Устройство с резервированием нагрузок постоянного тока

 

Область использования: в электронно-оптических и сигнально-световых устройствах, в других электрических схемах для многократного автоматического переключения нагрузочных элементов при возникновении в них отказов типа обрыв или короткое замыкание. Сущность изобретения: при включении питания осуществляется медленный заряд первого конденсатора через дроссель блока переключения и включение в работу основного нагрузочного элемента, под действием тока нагрузки дроссель насыщается и индуктивное сопротивление дросселя уменьшается. При выходе из строя нагрузочного элемента сгорает плавкий предохранитель, в его цепи ток резко уменьшается, за счет энергии дросселя после пробоя стабилитрона через него и резистор начинает протекать ток. В результате формируется импульс, который поступает на управляющий электрод тиристора и включает резервный нагрузочный элемент. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электронно-оптических и сигнально-световых устройствах и для других нагрузок постоянного тока, для которых характерны неисправности типа короткое замыкание, для многократного автоматического переключения резервных нагрузочных элементов при возникновении отказов в нагрузочных элементах типа обрыв или короткое замыкание.

Известно устройство с резервированием нагрузок постоянного тока, содержащее основной нагрузочный элемент, средства переключения, резервный нагрузочный элемент, включенный последовательно с тиристором (авт. св. N 390625, кл. Н 02 J 9/06, 1973).

Недостатками устройства являются: переход схемы устройства в неработоспособное состояние при отказах в основном и резервном нагрузочных элементах; нереагирование на отказы нагрузочных элементов типа короткое замыкание.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем многократного автоматического переключения нагрузочных элементов при возникновении в них отказов типа короткое замыкание и обрыв.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство с резервированием нагрузок постоянного тока, содержащее основной нагрузочный элемент, средства переключения, резервный нагрузочный элемент, включенный последовательно с тиристором, введены j-дополнительных нагрузочных элементов, тиристоров и схем переключения, (j+2) плавких предохранителей, а средства переключения выполнены в виде блока переключения, который содержит дроссель, первый и второй конденсаторы, резистор и стабилитрон, анод которого соединен с первым выводом второго конденсатора и первым выводом резистора, второй вывод резистора предназначен для подключения к отрицательному полюсу источника питания и соединен с вторым выводом основного нагрузочного элемента, вторым выводом первого конденсатора и катодами всех тиристоров, первый вывод дросселя предназначен для подключения к положительному полюсу источника питания, а второй вывод соединен через плавкие предохранители с первыми выводами основного и резервных нагрузочных элементов соответственно, а также с первым выводом первого конденсатора и катодом стабилитрона, второй вывод второго конденсатора соединен с управляющим электродом тиристора, анод которого соединен с вторым выводом резервного нагрузочного элемента, и с вторыми входами схем переключения, выходы которых соединены с управляющими электродами соответствующих дополнительных тиристоров, аноды которых соединены с вторыми выводами соответствующих дополнительных резервных нагрузочных элементов, первый вход j-ой схемы переключения соединен с вторым выводом (j-1) дополнительного резервного нагрузочного элемента, а первый вход первой схемы переключения соединен с вторым выводом резервного нагрузочного элемента, схема переключения содержит выпрямительный диод, анод которого соединен с вторым входом схемы переключения, резистор, первый вывод которого соединен с первым входом схемы переключения, и конденсатор, второй вывод которого соединен с выходом схемы переключения, а первый вывод соединен с вторым выводом резистора и катодом выпрямительного диода.

На фиг. 1 показана электрическая схема устройства с резервированием нагрузок постоянного тока; на фиг. 2 - электрическая схема схемы переключения.

Устройство с резервированием нагрузок постоянного тока содержит основной нагрузочный элемент 1, блок переключения 2, состоящий из дросселя 3, первого 4 и второго 5 конденсаторов, стабилитрона 6, включенного последовательно с токоограничивающим резистором 7, резервный нагрузочный элемент 8, включенный последовательно с тиристором 9, дополнительные резервные нагрузочные элементы 10₁. . . 10_j со схемами переключения 11₁. . . 11_j, включенные последовательно с тиристорами 12₁. . . 12_j, плавкие предохранители 13, 14, 15₁. . . 15_j, включенные последовательно с основным 1, резервным 8 и дополнительными резервными 10₁. . . 10_j нагрузочными элементами соответственно.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания осуществляется относительно медленный заряд первого 4 конденсатора через дроссель 3 блока переключения 2 и включение в работу основного нагрузочного элемента 1. Под действием тока нагрузки сердечник дросселя 3 насыщается и индуктивное сопротивление дросселя 3 резко уменьшается. Поэтому после заряда первого 4 конденсатора все напряжение источника прикладывается к основному нагрузочному элементу 1. Для предотвращения включения резервного элемента 8 и дополнительных резервных нагрузочных элементов 10₁. . . 10_j напряжение стабилизации стабилитрона 6 подбирается несколько больше напряжения источника питания.

