RU18031U1 - Устройство токовой защиты - Google Patents

Description

предлагаемая полезная модель относится к области электроники, в частности к устройствам для защиты от аварий путем ограничения избыточного тока или напряжения.

Известно устройство запщты нагрузки от сверхтоков, содержащее разрядник с термоконтактами, замыкаюпщми при нагреве разрядника провода линии, к которой подключен разрядник, на землю, и включенные последовательно в каждый из проводов линии связи первый и второй позисторы(т.е.резисторы,имеюпще положительный температурный коэффициент сопротивления) (см. Каталог «Электрическая защита телефонных станщш и терминалов от опасных токов и напряжений ИСКРА ЗАЩИТА, г.Любляна, 1997г.).

В нормальном режиме работы напряжение в линии связи меньше, чем напряжение пробоя разрядника. Ток, протекающий в цепи, меньше, чем ток срабатывания позисторов.

В аврийном режиме в линию связи поступает постороннее опасное напряжение. В этом случае в цепи протекает ток больше, чем ток срабатывания позистора, который в результате саморазогрева увеличивает свое сопротивление, и напряжение на позисторе и нагрузке становится больше, чем напряжение срабатывания разрядника, поэтому разрядник пробивается, и через него протекает ток, от которого разрядник нагревается, и под воздействием нагрева его термоконтакты замыкают провода линии связи на землю, и ток в нагрузку не поступает.

Однако перед тем, как сработает разрядник, обеспечивая защиту нагрузки от сверхтока, в течение довольно продолжительного времени этот ток опасной величины протекает через нагрузку.

Известно устройство запщты нагрузки от сверхтоков, содержащее включенные в один из проводов линии связи параллельно соединенные токоограничивающий элемент в виде позистора и чувствительный элемент, а также отключающий элемент в виде транзисторного ключа, подключенный выводами к проводам линии связи параллельно нагрузке (см. патент ФРГ №19758332, М.кл. Н02Н 3/08, Н02Н 9/02, опубл. 4.03.99г.).

В аварийном режиме через нагрузку начинает протекать токбольше, чем ток срабатываения позистора, в результате чего позистор нагревается и переходит в высокоомное состояние. При этом напряжение на позисторе достигает величины , обеспечивающей срабатывание отключающего элемента, последний обеспечивает защиту нагрузки.

В этом устройстве, также, как и в вышерассмотренном, отключение нагрузки происходит через достаточно продолжительное время, длительность которого определяется временем,необходимым для нагрева позистора и перехода его в высокоомное состояние.

Данное устройство выбрано за прототип.

Задачей полезной модели является ограничеьше тока, попадающего в нагрузку, до безопасной величины и увеличение скорости срабатывания устройства защиты.

Решение данной задачи обеспечивается тем, что устройство токовой защиты , содержащее позистор, включенный в разрыв провода ,отличается тем, что дополнительно содержит источник тока, включенный последовательно с позистором , имеющий с ним термическую связь.

В этом случае в аварийном режиме напряжение большой величины падает на элементах источника тока, ограничиваюшего ток в цепи на уровне безопасной величины. Мощность, выделяемая на элементах источника тока в виде тепла, нагревает позистор, имеющий термическую связь с ними , в результате сопротивление позистора резко возрастает и ограничивает ток, протекающий во всей цепи, а следовательно, ограничивая ток через нагрузку, не допускает выхода из строя источника тока вследствие перегрева. При этом в сработавшем состоянии вся избыточная мощность рассеивается на позисторе. Причем позистор при внешнем нагревании срабатывает быстрее, чем при саморазогреве вследствие протекающего через него тока (см. Ю.В.Зайцев, А.П.Марченко, И.И.Ващенко «Полупроводниковые резисторы в электротехнике, М.,Энергоатомиздат, 1988г.).

Таким образом введение в схему источника тока и включение его последовательно с позистором, имеющим с ним термическую связь, обеспечивает решение поставленной задачи.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема устройства, а на фиг.2 показана характеристика изменения тока в нагрузке во времени в устройстве -прототипе и в предлагаемом устройстве.

Согласно фиг.1 предлагаемое устройство содержит провод 1, в который включены последовательно соединенные источник тока 2, позистор 3 и нагрузку 4.

Работу устройства можно пояснить следующим образом.

,

В рабочем режиме через источник тока 2 (например, транзисторный каскад) и нозистор 3 протекает рабочий ток, создавая на этих элементах падение напряжения малой величины. В аварийном режиме под воздействием постороннего напряжения ток в цепи увеличивается, достигая величины тока ограничения источника тока.

Причем его основная часть падает на элементах источника тока 2 , выделяя мощность в виде тепла. При этом поскольку источник тока 2 термически связан с позистором 3, происходит нагрев последнего, сопротивление позистора 3 резко возрастает и уменьшает ток, протекаюпщй во всей цепи.

Па фиг.2 показаны характеристики изменения тока в нагрузке: а) для прототипа, б) для предлагаемого устройства, из которых видно, что для прототипа спад первоначального опасного броска тока до максимально допустимого происходит в течение длительного времени (t3 -ti), определяемого временем нагрева позистора, после которого и происходит отключение нагрузки отключающим элементом. В предлагаемом устройстве воздействие броска тока на нагрузку 4 минимально, поскольку основная часть опасного напряжения упала на элеметах источника тока 2, включенного перед позистором 3, вызвав выделение тепла и нагревание позистора 3. При этом ве.личина тока ограничения Ьгр. значительно меньще, чем максимально допустимый ток Imax доп., И его спад происходит за время (t2 - ti) (t3 - ti), быстро защищая нагрузку 4 от опасного напряжения.

Рассмотрим пример реализации предлагаемого устройства.

Данное устройство может подключаться, например в разрыв проводов линий связи и устанавливаться в кроссе.

При этом нагрузкой 4 устройства может быть,например абонентский комплект АТС.

Источник тока 2 может представлять собой токовое зеркало или источник тока на полевом транзисторе.

В качестве позистора 3 может бытьиспользован позистор ТРП27 производства ПИИ «Гириконд или позистор В1069А80 производства фирмы EPCOS.

Claims (1)

1. Устройство токовой защиты, содержащее резистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позистор), включенный в разрыв провода, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник тока, включенный последовательно с позистором и имеющий с ним термическую связь.