется контроль наличия напряжения всех трех фаз питающего напряжения, выдачу общего сигнала "Отказ" и сигнала об отсутствии однойиз фаз питающего напряжения при пропадании напряжения в любой фазе.Напряжение с нагрузки поступает . в датчик 7 напряжения с формирователем импульсов. В этом блоке напряжение нагрузки сравнивается с напряжением источника 15 опорного напряжения. В случае отклонения напряженияна нагрузке от заданных пределов формируется сигнал, поступающий в блок8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов. Если длительность отклонения напряжения нанагрузке от заданных .пределов превьгшает заданную длительность опорногоимпульса блока 8, с его выхода сигнал через узел запирания ключа 13 по-, 1 ч 18677ступает ца ключ управления силовымреле 12, Ключ 13 закрывается, и реле16 отключает питающее напряжение отсистемы питания. Если длительность5отклонения напряжения ца нагрузке отзаданных пределов меньше длительности опорного импульса блока 8, сигнал,на его выходе не появляется и отклю -:чеция системы не происходит. Выходной 0сигнал блока 8 поступает на формиро,ватель 11 уровней выходных сигналов,непосредственно и через Формирователь14 общего сигнала отказа.Ток первичных обмоток силового 15трансформатора 1 в датчике 4 токасравнивается с эталонным значением ив случае превышения его ца выходедатчика 4 тока Формируется сигнал,поступающий н блок 9 задания времени 20выключения при перегрузке по току, вкотором вырабатывается опорный им, пульс заданной длительности,Выходной сигнал блока 9 поступает на счетчик 10 срабатываний и на,узел эапирания ключа 13, в результате чего запирается ключ управлениясиловым реле 12, и реле 16 отключаетсистемы питания на время, равное дли тельности опорного импульса блока 9,По окончании этого импульса происходит автоматическое включение системыпитания, так как открывается ключуправления силовым реле 12 и контактыреле 16 замыкаются, включая системупитания, Если в поле включения сновавозникает перегрузка по току, происходит выключение системы на.время,равное длительности опорногоимпульса блока 9, и следующее пробное включение и т,д. Через заданное числопробных включений, равное емкостисчетчика 10, происходит полное отключение системы питания выходным сигналом блока счетчика 10 срабатываний.С выхода последнего через узел эапирания ключа 13 и реле 12 приходит сигнал на отключение реле 16, и система выключается, При этом сигнал с выхода счетчика 10 поступает на формирователь 14 общего сигнала отказа ина формирователь 11 уровней выходныхсигналов, на выходе которого форми -руется общий сигнал "Отказ" и сигнало том, что отключение системы пита -ния произошло по причине перегрузкипо току первичных обмоток трансформатора 1,Датчик 5 контроля Фаз входом подключен к точке соединенияпервичных обмоток трансформатора 17 тока, т,е, к точке, где при наличии трех Фаэ питающего напряжения и отсутствии асимметрии нагрузки фаэ трансформатора 1 практически отсутствует переменное напряжение, В случае пропадания любой иэ трех фаэ питающего напряжения на входе датчика 5 появляется сигнал, который через формирователь 6 и формирователь 14 общего сигнала отказа поступает ца Формирователь 11 уровней выходного сигнала, ца выходе которого формируются сигналы "Отказ" и сигнал о пропадании одной иэ фаз питающего напряжения, Включить систему питания после ее включения защитным блоком 2 можно только, выключив и снова включив постоянное вспомогатель . ное напряжение защитного блокаДатчик работает следующим образом. Через первичные обмотки трансформатора 17 тока протекает ток первичных обмоток силового трансформатора 1. Напряжение вторичных обмоток трансформатора 17 тока пропорциональное току, протекающему через первичные обмотки, поступает на выпрямитель 18, к выходу которого подключен делитель 19. Компаратор 20 сравнивает напряжение делителя 19 с напряжением делителя 22 которое является опорным.В случае превышения током первичных обмоток заданного значения напряжение делителя 19 оказывается больше, чем напряжение делителя 22, на выходе компаратора появляется высокий уровень напряжения. Резистор 25 и диод 24 предназначены для создания гистереэиса в характеристике компаратора, что необходимо для четкой работы устройств, подключенных к выходу компаратора 20, Конденсатор 21 предназначен для исключения ложных срабатываний датчика 4 тока при включении системы питания и защиты от импульсных помех.формирователь 11 уровней выходных сигналов работает следующим образом. В случае нормальной работы системы питания все четыре транзистора 26- 29 открыты и на выходных выводах формируется сигнал исправности в виде напряжения "лог,0", В случае срабатывания защитного блока 2 по какой-то либо причине соответствующий транзистор формирователя уровней выходныхсигналов закрывается, чем обеспечивается формирование сигнала "Отказ".