CZ201377A3 - Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany - Google Patents
Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany Download PDFInfo
- Publication number
- CZ201377A3 CZ201377A3 CZ2013-77A CZ201377A CZ201377A3 CZ 201377 A3 CZ201377 A3 CZ 201377A3 CZ 201377 A CZ201377 A CZ 201377A CZ 201377 A3 CZ201377 A3 CZ 201377A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- thyristor
- iii
- detection
- control circuit
- connection
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany spočívající v tom, že k připojovacím svorkám I (1) a II (2) jsou paralelně zapojeny ochranný prvek (3), dále detekční a ovládací obvod I (4) svými připojovacími svorkami III (20) a IV (21), dále detekční a ovládací obvod II (5) svými připojovacími svorkami IV (21) a III (20), dále sériový řetězec tvořený tyristorem I (6) a nejméně dvěma diodami I (8) zapojenými v propustném směru, dále sériový řetězec tvořený tyristorem II (7) a nejméně dvěma diodami II (9) zapojenými v nepropustném směru, a dále je k nim zapojen zkratovací spínač (12), svázaný mechanickou vazbou (11) s poháněcím mechanismem (10), sestávajícím z drátu (23) ze slitiny kovů s tvarovou pamětí a z pružiny (24), vřazeným mezi připojovací svorku II (2) a uzel tvořený vodivým propojením katody tyristoru I (6) s anodou tyristoru II (7), přičemž řídicí elektroda tyristoru I (6) je spojena s připojovací svorkou V (22) detekčního a ovládacího obvodu I (4) a řídicí elektroda tyristoru II (7) je spojena s připojovací svorkou V (22) detekčního a ovládacího obvodu II (5). Výhodné provedení zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany spočívající v tom, že detekční a ovládací obvody I (4) a II (5) jsou tvořeny trojpólem, mezi jehož připojovacími svorkami III (20) a IV (21) jsou v sérii zapojeny rezistor I (13), dioda III (14) v propustném směru, rezistor II (15) a rezistor III (16), k němuž je paralelně připojen napěťově závislý spínač (17), přičemž mezi připojovací svorky III (20) a V (22) je vřazen varistor (19), a současně je mezi připojovací svorku V (22) a katodu diody III (14) vřazen kondenzátor (18).
Description
Vynález se týká zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany, spadajícího do oblasti elektrických ochranných zapojení, určených k ochraně osob, přístrojů, strojů a kovových konstrukcí proti nebezpečnému dotykovému napětí, proti přepětí a před účinky bludných elektrických proudů. Vynález je založen na paralelní kombinaci ochranného prvku, realizovaného varistorem, bleskojistkou, či polovodičovým omezovačem, a zkratovacího spínače, svázaného mechanickou vazbou s poháněcím mechanismem, sestávajícím z drátu ze slitiny kovů s tvarovou pamětí a z pružiny. Dvojice antiparalelně zapojených detekčních a ovládacích obvodů I a II a sériových řetězců styristory I a II a diodami I a II zabezpečuje automatickou a cyklickou funkci ochrany.
Dosavadní stav techniky
Legislativa v oblasti zařízení pro ochranu proti dotykovému napětí v elektrické trakci a svodiče přepětí pro drážní zařízení zcela změnila požadavky na ochranná zařízení. Lze konstatovat, že dostupná ochranná zařízení nesplňují buď z části, nebo úplně svými parametry její požadavky, popř. jsou technicky příliš komplikovaná a nákladná.
Jedno ze známých technických řešení, označované ve firemní literatuře „průrazka“, je tvořeno vysoko výkonovým svodičem přepětí na bázi plynu, tzv. bleskojistkou. Nevýhodou tohoto technického řešení je, že bleskojistka má veliký rozptyl zapalovacího napětí a proto není možné je použít pro nízké jmenovité napětí zařízení. Takto řešená „průrazka“ zároveň není schopna odolat zatížení vysokým proudem s dlouhou dobou trvání, tak jak to požaduje současná legislativa, dojde k jejímu poškození, čímž se uvede do trvalého zkratu a musí se neprodleně vyměnit.
