|
| Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные | Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения | Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела |   |
| Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки) | |||
Навигация: => | На главную/ Рынок технологий / Актуальные изобретения и модели / Назад / |
|
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2095906
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
В СЕТЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Имя заявителя: Кресяк Виталий Николаевич; Кресяк Сергей Витальевич
Имя изобретателя: Кресяк Виталий Николаевич; Кресяк Сергей Витальевич
Имя патентообладателя: Кресяк Виталий Николаевич; Кресяк Сергей Витальевич
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1996.07.23
Сущность изобретения:устройство содержит пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган. Исполнительный орган является одновременно защитным устройством и состоит из силового симистора, управляющий электрод которого соединен с анодом через диодный мост с полевым транзистором, включенным в диагональ моста, затвор которого подключен к коллектору транзистора ключевого каскада, имеющего в цепи базы последовательно включенные резистор и стабилитрон, соединенные с истоком полевого транзистора, а его эмиттер подключен к накопительному конденсатору и пороговому элементу, включенные параллельно и соединенные через резистор с выпрямителем сетевого напряжения на диоде. Устройство обладает повышенной надежностью и перегрузочной способностью по напряжению и току, минимальными потерями мощности на потребителе и осуществляет защиту от перенапряжения при первоначальном включении.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим сетям переменного тока, в которых могут возникать перенапряжения при нормальном режиме работы системы электроснабжения или в результате аварии, и используется для защитного отключения потребителя при превышении напряжения сверх установленного значения.
Известны устройства защиты потребителя от перенапряжений, содержащие пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, выполненный из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, которые шунтируют потребителя в случае перенапряжения, а в питающей сети наступает режим короткого замыкания, в результате чего срабатывают аппараты защиты от короткого замыкания [1]
Однако для восстановления работоспособности устройства необходимо заменять предохранители или включать аппарат защиты. В результате этого происходит значительная потеря информации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является устройство для защиты электропотребителя от перенапряжений, содержащее пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, выполненный из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, имеющее трансформатор, согласующие тиристоры и защитные встречно-параллельно соединенные тиристоры, включенные последовательно с потребителем электроэнергии [2] При возрастании напряжения в питающей сети до предельной величины с выхода порогового элемента выдается сигнал на управляющие электроды тиристоров, которые отпираются и шунтируют вторичную обмотку трансформатора. При этом уменьшается напряжение, поступающее на управляющие электроды согласующих тиристоров, которые запираются, а следовательно запираются и защитные тиристоры, а напряжение в питающей сети потребителя снижается до нуля. После снижения питающего напряжения работоспособность потребителя автоматически восстанавливается.
Недостатки такого устройства наличие трансформатора, работающего при срабатывании защиты в режиме максимальной нагрузки, что снижает надежность и ограничивает возможность работы устройства при многократном повышении напряжения питающей сети. При первоначальном подключении к сети с повышенным напряжением к потребителю поступает как минимум один полупериод повышенного напряжения сети, так как пороговый элемент срабатывает при достижении заданной величины напряжения, в то время как защитные тиристоры уже открыты управляющим током, и это может привести к выходу из строя потребителя при значительных перенапряжениях сети. Питание цепей управления защитных тиристоров пониженным напряжением сети от трансформатора снижает скорость нарастания тока на управляющих электродах, что приводит к некоторой задержке включения тиристоров в каждой полупериоде напряжения сети, а это приводит к потере мощности на потребителе.
Технической задачей изобретения являетсяповышение надежности, коммутируемой мощности, перегрузочной способности по напряжению, снижение потерь мощности на потребителе и защите его при первоначальном подключении к сети с повышенным напряжением.
Техническая задача решается тем, что в устройстве для защиты потребителя от перенапряжений в сетях переменного тока, содержащем пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, новым является то, что исполнительный орган служит одновременно защитным устройством и состоит из силового симистора, управляющий электрод которого соединен с анодом через диодный мост с полевым транзистором, включенным в диагональ моста, затвор которого подключен к коллектору транзистора ключевого каскада, имеющего в цепи базы последовательно включенные резистор и стабилитрон, соединенные с истоком полевого транзистора, а его эмиттер подключен к накопительному конденсатору и пороговому элементу, включенными параллельно и соединенными через резистор с выпрямителем сетевого напряжения на диоде.
