RU2020684C1

RU2020684C1 - Device for control and protection of ac supply source

Info

Publication number: RU2020684C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Левинзон; А.Я. Слинько
Original assignee: Левинзон Сулейман Владимирович
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: current level is measured in diagonally opposite pair of junctions of rectifier bridge circuit with subsequent processing of signal by means of optocoupler or indicator unit made in form of series- connected analog-to-digital converter, decoder and digital indicator. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания электротехнических, радиотехнических устройств, аппаратуры автоматики и связи. The invention relates to electrical engineering and can be used to power electrical, radio devices, automation equipment and communications.

Известно устройство защиты источников электропитания с использованием предохранителей, [1] в котором источник электропитания защищен с помощью предохранителя, включенного последовательно с нагрузкой в сеть. A device for protecting power supplies using fuses, [1] in which the power source is protected by a fuse connected in series with the load in the network.

Недостаток данного устройства заключается в том, что предохранитель установлен только в одном силовом проводе и отсутствует контроль и индикация о его сохранности. The disadvantage of this device is that the fuse is installed in only one power wire and there is no control and indication of its safety.

Наиболее близким к предлагаемому устройству, является устройство, в котором последовательно с нагрузкой и сетью в каждую фазу включен предохранитель [2]. Closest to the proposed device is a device in which a fuse is connected in series with the load and the network in each phase [2].

Недостатком известного устройства является то, что отсутствует контроль и индикация о вышедшем из строя предохранителе, а также о его номере. A disadvantage of the known device is that there is no control and indication of a failed fuse, as well as its number.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и улучшение ремонтопригодности устройства. The aim of the invention is to expand the functionality and improve the maintainability of the device.

Это достигается тем, что в устройство для защиты и контроля источники электропитания переменного тока, содержащее m плавких предохранителей, каждый из которых снабжен первым и вторым выводами и предназначен для последовательного включения в соответствующий силовой провод, соединяющий источник и нагрузку, введены 2m диодов, ограничительный резистор и узел индикации, причем половина диодов, образующая катодную группу, соединена катодами, другая половина диодов, образующая анодную группу, соединена анодами, аноды диодов катодной группы подключены к первым выводам соответствующих плавких предохранителей, катоды диодов анодной группы - к вторым выводам соответствующих плавких предохранителей, узел индикации последовательно с ограничительным резистором включены между объединенными анодами анодной группы диодов и объединенными катодами катодной группы диодов. This is achieved by the fact that in the device for protection and control AC power sources containing m fuses, each of which is equipped with first and second terminals and is intended for series connection to the corresponding power wire connecting the source and load, 2m diodes are introduced, a limiting resistor and an indication unit, wherein half of the diodes forming the cathode group are connected by cathodes, the other half of the diodes forming the anode group are connected by anodes, the anodes of the diodes of the cathode group are key to first terminals of corresponding fuses, the cathodes of diodes anodic groups - corresponding to the second terminal of the fuse, display unit in series with a limiting resistor connected between the combined anode group anodes of diodes and the combined cathodes of diodes cathode group.

Кроме того, узел индикации выполнен в виде светоизлучателя, связанного с фотоприемником, двухкаскадного инвертирующего усилителя на транзисторах, выполненного по схеме с общим эмиттером, индикатора и вспомогательного источника питания, причем светоизлучатель подключен к входу узла индикации, фотоприемник - к входу инвертирующего усилителя, индикатор соединен с его выходом, а вспомогательный источник питания выполнен в виде однополупериодного выпрямителя с RC-сглаживающим фильтром, причем вход вспомогательного источника питания предназначен для подключения к защищаемому источнику, выход подключен к цепям питания инвертирующего усилителя, а также введены (m-1)-резисторов с сопротивлениями, кратными друг другу, причем каждый из резисторов включен в анодную цепь соответствующего диода катодной группы, при этом узел индикации выполнен в виде соединенных последовательно аналого-цифрового преобразователя, дешифратора и цифрового индикатора. In addition, the display unit is made in the form of a light emitter connected to a photodetector, a two-stage inverting amplifier on transistors, made according to the scheme with a common emitter, an indicator and an auxiliary power source, the light emitter being connected to the input of the indicating unit, the photodetector to the input of the inverting amplifier, the indicator is connected with its output, and the auxiliary power supply is made in the form of a half-wave rectifier with an RC-smoothing filter, and the input of the auxiliary power supply assigned for connection to the protected source, the output is connected to the power circuits of the inverting amplifier, and (m-1) -resistors with resistances that are multiples of each other are introduced, and each of the resistors is included in the anode circuit of the corresponding diode of the cathode group, while the indication unit is made in the form of an analog-to-digital converter connected in series, a decoder and a digital indicator.