Jiné známé technické řešení, označované ve firemní literatuře zkratkami „HVL“ nebo „RVL“ používá paralelní spojení varistoru z oxidů kovů a nízkonapěťového polovodičového omezovače, tvořeného antiparalelním zapojením tyristorů. Taková zařízení částečně odstraňují nevýhody předchozího technického řešení. Mají nízký rozptyl zapalovacího napětí a tak je lze využít pro zařízení s nízkým jmenovitým napětím. Dobře reagují na spínací impulzy generované do trakcí, které způsobují vznik rozdílového potenciálu a nebezpečných • · · ·
-2- ..........
···· ··· ··· • · «9 · · ···· < · · « · dotykových napětí. Nevýhodou tohoto technického řešení zůstává neschopnost odolat zatížení vysokým proudem s dlouhou dobou trvání, kterým jsou trvale poškozeny.
Další známé technické řešení, označované ve firemní literatuře „TracFeed“, využívá paralelní spojení varistoru z oxidů kovů a nízkonapěťového polovodičového omezovače, tvořeného tyristorem. Toto zapojení je doplněno o stykač a monitorovací elektronický obvod reagující na velikost aktuálně procházejícího proudu. Při výskytu proudu, který by poškodil polovodičový omezovač, elektronický obvod sepne stykač a obvod zkratuje. Po odeznění nadlimitního proudu se stykač rozpojí. Nevýhodou tohoto řešení je potřeba složité elektroniky a pomocného napájení.
Příkladem technického řešení chráněného užitným vzorem je dokument CZ 22115 „Výkonový polovodičový omezovač přepětí“. Toto technické řešení je založeno na antiparalelním zapojení dvou shodných výkonových polovodičových bloků, obsahujících tyristory, diody, Zenerovy diody, varistory, rezistory a kondenzátory.
Z patentové literatury lze uvést kupř. dokument DE 4217234 „Voltage limiting circuit for current cut=out electronic extinction device - has parallel circuit across extinction capacitor limiting capacitor voltage using nonlinear resistance and GTO thyristor“, jehož zapojení obsahuje tyristor a varistor v provedení SiC.
Dále lze uvést např. dokumenty WO 9623343 “OVERVOLTAGE PROTECTOR“ a WO 2011098359 “SURGE-LIMITING DEVICE FOR DIRECT CURRENT NETWORKS“. Zapojení v nich uvedená obsahují tyristory, varistory a diody.
Žádný z výše uvedených dokumentů neobsahuje zkratovací spínač ovládaný poháněcím mechanismem na bázi drátu ze slitiny kovů s tvarovou pamětí, tzv. Shape Memory Alloy, ve zkratce SMA, reagujícím na velikost procházejícího proudu.
Podstata vynálezu
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany, jehož podstata spočívá v tom, že k připojovacím svorkám I a II jsou paralelně zapojeny ochranný prvek, dále detekční a ovládací obvod I svými připojovacími svorkami III a IV, dále detekční a ovládací obvod II svými připojovacími svorkami IV a III, dále sériový řetězec tvořený tyristorem I a nejméně dvěma diodami I zapojenými v propustném směru, dále sériový řetězec tvořený tyristorem II a nejméně dvěma diodami II zapojenými v nepropustném směru, a dále je knim zapojen zkratovací spínač, svázaný mechanickou vazbou s poháněcím mechanismem, sestávajícím z drátu ze slitiny kovů s tvarovou pamětí a z pružiny, vřazeným mezi připojovací svorku II a uzel tvořený vodivým propojením katody tyristoru I s anodou tyristoru II, přičemž řídicí elektroda tyristoru I je spojena s připojovací svorkou V detekčního a ovládacího obvodu I a řídicí elektroda tyristoru lije spojena s připojovací svorkou V detekčního a ovládacího obvodu II.