в виде напряжения "Лог.1". Сигналызащитного блока поступают на формиро 5ватель уровней выходных сигналов так,что при запирании любого из транзисторов 27-29 запирается транзистор 26,Таким образом, обеспечивается формирование интегральныого сигнала "Отказ" и сигналов "Допуск", "Фаза","Перегрузка". Такое построение защитного блока 2 формирователя уровнейвыходных сигналов позволяет повыситьдостоверность контроля системы питания и дает возможность определить наличие обрыва соединительной линии передачи выходных сигналов формирователя уровней выходных сигналов к регистрирующему устройству, что также 20повышает эксплуатационную надежностьобъекта, в котором используется система питания с защитой,Положительный эффект заключается 25 в расширении функциональных возможностей защиты, а именно в обеспечении защиты от перегрузок по току или короткого замыкания, от пропадания фаз трехфазного питающего напряжения, 30 при отклонении выходных напряжений свыше заданных пределов, При этом устройство делает заданное количество подобных включений, прежде чем выключить источник питания, и выключает питание только по прошествии заданного времени, Если неисправность пропала в течение заданного времени, система защиты автоматически восстанавливает рабочий режим. Положитель ным эффектом является также отсутствие возможности включить систему питания без включения защитного. блока. Формируемые защитным блоком сигналы об отклонении выходного напряжения 45 от заданных пределов, об отсутствии одной из трех фаз питающего напряжения, о перегрузке по току существенно повышают эксплуатационную надежность системы питания.Формула изобретения1 Система питания с защитой, содержащая силовой трансформатор, защитный блок и индикаторныйблок, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности путем расширения функциональных возможностей защиты, в защитный блок введены датчиктока, датчик контроля фаз, формирователь, датчик напряжения с формирователем импульсов, блок сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, блок задания времениотключения при перегрузке по току,счетчик срабатываний, формировательуровней выходных сигналов, ключ управления силовым реле, узел эапирания ключа, формирователь общего сигнала отказа, источник опорного напряжения, реле и выводы для подключения вспомогательного источника, причем реле своими контактами включеномежду выводами для подключения трехфазного напряжения и выводами первичных обмоток силового трансформатора,другие выводы которых через датчиктока объединены и подключены к входудатчика контроля фаз, выход которогосоединен с входом формирователя ипервым входом формирователя общегосигнала отказа, выход формирователясоединен с первым входом формирователя,уровней выходных сигналов, выходдатчика тока соединен с первым входом блока задания времени отключенияпри перегрузке, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу узла эапирания ключа и счетчику срабатываний,первый выход которого подключен квторому входу формирователя уровнейвыходных сигналов, а второй выход -к второму входу узла запирания ключаи второму входу формирователя общегосигнала отказа, выходные обмотки силового трансформатора связаны с выходными выводами и первым входом датчика напряжения с формирователемимпульсов, выход которого соединенс первым входом блока сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, первый выход которогосоединен с третьим входом формирователя уровня выходных сигналов, а второй выход - с третьими входами узлазапирания ключа и формирователя общего сигнала отказа, выход которогосоединен с четвертым входом формирователя уровней выходных сигналов, выход узла запирания ключа соединен свходом ключа управления реле, выходкоторого через обмотку реле подключенк плюсовому выводу для подключениявспомогательного источника и входупитания источника опорного напряже 14186 77 30ния, первый выход которого соединен с соответствующим входом датчика тока, вторым входом датчика напряжения с формирователем импульсов, блока сравнения времени отклонения нагряжения от заданных пределов и блока задания времени отключения при перегрузке по току, второй выход источника опорного напряжения соединен с пятым входом формирователя уровней выход,ных сигналов.2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности, датчик токапервичной обмотки трансформатора выпол,нен на трансформаторе. тока, выпрямителе, двух делителях напряжения, компараторе, двух резисторах, конденса" торе и диоде, причем первичные обмотО ки трансформатора тока одними вывода,:ми соединены с первичными обмотками ,силового трансформатора, а другими соединены с входом датчика контроля Фаз, вторичная обмотка трансформато ра тока соединена с входом выпрямите" ля, выход которого подключен к перво,му делителю напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора и через конденсатор 3 О с общим выводом питания, инвертирующий вход компаратора подключен к выходу второго делителя, подключенного к выводам для подключения источника опорного напряжения, выход компаратора соединен через первый резистор с входом второго делителя напряжения и через последовательно соединенные второй резистор и диод с неинвертиРующим входома 3, Система по п,1, о т ли ч а ющ а я с я тем, что, с целью упрощения и обеспечения выдачи четырех видов информации в,виде заданного уровня выходных сигналов об отказе, допуске парамьгров, напичии фаз питающего напряжения и перегрузке по току, Формирователь уровней выходных сигналов выполнен на четырех транзисторах. и четырех ограничительных резисторах, причем базы транзисторов соединены с соответствующими входами Формирователя уровня выходных сигналов, эмиттеры соединены с общим выводом питания, а коллекторы через соответ-. ствующие ограничительные резисторы подключены к выводу питания и к соответствующим выходам формирователя.415 Тираж 86 а Подписно ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб д. Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная