Система питания с защитой

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электропитания радиоэлектронной аппаратуры . Цель изобретения - повышение надежности путем расширения функциональных возможностей защиты. В защитный блок 2 введены датчик 4 тока, датчик 5 контроля фаз, формирователь 6, датчик 7 напряжения с формирователем им

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4 G 05 F 1 56. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTKPblTHA (2! ) 4157741/24-07 (22) 08, 12,86 (46) 23.08.88. Бюл. )) 31 (72) А.Г.Ложкин, Ю.Н.Снегирев и В.Н.Павлов (53) 621.316. 722. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1097988, кл. С 05 F 1/569, 1984, Авторское свидетельство СССР

У 1 181037, кл. С 05 F 1/569, 1985.

1 (54) СИСТЕМА ПИТАНИЯ С ЗАЩИТОЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения — повышение надежности путем расширения функциональных возможностей защиты. В защитный блок 2 введены датчик 4 тока, датчик

5 контроля фаз, формирователь 6, датчик 7 напряжения с формирователем имI! 418677

1О пульсов, блок 8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, блок 9 задания времени отклю чения при перегрузке по току, счетчик 10 срабатываний, формирователь

I 1 уровней выходных сигналов, к.поч

12 управления силовым реле, узел 13 эапирания ключа, формирователь 14 общего сигнала "Отказ", источник 15 опорного напряжения, реле 16 и вывоДы для подключения вспомогательного

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение надежности 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 напряже20 ния с формирователем импульсов, блок

8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, блок

9 задания времени отключения при пе25 регрузке по току, счетчик 10 срабач тываний, формирователь 1 1 уровней выходных сигналов, ключ управления реле 12, узел эапирания 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 ко-орых через датчик 4 тока объединены и подключены к входу датчика 5 контроля фаз, выход источника. Если неисправность пропала в течение заданного време1<и, то защитный блок 2 автоматически восстанавливает рабочий режим. Отсутствует возможность подключить питание беэ включения защитного блока 2. Последний формирует сигналы от отключении выходного напряжения от заданных пределов, об отсутствии одной из фаз питающего напряжения, о перегрузке по току, 2 з,п, ф-лы, 3 ил.

2 которого 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 сигналов,,а 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 входом

14! 8677

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 выходные — 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 соответствукицим 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 системы

Защитный блок 2 обеспечивает . контроль напряжения на нагрузке с выдачей сигнала о отклонении напряжения на нагрузке в заданных пределах, отключение питающего напряжения от системы питания в случае, если напряжение на нагрузке отклонилось от заданных пределов на время, превышающее заданное. При отключении системы питания иэ-за выхода напряжения на нагрузке иэ заданных пределов защитный блок 2 выдает общий сигнал "Отказ" и сигнал о том, что отключение системы питания произошпо по причине отклонения напряжения на нагрузке от заданных пределов в течение времени, превышающего заданное. Защитный блок 2 осуществляет также контроль тока первичных обмоток силового трансформатора 1, отключение питающего напряжения от системы питания на заданное время в случае, если ток первичных обмоток силового .трансформатора 1 превышает заданное значение, автоматическое пробное включение через заданное время питающего напряжения после его выключения, вызванного превышенным током.первичньм обмоток трансформатора заданного зна« чения, счет пробных включений питаю-; щего напряжения после перегрузок по току, 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 трансформатора

Кроме того, блоком 2 осуществляется контроль наличия напряжения всех трех фаз питающего напряжения, выдачу общего сигнала "Отказ" и сигнала об отсутствии одной из 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 напряжения на нагрузке от заданных пределов формируется сигнал, поступающий в блок

8 сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов. Если длительность отклонения напряжения на нагрузке от заданнык .пределов превышает заданную длительность опорного импульса блока 8, с его выхода сигнал через узел запирания ключа 13 по-, 1ч 18677 ступает на ключ управления силовым реле 12, Ключ 13 закрывается, и реле

16 отключает питающее напряжение от

: системы питания. Если длительность

5 отклонения напряжения на нагрузке от заданных пределов меньше плительности опорного импульса блока 8, сигнал, на его выходе не появляется и отклю—

:чения системы не происходит. Выходной сигнал блока 8 поступает на формиро, ватель 11 уровней выходных сигналов !

,непосредственно и через формирователь

14 обиднего сигнала отказа.

Ток первичных обмоток силового 15 трансформатора 1 в датчике 4 тока сравнивается с эталонным значением и в случае превышения его на выходе датчика 4 тока формируется сигнал, постунающий н блок 9 задания времени 2р выключения при перегрузке по току, в ( котором вырабатывается опорный им, пульс заданной длительности, Выходной сигнал блока 9 поступа- 25 ет на счетчик 10 срабатываний и на . узел эапирания ключа 13, в результате чего запирается ключ управления силовым реле 12, и реле 16 отключает системы питания на время, равное дли- 3д тельности опорного импульса блока 9.

По окончании этого импульса происходит автоматическое включение системы питания, так как открывается ключ управления силовым реле 12 и контакты З5 реле 16 замыкаются, включая систему питания, Если в поле включения снова возникает перегрузка по току, происходит выключение системы на.время, равное длительности опорного импульса блока 9, и следующее пробное включение и т.д. Через заданное число пробных включений, равное емкости счетчика 10, происходит полное отключение системы питания выходным сигна- 45 лом 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 вы- 50 хода счетчика 10 поступает на формирователь 14 общего сигнала отказа и на формирователь 11 уровней выходных сигналов, на выходе которого форми— руется общий сигнал "Отказ" и сигнал о том, что отключение системы пита— ния произошло по причине перегрузки по току первичных обмоток трансформатора 1.

Датчик 5 контроля фаз входом подключен к точке соединения первичных 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 на формирователь 11 уровней выходного сигнала, на 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 вспомогательное напряжение защитного блока

Датчик 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 2629 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 выходных

1418б 77 сигналов закрывается, чем обеспечивается формирование сигнала "Отказ" .в виде напряжения "Лог.1". Сигналы защитного блока поступают на формиро5 ватель уровней выходных сигналов так, что при запирании любого из транзисторов 27-29 запирается транзистор 26.

Таким образом, обеспечивается формирование интегральныого сигнала "От- 1ð каз" и сигналов "Допуск", "Фаза", "Перегрузка". Такое построение защитного блока 2 формирователя уровней выходных сигналов позволяет повысить достоверность контроля системы пита- 15 ния и дает возможность определить на.личие обрыва соединительной линии передачи выходных сигналов формирователя уровней выходных сигналов к регистрирующему устройству, что также 2Р повышает эксплуатационную надежность объекта, 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, Зр при отклонении выходных напряжений свьппе 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- 4р 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 изобр етения

1. Система питания с защитой, содержащая силовой трансформатор, защитный блок и индикаторный блок, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения надежности путем расширения функциональных возможностей защиты, в защитный блок введены датчик тока, датчик контроля фаз, форпп рователь, датчик напряжения с формирователем импульсов, блок сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, блок задания времени отключения при перегрузке по току, счетчик срабатываний, формирователь уровней 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 включено между выводами для подключения трехфазного напряжения и выводами первичных обмоток силового трансформатора, другие выводы которых через датчик тока объединены и подключены к входу датчика контроля фаз, выход которого соединен с входом формирователя и первым входом формирователя общего сигнала отказа, выход формирователя соединен с первым входом формирователя,уровней выходных сигналов, выход датчика тока соединен с первым входом блока задания времени отключения при перегрузке, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому входу узла эапирания ключа и счетчику срабатываний, первый выход которого подключен к второму входу формирователя уровней выходных сигналов, а второй выход— к второму входу узла запирания ключа и второму входу формирователя общего сигнала отказа, выходные обмотки силового трансформатора связаны с выходными выводами и первым входом датчика напряжения с формирователем импульсов, выход которого соединен с первым входом блока сравнения времени отклонения напряжения от заданных пределов, первый выход которого соединен с третьим входом формирователя уровня выходных сигналов, а второй выход — с третьими входами узла запирания ключа и формирователя общего сигнала отказа, выход которого соединен с четвертым входом формирователя уровней выходных сигналов, выход узла запирания ключа соединен с входом ключа управления реле, выход которого через обмотку реле подключен к плюсовому выводу для подключения вспомогательного источника и входу питания источника опорного напряже14186 77

1О ния, 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 выходных сигналов.

2. Система по п. 1, о т л и ч а ю-! щ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности, датчик токапер-15 вичной обмотки трансформатора выпол,нен на трансформаторе. тока, выпрямителе, двух делителях напряжения, компараторе, двух резисторах, конденсаторе и диоде, причем первичные обмот-2О ки трансформатора тока одними вывода,:ми соединены с первичными обмотками, силового трансформатора, а другими ,соединены с входом датчика контроля фаз, вторичная обмотка трансформато- 25 ра тока соединена с входом выпрямителя, выход которого подключен к перво,му делителю напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим вхо дом компаратора и через конденсатор ЗО 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 входом.

3, Система по п.1, о т л и 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. 1418677 и

ЯЖ

Составитель В.Мосин

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Заказ 4152/44

Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 б

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4