На фиг. 1-4 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг.5 - временная диаграмма. In FIG. 1-4 shows a diagram of the proposed device; figure 5 is a timing chart.

Оно содержит предохранители 1,2. включенные последовательно в каждую из силовых шин между сетью и нагрузкой 3. Схема контроля содержит диоды 4-7, причем диоды 4,5 соединены в катодную группу, а диоды 6,7 - в анодную. Аноды диодов катодной группы подключены к первым выводам предохранителей 1,2, катоды диодов анодной группы - к вторым выводам соответствующих предохранителей. Между точками соединения катодов и анодов через ограничительный резистор 8 включен узел индикации, выполненный в виде светоизлучателя СИ 9, который может быть зашунтирован конденсатором 10. Фотоприемник 11 включен в узел индикации, содержащий однополупериодный выпрямитель на диоде 12, RC-сглаживающем фильтре на элементах 13,14, ограничительных базовых резисторах 15,16, двухкаскадном усилителе на транзисторах 17,18, резисторе 19 межкаскадной связи, ограничительном коллекторном резисторе 20 второго каскада с последовательно включенным индикатором 21. Элементы 13-21 входят в узел индикации 22 (фиг.1). It contains fuses 1.2. connected in series in each of the busbars between the network and the load 3. The control circuit contains diodes 4-7, and diodes 4,5 are connected to the cathode group, and diodes 6,7 to the anode. The anodes of the diodes of the cathode group are connected to the first terminals of the fuses 1,2, the cathodes of the diodes of the anode group are connected to the second terminals of the corresponding fuses. Between the connection points of the cathodes and anodes through the limiting resistor 8, an indication unit is made, made in the form of a SI light emitter 9, which can be shunted by a capacitor 10. A photodetector 11 is included in the indication unit, which contains a half-wave rectifier on diode 12, an RC-smoothing filter on elements 13, 14, limiting base resistors 15.16, two-stage transistor amplifier 17.18, interstage coupling resistor 19, second-stage limiting collector resistor 20 with a series-connected indicator 21 Elements 13-21 are included in the display unit 22 (figure 1).

Если в источнике электропитания имеется развязывающий (понижающий, повышающий) трансформатор 23 со средней точкой, то источник электропитания узла 22 может быть выполнен по двухполупериодной схеме выпрямления со средней точкой, где в качестве элементов выпрямления служат диоды 4,5 (фиг.2). При m-фазной сети в качестве выпрямительных диодов используются диоды катодной группы m-фазной схеме выпрямления. If the power supply has a decoupling (step-down, step-up) transformer 23 with a midpoint, then the power supply unit 22 can be performed according to a two-half-wave rectification circuit with a midpoint, where the diodes 4,5 are used as rectification elements (Fig. 2). With an m-phase network, diodes of the cathode group of the m-phase rectification circuit are used as rectifier diodes.

Для определения количества уровней при выходе из строя любого из предохранителей (или обоих вместе) узел индикации выполняется в виде аналого-цифрового преобразователя (аналог-код) АЦП, включенного последовательно с ограничительным резистором 8 (фиг.3), где 24 - сигнал аварии. Для определения конкретного количества уровней последовательно с одним из диодов катодной группы (например, 4) включен резистор 25; при наличии двух силовых шин (для однофазной сети) количество резисторов n-1, т.е. один резистор. Узел 22 индикации содержит дешифратор 26 (например, К514ИД2) и цифровой индикатор (например, семисегментный ЗЛС324Б1 с дополнительным Н-сегментом) 27. To determine the number of levels in case of failure of any of the fuses (or both together), the indication unit is made in the form of an analog-to-digital converter (analog-code) of the ADC connected in series with the limiting resistor 8 (Fig. 3), where 24 is an alarm signal. To determine the specific number of levels, a resistor 25 is connected in series with one of the diodes of the cathode group (for example, 4); in the presence of two power buses (for a single-phase network) the number of resistors n-1, i.e. one resistor. The display unit 22 comprises a decoder 26 (for example, K514ID2) and a digital indicator (for example, a seven-segment ZLS324B1 with an additional H-segment) 27.

В третьей силовой шине установлен предохранитель 28 и два резистора 29 и 30, кратных определенным значениям и включенных последовательно в цепь анодов и диодов катодной группы 5 и 31 (т.е. два резистора для трехфазной сети, n-1), третий элемент схемы контроля - диод 32, подключенный к третьей силовой шине. A fuse 28 and two resistors 29 and 30, multiple of certain values, and connected in series in the chain of anodes and diodes of the cathode group 5 and 31 (i.e., two resistors for a three-phase network, n-1), the third element of the control circuit, are installed in the third power bus - diode 32 connected to the third power bus.

Устройство, изображенное на фиг.1,2, работает следующим образом. При нормальном режиме работы, т. е. исправных элементах, через элементы 8,9 протекает выпрямленный ток. Величина этого тока достаточна для создания такого светового потока, при котором фотоприемник 11 (фоторезистор, фотодиод, фототранзистор) находится в режиме малого сопротивления, транзистор 17 двухкаскадного усилителя - в режиме насыщения, индикатор 21, включенный в цепь коллектора транзистора 18 второго каскада, не горит, так как элемент 18 находится в режиме отсечки. The device shown in Fig.1,2, operates as follows. During normal operation, i.e., serviceable elements, a rectified current flows through elements 8.9. The magnitude of this current is sufficient to create such a light flux in which the photodetector 11 (photoresistor, photodiode, phototransistor) is in low resistance mode, the transistor 17 of the two-stage amplifier is in saturation mode, the indicator 21 included in the collector circuit of the transistor 18 of the second stage does not light since the element 18 is in cutoff mode.

При выходе из строя, т.е. перегорания предохранителя 1, ток через элемент 9 (сглаженный при необходимости параллельно включенным элементом - конденсатором 10) уменьшается, так как протекает только полпериода через элементы 4,8,9,7,10; изменяется сопротивление элемента 11, транзистор 17 выходит из режима насыщения (ток базы его через элементы 11,15 уменьшается), выходит в режим усиления транзистор 18, появляется ток коллектора его, проходящий через индикатор 21, который начинает светиться. In case of failure, i.e. blown fuse 1, the current through the element 9 (smoothed if necessary by a parallel connected element - the capacitor 10) is reduced, since only half a period flows through the elements 4,8,9,7,10; the resistance of element 11 changes, transistor 17 exits saturation mode (its base current through elements 11.15 decreases), transistor 18 enters gain mode, its collector current appears, passing through indicator 21, which starts to glow.

При перегорании предохранителя 2 ток, протекающий через элемент 9 по цепи из элементов 5,8,9,6,1 каждые полпериода, не отличаются от тока, протекающего через светоизлучатель 9 при перегорании предохранителя 1, т.е. яркость свечения индикатора 21 не изменится. When fuse 2 blows, the current flowing through element 9 through a circuit of elements 5,8,9,6,1 every half period does not differ from the current flowing through light emitter 9 when fuse 1 blows, i.e. the brightness of the indicator 21 will not change.

При перегорании двух предохранителей 1,2 ток через элемент 9 прекращается, сопротивление фотоприемника становится максимальным, транзистор 17 в состояние отсечки, а 18 - в состояние насыщения, т.е. ток индикатора 21 становится максимальным, что свидетельствует о факте перегорания всех предохранителей, включенных в силовые шины. When two fuses 1.2 blow out, the current through the element 9 ceases, the photodetector resistance becomes maximum, the transistor 17 to the cutoff state, and 18 to the saturation state, i.e. the current of indicator 21 becomes maximum, which indicates the fact of blown all the fuses included in the power bus.

