Реле минимального тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

368665

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 17.Х.1966 (№ 1107919/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 261.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 2.IV.1973

М. Кл. Н 0111 47/32

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.318.57(088.8) Автор изобретения

Г. 3. Матусевич

Ленинградский филиал Центрального научно-исследовательского института связи

Заявитель

РЕЛЕ МИНИМАЛЬНОГО ТОКА

Изобретение относится к области автоматики и может быть применено для автоматического переключения сильноточных устройств при снижении до минимального заданного значения величины постоянного тока.

Известны реле минимального тока, предназначенные для автоматической коммутации сильноточных электропитающих установок.

Эти реле достаточно надежно срабатывают при пропадании контролируемого постоянного тока. Однако в тех случаях, когда необходимое переключение должно производиться при снижении величины контролируемого тока до заданного минимального значения, составля;ощего относительно малую часть (<5% ) от исходной величины тока, известные реле минимального тока не могут быть применены в .виду недостаточной стабильности их тока срабатывания.

Целью изобретения является создание несложного и недорогого реле минимального тока, которое надежно срабатывает при снижении величины контролируемого постоянного тока до заданного минимального значения, составляющего небольшую часть от исходной величины тока.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема реле минимального тока; на фиг. 2 — график насыщения сердечника.

Реле содержит цепь контроля величины постоянного тока 1, исполнительное устройство

2, транзистор 8, трансформатор 4, делитель напряжения на резисторах 5 и 6, диод 7, резистор 8, конденсатор 9, токовую шину 10, намагничивающую обмотку 11, обмотку обратной связи 12, обмотку размагничивания 18, обмотку выходного реле 14, транзистор 15 усилителя, резисторы 16 и 17 и конденсаторы

1о 18 и 19.

Трансформатор 4 выполнен на тороидальном сердечнике из материала с прямоугольной петлей гистерезиса.

Токовая шина 10, по которой протекает

15 контролируемый постоянный ток проходит сквозь отверстия тороида, трансформатора 4, что вызывает намагничивание сердечника, встречное намагничиванию, создаваемому коллекторным током транзистора 8, протекаю20 щим по обмотке 11. Обмотка обратной связи

12 включена в цепь базы транзистора 8, а обмотка размагничивания 18 и диод 7 включены таким образом, что полярность напряжения на обмотке 18 соответствует закрытому

25 состоянию диода 7 при возрастании коллекторного тока транзистора 8 и проводящему состоянию диода 7 при исчезновении коллекторного тока. В качестве исполнительного устройства 2 может быть использовано электро30 магнитное реле или любое другое устройство

368665 р м см

3 (электромеханическое и электронное), срабатывающее за счет увеличения напряжения постоянного тока либо за счет уменьшения частоты напряжения переменного тока.

Реле минимального тока работает следующим образом.

В течение одного полупериода генерируемых колебаний в цепи контроля тока, соответствующего открытому состоян|ию транзистора

8, происходит намагничивание сердечника трансформатора 4 коллекторным током, а в течение последующего полупериода сердечник трансформатора 4 размагничивается током, протекающим через обмотку 18 и диод 7. Этим током заряжается конденсатор 9, разряд которого происходит через резистор 8. В исходном положении контролируемый ток (1„„р) имеет максимальную величину, которая может достигать сотен и тысяч ампер (фиг. 2).

Это вызывает смещение рабочей точки на характеристике намагничивания трансформатора 4 в насыщенную область с напряженностью намагничивания во много раз превышений Н, материала сердечника (точка 1 на фиг. 2). Цепь намагничивания контролируемым током образует один виток вокруг сердечника трансформатора 4, и следовательно, нам агничивающая сила, создавамая этим током, численно равна 1„,„,р. Режим работы транзистора 8 и число витков обмотки 11 выбраны TBK èì образом, что, на|пряженность, создаваемая коллекторным током ЛТ„открытого транзистора равна примерно 8 Н„ и трансформатор 4 работает на насыщенном участке характеристики намагничивания (между точками 1 и II фиг. 2), имеющемнизкое значение магнитной проницаемости дв дй р = (ЛВ = ЛВ„„„).

Период генерируемых колебаний определяется выражением

Т 2m 1 дв.5 (I)

Е где w, — число витков обмотки 11;

AB — амплитуда изменения индукции в сердечнике трансформатора 4;

S — площадь сечения сердечника трансформатора 4;

Š— напряжение источника питания устройства.