Detekční a ovládací obvod I a sériový řetězec tvořený tyristorem I a nejméně dvěma diodami I zapojenými v propustném směru jsou aktivní při kladné půlvlně napětí na připojovací svorce I. Antiparalelně zapojený detekční a ovládací obvod II a sériový řetězec tvořený tyristorem II a nejméně dvěma diodami II zapojenými v nepropustném směru je v takovém případě neaktivní a aktivuje se až při záporné půlvlně napětí na připojovací svorce
I. Při ohrožení ochranného prvku nadlimitním proudem sepne příslušný tyristor I resp. II. Proud protékající přes poháněči mechanismus na bázi drátu ze slitiny kovů s tvarovou pamětí, který má schopnost při průchodu proudu vrátit se do původního tvaru, zajistí sepnutí zkratovacího spínače, který převezme veškerý protékající proud a zabrání tak poškození ochranného prvku a tím ztrátě funkčnosti zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany. Po odeznění nadlimitního proudu poháněči mechanismus, vybavený pružinou uzpůsobenou k transformaci drátu ze slitiny kovů s tvarovou pamětí do výchozí pozice, zkratovací spínač rozpojí. Takto koncipovaný poháněči mechanismus nepotřebuje žádný pomocný zdroj napájení a má neomezenou životnost.
Detekční a ovládací obvody I a II jsou ve výhodném provedení tvořeny trojpólem, mezi jehož připojovacími svorkami III a IV jsou v sérii zapojeny rezistor I, dioda III v propustném směru, rezistor II a rezistor III, k němuž je paralelně připojen napěťově závislý spínač, přičemž mezi připojovací svorky III a V je vřazen varistor, a současně je mezi připojovací svorku V a katodu diody III vřazen kondenzátor.
Výhodou zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany podle tohoto vynálezu je, že dokáže reagovat jak na velmi rychlé, tj. v řádu mikrosekund, tak i na pomalé, tj. v řádu desítek až stovek mikrosekund, přepěťové impulsy, rovněž tak i na nebezpečné přepětí trvající v řádu desítek minut, např. déle než 30 minut, jejich snížením na bezpečnou úroveň napětí.
Objasnění výkresů
Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterých znázorňuje obr. 1 principiální schéma zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany, obsahující detekční a
-4·· ·· ·· ·· ····· ♦·· · · ♦ · ·« » ····· · · · · φ ······· ·« · . ···· · · · ··· ♦ · ·* · · ···· ··· · · ovládací obvody I a II pro kladnou a zápornou půlvlnu střídavého napětí a zkratovací spínač svázaný mechanickou vazbou s poháněcím mechanismem zkratovacího spínače.
Obr. 2 znázorňuje principiální schéma zapojení detekčního a ovládacího obvodu I a II, vybaveného napěťově závislým spínačem.
Příklady uskutečnění vynálezu
Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany podle obr. 1 spočívá v tom, že k připojovacím svorkám 11 a II 2 jsou paralelně zapojeny ochranný prvek 3, dále detekční a ovládací obvod I 4 svými připojovacími svorkami III 20 a IV 21, dále detekční a ovládací obvod II 5 svými připojovacími svorkami IV 21 a III 20, dále sériový řetězec tvořený tyristorem I 6 a nejméně dvěma diodami I 8 zapojenými v propustném směru, dále sériový řetězec tvořený tyristorem II 7 a nejméně dvěma diodami II 9 zapojenými v nepropustném směru, a dále je k nim zapojen zkratovací spínač 12, svázaný mechanickou vazbou 11 s poháněcím mechanismem 10, sestávajícím z drátu 23 ze slitiny kovů s tvarovou pamětí a z pružiny 24, vřazeným mezi připojovací svorku II 2 a uzel tvořený vodivým propojením katody tyristoru I 6 s anodou tyristoru II 7, přičemž řídicí elektroda tyristoru I 6 je spojena s připojovací svorkou V 22 detekčního a ovládacího obvodu I 4 a řídicí elektroda tyristoru II 7 je spojena s připojovací svorkou V 22 detekčního a ovládacího obvodu II 5.
Ochranný prvek 3 je realizován buď varistorem, nebo bleskojistkou, nebo polovodičovým omezovačem, nebo paralelní kombinací nejméně dvou těchto elektronických prvků.
Poháněči mechanismus 10 je proveden z drátu 23 ze slitiny kovů s tvarovou pamětí, tzv. Shape Memory Alloy, ve zkratce SMA. Je vybaven pružinou 24, uzpůsobenou k transformaci drátu 23 ze slitiny kovů s tvarovou pamětí do výchozí pozice.