При коротком замыкании в основном нагрузочном элементе 1 ток в его цепи увеличивается. В результате плавкий предохранитель 13 сгорает и обрывает цепь основного нагрузочного элемента 1. Ток в его цепи резко уменьшается, при этом за счет накопленной в дросселе 3 энергии начинается доразряд первого 4 конденсатора до напряжения пробоя стабилитрона 6. После пробоя стабилитрона 6 через него и токоограничивающий резистор 7 начинает протекать ток за счет накопленной в дросселе 3 энергии. В результате на токоограничивающем резисторе 7 формируется импульс напряжения, который через второй 5 конденсатор поступает на управляющий электрод тиристора 9. Тиристор 9 открывается и включается резервный нагрузочный элемент 8. При этом первый 4 конденсатор разряжается через цепь резервного нагрузочного элемента 8 до напряжения источника питания, и стабилитрон 6 закрывается. Включение дополнительных резервных нагрузочных элементов 10₁. . . 10_j не происходит, так как выпрямительные диоды 16 схем переключения 11₁. . . 11_j закрыты положительным напряжением, поступающим на их катоды через плавкие предохранители 14, 15₁. . . 15_j, резервные нагрузочные элементы 8, 10₁. . . 10_j и токоограничивающие резисторы 18 схем переключения 11₁. . . 11_j соответственно.

При коротком замыкании в резервном нагрузочном элементе 8 сгорает плавкий предохранитель 14 и обрывает его цепь. В результате снимается положительное напряжение с катода выпрямительного диода 16 схемы переключения 11₁. Блок переключения 2 работает также, как и при выходе из строя основного нагрузочного элемента 1. При этом импульс напряжения, сформированный на резисторе 7, через второй 5 конденсатор поступает на второй вход схемы переключения 11₁ и далее через выпрямительный диод 16 и конденсатор 17 поступает на выход схемы переключения 11₁, связанный с управляющим электродом тиристора 12₁. Тиристор 12₁ открывается и включает дополнительный резервный нагрузочный элемент 10₁.

Остальные дополнительные резервные нагрузочные элементы включаются аналогично при выходе из строя предыдущего дополнительного резервного нагрузочного элемента.

При отказах в нагрузочных элементах типа обрыв устройство работает аналогично. (56) Авторское свидетельство СССР N 390625, кл. Н 02 J 9/06, 1973.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО С РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ НАГРУЗОК ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее основной нагрузочный элемент, средства переключения, резервный нагрузочный элемент, включенный последовательно с тиристором, отличающееся тем, что в него введено по j дополнительных резервных нагрузочных элементов, тиристоров и схем переключения, j + 2 плавких предохранителя, а средства переключения выполнены в виде блока переключения, который содержит дроссель, первый и второй конденсаторы, резистор и стабилитрон, анод которого соединен с первыми выводами второго конденсатора и резистора, второй вывод резистора предназначен для подключения к отрицательному полюсу источника питания и соединен с вторым выводом основного нагрузочного элемента, вторым выводом первого конденсатора и катодами всех тиристоров, первый вывод дросселя предназначен для подключения к положительному полюсу источника питания, а второй вывод соединен через плавкие предохранители с первыми выводами основного и резервных нагрузочных элементов соответственно, а также с первым выводом первого конденсатора и катодом стабилитрона, второй вывод второго конденсатора соединен с управляющим электродом тиристора, анод которого соединен с вторым выводом резервного нагрузочного элемента и с вторыми входами схем переключения, выходы которых соединены с управляющими электродами соответствующих дополнительных тиристоров, аноды которых соединены с вторыми выводами соответствующих дополнительных резервных нагрузочных элементов, первый вход j-й схемы переключения соединен с вторым выводом (j - 1)-го дополнительного резервного нагрузочного элемента, а первый вход первой схемы переключения соединен с вторым выводом резервного нагрузочного элемента, схема переключения содержит выпрямительный диод, анод которого соединен с вторым входом схемы переключения, резистор, первый вывод которого соединен с первым входом схемы переключения, и конденсатор, второй вывод которого соединен с выходом схемы переключения, а первый вывод - с вторым выводом резистора и катодом выпрямительного диода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2