Для контроля конкретного сгоревшего предохранителя с индикацией его номера или номера, свидетельствующего о сгорании всех предохранителей, включенных в каждую силовую шину, последовательно с одним из выпрямительных диодов, например 4, устанавливается резистор 25 (фиг.3). В этом случае при перегорании элемента 1 ток протекает по цепи: элемент 4, элемент 25,8,9 (24) 7 (среднее значение I_оп' на фиг.5), при перегорании предохранителя 2 ток протекает через элементы 5,8,9 (24), 6 (I_оп'' на фиг.5) и отличается от I_оп', в нормальном режиме работы протекает ток I, и в аварийном он равен нулю (I_оп'' ), т.е. в этом случае в зависимости от перегорания одного или нескольких предохранителей одновременно уровень тока через элемент 9(24) будет отличаться, всего же при двух предохранителях, включенных в две силовые шины, возможны четыре устойчивых состояния (фиг.5).To control a specific fuse blown with an indication of its number or number, indicating the combustion of all fuses included in each power bus, a resistor 25 is installed in series with one of the rectifier diodes, for example 4, (Fig. 3). In this case, when element 1 blows out, current flows through the circuit: element 4, element 25.8.9 (24) 7 (average value I _op 'in Fig. 5), when fuse 2 blows, current flows through elements 5.8.9 (24), 6 (I _op '' in Fig. 5) and differs from I _op ', in normal operation current I flows, and in emergency it is zero (I _op ''), i.e. in this case, depending on the fuse of one or more fuses, the current level through element 9 (24) will be different at the same time, all in all, with two fuses included in two power buses, four stable states are possible (Fig. 5).

Данные состояния фиксируются АЦП - аналог-код и воздействуют на узел 22 индикации, содержащий дешифратор 26 и цифровой индикатор 28. На табло индикатора в зависимости от режима работы высвечивается цифра, обозначающая характер неисправности. These statuses are recorded by the ADC - analog code and act on the display unit 22, containing the decoder 26 and the digital indicator 28. Depending on the operating mode, an indicator is displayed on the indicator board indicating the nature of the malfunction.

Для m-фазных систем (например, трехфазных), установленных в цепи анодов диодов катодной группы, содержащей диоды 4,5,32, резисторы 30,31 дают возможность в зависимости от характера аварийной ситуации получить различные уровни тока, воспринимаемые узлом 9(24), воздействующим на узел 22. For m-phase systems (for example, three-phase) installed in the anode circuit of the diodes of the cathode group containing diodes 4,5,32, resistors 30,31 make it possible, depending on the nature of the emergency situation, to obtain different levels of current perceived by node 9 (24) acting on the node 22.

Таким образом, предложенное устройство позволяет осуществлять защиту и контроль источника переменного тока, так как кроме индикации номера сгоревшего предохранителя для оперативной замены осуществляются также дистанционное управление с последующим отключением сети. Thus, the proposed device allows for the protection and control of the AC source, since in addition to indicating the number of the fuse blown for quick replacement, remote control is also carried out with the subsequent disconnection of the network.

Claims

1. DEVICE FOR PROTECTION AND MONITORING OF AC POWER SUPPLY SOURCE, containing m fuses, each of which is equipped with first and second terminals and is intended for sequential connection to the corresponding power wire connecting the source and load, characterized in that 2m diodes are introduced, a limiting resistor and an indication unit, wherein half of the diodes forming the cathode group are connected by cathodes, the other half of the diodes forming the anode group are connected by anodes, the anodes of the diodes of the cathode group are connected are connected to the first terminals of the corresponding fuses, the cathodes of the anode group diodes are connected to the second terminals of the corresponding fuses, the display unit is connected in series with the limiting resistor between the combined anodes of the anode group of diodes and the combined cathodes of the cathode group of diodes.

2. The device according to claim 1, characterized in that the display unit is made in the form of a light emitter connected to a photodetector, a two-stage inverting amplifier on transistors, made according to the scheme with a common emitter, an indicator and an auxiliary power source, the light emitter being connected to the input of the display unit, the photodetector is connected to the input of the inverting amplifier, the indicator is connected to its output, and the auxiliary power source is made in the form of a half-wave rectifier with an RC-smoothing filter, the input being the auxiliary power supply is intended to be connected to the protected source, and the output is connected to the power circuits of the inverting amplifier.

3. The device according to claim 1, characterized in that m - 1 resistors are introduced with resistances that are multiples of each other, and each of the resistors is included in the anode circuit of the corresponding diode of the cathode group, while the display unit is made in the form of an analog-to-digital converter connected in series , decoder and digital indicator.