Проведенные патентные исследования подтверждают новизну, изобретательский уровень и промышленную применимость заявленного решения. При этом достигаются повышенная надежность и перегрузочная способность по напряжению из-за отсутствия трансформатора, работающего в режиме максимальной нагрузки при повышенном напряжении сети, потери мощности на потребителе минимальны за счет высокой скорости нарастания тока управления силового симистора путем приложения полного напряжения сети между его анодом и управляющим электродом. Кроме того, защита от перенапряжения при первоначальном подключении к сети с повышенным напряжением осуществляется за счет превышения времени заряда накопительного конденсатора над временем открытия симистора на каждом полупериоде сетевого напряжения.
На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.
 | Устройство для защиты потребителя от перенапряжений в сетях переменного тока содержит потребитель электроэнергии 1, исполнительный орган, являющийся одновременно защитным устройством, состоящий из силового симистора 2, управляющий электрод которого соединен с анодом через диодный мост с диодами 3, 4, 5, 6 и мощным высоковольтным полевым транзистором 7, включенным в диагональ моста. Затвор этого транзистора соединен с истоком через резистор 8, а и подключен к коллектору транзистора 9 ключевого каскада, база которого через резистор 10 и стабилитрон 11 соединен с истоком транзистора 7, а между эмиттером и истоком включены параллельно накопительный конденсатор 12 и пороговый элемент 13. Выпрямитель сетевого напряжения на диоде 14 через токоограничительный резистор 15 соединен с эмиттером транзистора 9. Устройство работает следующим образом. При подключении к сети с нормальным напряжением, недостаточным для срабатывании порогового элемента 13, происходит зарядка накопительного конденсатора 12 положительным напряжением через резистор 15 от выпрямителя сетевого напряжения на диоде 14, и при достижении напряжения пробоя стабилитрона 11 транзистор 9 открывается и затвор транзистора 7 подключается к конденсатору 12, при этом транзистор 7 открывается положительным напряжением, приложенным между истоком и затвором. |
Управляющий электрод симистора 2 через диодный мост 3, 4, 5, 6 и открытый транзистор 7 оказывается соединенным с анодом, в результатом потребитель электроэнергии 1 подключается к электросети. При этом скорость нарастания тока управления максимальна, так как до открытия симистора 2 между анодом и управляющим электродом в начале каждого полупериода приложено полное напряжение сети, а сопротивления катод-управляющий электрод симистора 2 и переход сток-исток полевого транзистора 7 в открытом состоянии малы, что приводит к минимуму время включения симистора в начале каждого полупериода сети, а следовательно, к минимальным потерям мощности на потребителе, близким к теоретически возможным. При открытии симистора 2 ток управления падает практически до нуля, так как напряжение между катодом и анодом очень чуть. Полевой транзистор 7 постоянно открыт положительным напряжением на накопительном конденсаторе 12. При возрастании напряжения сети выше предельного пороговый элемент 13 разряжает накопительный конденсатор 12 до нуля, что приводит к закрытию транзистора 7 и силового симистора 2, и потребитель 1 отключается от питающей сети, при этом предельное напряжение может многократно перемешивать номинальное напряжение сети и ограничено напряжением пробоя силового симистора 2, полевого транзистора 7 и диодов 3, 4, 5, 6.
При первоначальном подключении к сети с повышенным напряжением силовой симистор 2 закрыт, так как время заряда накопительного конденсатора 12, а следовательно, и открытия полевого транзистора 7, многократно превышает время срабатывания порогового элемента 13, при этом пороговый элемент 13 разряжает конденсатор 12, и потребитель 1 защищен от перенапряжения.
Таким образом, при использовании данного устройства достигаются повышенная надежность и перегрузочная способность по напряжению и току, минимальные потери мощности на потребителе, защита от перенапряжения при первоначальном включении.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для защиты потребителя от перенапряжений в сетях переменного тока, содержащее пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, отличающееся тем, что исполнительный орган, являющийся одновременно защитным устройством, состоит из силового симистора, управляющий электрод которого соединен с анодом через диодный мост с полевым транзистором, включенным в диагональ моста, затвор которого подключен к коллектору транзистора ключевого каскада, имеющем в цепи базы последовательно включенные резистор и стабилитрон, соединенные с истоком полевого транзистора, а его эмиттер подключен к накопительному конденсатору и пороговому элементу, включенными параллельно и соединенными через резистор с выпрямителем сетевого напряжения на диоде.
Версия для печати
Дата публикации 12.11.2006гг
Created/Updated: 25.05.2018