Из выражения (1) следует, что при работе в рассматриваемом режиме период Т отно1 сительно мал, а частота колебаний f = — вет лика. По мере уменьшения величины тока

1контр. рабочая точка на характеристике намагничивания смещается к области с большой крутизной, и в тот момент, когда величина тока достигает заданного минимального значения (точка III на фиг. 2), трансформатор

4 оказывается в режиме с максимальным из5

40 менением индукции в сердечнике (ЛВ„,„,=

=-2Вз). В результате происходит скачкообразное уменьшение частоты генерируемых колебаний, причем частота колебаний в режиме, при котором контролируемый ток минимален, примерно на порядок ниже частоты колебаний при исходной величине контролируемого тока.

Такое скачкообразное уменьшение частоты генерируемых колебаний вызывает срабатывание исполнительного устройства 2.

Вход исполнительного устройства 2 подключен к обмотке 18 трансформатора 4 цепи контроля тока; электромагнитное реле 14 включено в коллекторную цепь транзистора

15, а напряжение в цепь базы транзистора 15 поступает через делитель напряжения, состоящий из резистора 17 и конденсатора 18. Отрицательные полупериоды колебательного напряжения, поступающего на базу транзистора

15, вызывают усиленные импульсы тока в цепи его коллектора. Этими импульсами тока заряжается конденсатор 19, подключенный параллельно обмотке реле 14, вследствии чего в обмотке этого реле протекает примерно постоянный ток, При относительно большой величине контролируемого тока

1„,„,р частота колебаний, IIocIУпающих на исполнительное устройство 2, велика (порядка

3000 гц), и вследствии того, что делитель 17, 18 имеет на этой частоте большое затухание, коллекторный ток транзистора 15 недостаточен для срабатывания реле 14.

При уменьшении величины постоянного контролируемого тока до минимального заданного значения скачкообразное снижение частоты колебаний (примерно до 300 гц) приводит к резкому возрастанию коллекторного тока транзистора 15 ввиду малого затухания делителя 17, 18 на этой частоте, и реле 14 срабатывает. Для обеспечения достаточно надежной работы предложенной схемы реле минимального тока рекомендуется соблюдать следующие примерные соотношения:

= 100 — 1 ) (2)

1,р м см где l„p — длина средней магнитной силовой линии сердечника трансформатора 4;

Число витков ы, может быть выбрано равным от нескольких сот до нескольких тысяч, в зависимости от величи|ны сопротивления токовой шины 10 и от допустимой величины пульсаций, наводимых в токовой шине 10 за счет колебаний в цепи контроля 1.

Для сердечника трансформатора 4 рекомендуются магнитопроводы тороидальные типа

ОЛ, причем выбор размера сердечника в значительной степени зависит от максимальной величины контролируемого тока.

Конструктивно реле минимальчого тока может быть выполнено в виде автономного,368665

Фиг. 1

5 блочка, надеваемого на токовую шину 10. Может быль также использовано одно и то же устройство для работы при различных градациях контролируемого тока путем применения в месте установки реле минимального тока шины 10, состоящей из центральной и шунтирующей ветвей. При этом образующийся короткозамкнутый виток практически не влияет на работу устройства при условии выбора достаточно большого числа .витков w>, обмотки 11 (сопротивление центрального стержня токовой шины не должно быть менее 10- —:

10-4 ома) Предмет изобретения

Реле минимального тока, содержащее трачзистор, тороидальный сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса, на котором размещены намагничивающая обмотка, обмотка обратной связи и обмотка размапничивания, исполнительное реле и усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности работы, в нем тороида IbHblH сердечник прошит выходной шиной источника контролируемого тока, база транзистора соединена через обмотку обратной связи со сред ней точкой резисторного делителя напряжения, коллектор транзистора соединен через намагничивающую обмотку с отрицательным полюсом

10 источника питания, один вывод обмотки размагничивания соединен с положительным полюсом источника питания, а другой — с катодом диода и через резистор с базой транзистора усилителя, анод диода соединен через

15 резистор, зашунтированный конденсатором, с положительным полюсом источника питания, коллектор транзистора усилителя соединен через обмотку выходного реле, зашунтированяую конденсатором, с отрицательным полю20 сом источника питания, à его эмиттер соединен через резистор с положительным полюсом источника питания.

38S66S

Фиг.2

Заказ 729/4 Изд. Хе 186 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Г. Антонова

Редактор Л. Утехина Техред Т. Миронова

Корректоры: С. Сатагулова и Е. Денисова