Drát 23 ze slitiny kovů s tvarovou pamětí reaguje na přetížení ochranného prvku 3 nad povolený limit zahřátím na horní transformační teplotu, přičemž se působením vzniklé síly vrátí do původního tvaru. Zkratovací spínač 12 po nezbytnou dobu zkratuje ochranný prvek 3, čímž jej ochrání proti poškození. Po odeznění přetížení a snížení teploty drátu 23 ze slitiny kovů s tvarovou pamětí pod dolní transformační teplotu, se pomocí pružiny 24, jež je součástí poháněcího mechanismu 10, drát 23 ze slitiny kovů s tvarovou pamětí vrátí do původní pozice a zkratovací spínač 12 se rozpojí.
Výhodné provedení detekčních a ovládacích obvodů I 4 a II 5 podle obr. 2 je tvořeno trojpólem, mezi jehož připojovacími svorkami III 20 a IV 21 jsou v sérii zapojeny rezistor I • · · · • · ·· ·♦ *· • · · · · « • · · · · · »
- 5 - ........
···· ··· ··· • · ·· ·· ···· ··· ··
13, dioda III 14 v propustném směru, rezistor II 15 a rezistor III 16, k němuž je paralelně připojen napěťově závislý spínač 17, přičemž mezi připojovací svorky III 20 a V 22 je vřazen varistor 19, a současně je mezi připojovací svorku V 22 a katodu diody III 14 vřazen kondenzátor 1_8.
Detekční a ovládací obvody I 4 a II 5 jsou elektricky identické, v obr. 1 jsou zapojeny antiparalelně k připojovacím svorkám 11 a II 2.
Průmyslová využitelnost
Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany podle tohoto vynálezu je využitelné všude tam, kde je třeba zajistit ochranu osob, přístrojů, strojů a kovových konstrukcí proti nebezpečnému dotykovému napětí, proti přepětí a ochranu před působením bludných elektrických proudů. Oproti známým zapojením poháněči mechanismus svázaný mechanickou vazbou se zkratovacím spínačem nepotřebuje žádný pomocný zdroj napájení a má neomezenou životnost.
• · · ·
Seznam vztahových značek připojovací svorka I připojovací svorka II ochranný prvek detekční a ovládací obvodI detekční a ovládací obvodII tyristorI tyristorII dioda I dioda II poháněči mechanismus mechanická vazba zkratovací spínač rezistorl dioda III rezistor II rezistor III napěťově závislý spínač kondenzátor varistor připojovací svorka III připojovací svorka IV připojovací svorka V drát ze slitiny kovů s tvarovou pamětí pružina
Claims (2)
1. Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany, vyznačující se tím, že k připojovacím svorkám I (1) a II (2) jsou paralelně zapojeny ochranný prvek (3), dále detekční a ovládací obvod I (4) svými připojovacími svorkami III (20) a IV (21), dále detekční a ovládací obvod II (5) svými připojovacími svorkami IV (21) a III (20), dále sériový řetězec tvořený tyristorem I (6) a nejméně dvěma diodami I (8) zapojenými v propustném směru, dále sériový řetězec tvořený tyristorem II (7) a nejméně dvěma diodami II (9) zapojenými v nepropustném směru, a dále je k nim zapojen zkratovací spínač (12), svázaný mechanickou vazbou (11) s poháněcím mechanismem (10), sestávajícím z drátu (23) ze slitiny kovů s tvarovou pamětí a z pružiny (24), vřazeným mezi připojovací svorku II (2) a uzel tvořený vodivým propojením katody tyristoru I (6) s anodou tyristoru II (7), přičemž řídicí elektroda tyristoru I (6) je spojena s připojovací svorkou V (22) detekčního a ovládacího obvodu I (4) a řídicí elektroda tyristoru II (7) je spojena s připojovací svorkou V (22) detekčního a ovládacího obvodu II (5).
2. Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve výhodném provedení jsou detekční a ovládací obvody I (4) a II (5) tvořeny trojpólem, mezi jehož připojovacími svorkami III (20) a IV (21) jsou v sérii zapojeny rezistor I (13), dioda III (14) v propustném směru, rezistor II (15) a rezistor III (16), k němuž je paralelně připojen napěťově závislý spínač (17), přičemž mezi připojovací svorky III (20) a V (22) je vřazen varistor (19), a současně je mezi připojovací svorku V (22) a katodu diody III (14) vřazen kondenzátor (18).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-77A CZ307538B6 (cs) | 2013-02-06 | 2013-02-06 | Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-77A CZ307538B6 (cs) | 2013-02-06 | 2013-02-06 | Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ201377A3 true CZ201377A3 (cs) | 2014-08-13 |
| CZ307538B6 CZ307538B6 (cs) | 2018-11-21 |
Family
ID=51293395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-77A CZ307538B6 (cs) | 2013-02-06 | 2013-02-06 | Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ307538B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307422B6 (cs) * | 2017-03-15 | 2018-08-08 | Saltek S.R.O. | Omezovač napětí s přepěťovou ochranou |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61150617A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-09 | 日本電信電話株式会社 | サ−ジ防護回路 |
| CA2040163A1 (en) * | 1990-06-21 | 1991-12-22 | Vasu H. Tahiliani | Protective device for temporary system overvoltages |
| DE4402023A1 (de) * | 1993-12-07 | 1995-06-08 | Elpro Ag | Überspannungsschutzgerät |
| JP3457476B2 (ja) * | 1996-08-12 | 2003-10-20 | 松下電器産業株式会社 | 無効電力調整装置 |
| US6459559B1 (en) * | 1999-01-14 | 2002-10-01 | Dale Jack Christofersen | Thyristor controlled dynamic voltage suppressor for electric power systems |
| CN2624495Y (zh) * | 2003-05-08 | 2004-07-07 | 苏州维运科技有限公司 | 三极固体管可复式保安单元 |
| JP4932672B2 (ja) * | 2007-10-26 | 2012-05-16 | 株式会社 シンワ | 形状記憶合金部材の加熱装置 |
-
2013
- 2013-02-06 CZ CZ2013-77A patent/CZ307538B6/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ307422B6 (cs) * | 2017-03-15 | 2018-08-08 | Saltek S.R.O. | Omezovač napětí s přepěťovou ochranou |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ307538B6 (cs) | 2018-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104756339B (zh) | 电路中断设备 | |
| CN105659465B (zh) | Hvdc的ac侧电气保护 | |
| CN110915088B (zh) | 具有过电压限制器的电子开关 | |
| TR201807423T4 (tr) | Çalışma güvenilirliğini geliştirmek için bir rotasyonel disk ve elektronik düzenekli aşırı voltaj devre kesici. | |
| CN106786459B (zh) | 浪涌保护电路以及使用该电路的电子装置 | |
| AU2011214562A1 (en) | Surge-limiting device for direct current networks | |
| US20130128398A1 (en) | Serial surge suppression and overload protection optimization device | |
| CN105811369A (zh) | 一种用于高压直流断路器的旁路保护装置及其保护方法 | |
| CN101728812B (zh) | 线通信型故障限流器 | |
| CN112602244B (zh) | 用于过电流和过电压保护式电能传输的多级保护装置 | |
| CN112602243B (zh) | 用于过电流和过电压保护式电能传输的多级保护装置 | |
| WO2011070235A1 (en) | Electronic protection circuit and protection device | |
| US9246322B2 (en) | Surge protection device | |
| CN212231086U (zh) | 一种保护电路 | |
| CZ201377A3 (cs) | Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany | |
| US20120287548A1 (en) | Surge protector | |
| US8724283B1 (en) | A.C. power line surge protectors | |
| RU174488U1 (ru) | Устройство защиты от импульсных перенапряжений | |
| RU2533184C1 (ru) | Комбинированное сетевое защитное устройство | |
| CN212588082U9 (zh) | 一种应用过电压保护器的供电电路 | |
| CZ25741U1 (cs) | Zapojení hybridního omezovače napětí a přepěťové ochrany | |
| RU129703U1 (ru) | Устройство защиты от импульсных перенапряжений в низковольтных силовых распределительных системах | |
| CN213279148U (zh) | 一种浪涌保护的电路 | |
| RU2817404C1 (ru) | Устройство защиты фотоэлектрических модулей от атмосферных перенапряжений | |
| CN213093871U (zh) | 具有异常持续过压保护功能的保护电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20240206 |