RU2020685C1

RU2020685C1 - Device for control and protection of supply source

Info

Publication number: RU2020685C1
Authority: RU
Inventors: Сулейман Владимирович Левинзон
Original assignee: Сулейман Владимирович Левинзон
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 analog-to-digital device with decoder and digital indicator in indicating unit. EFFECT: enlarged operating capabilities. 6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках электропитания. The invention relates to electrical engineering and can be used in power sources.

Известны устройства защиты цепей переменного и постоянного тока с помощью плавких предохранителей. Known devices for protecting AC and DC circuits using fuses.

Известны устройства форсированного предохранителя в цепи постоянного тока, где в аварийном режиме происходит включение тиристора, подключенного к нагрузке параллельно, т.е. в процессе аварийной ситуации режим перегрузки превращается в режим короткого замыкания [1]. Known devices of a forced fuse in a DC circuit, where in an emergency mode the thyristor is connected, connected to the load in parallel, i.e. during an emergency, the overload mode turns into a short circuit mode [1].

Недостатком таких устройств является отсутствие контроля и сигнализации о сгоревшем предохранителе. The disadvantage of such devices is the lack of control and signaling about a blown fuse.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство [2], содержащее предохранитель в цепи переменного тока, сеть переменного тока и нагрузку. The closest in technical essence to the invention is the device selected as a prototype [2], which contains a fuse in the AC circuit, an alternating current network and a load.

Однако наличие одного предохранителя может привести к необратимой аварийной инструкции. However, the presence of one fuse can lead to irreversible emergency instructions.

Недостатком известного устройства является отсутствие контроля и индикации об аварийном состоянии, заключающегося в выходе из строя предохранителей. A disadvantage of the known device is the lack of control and indication of the emergency state, consisting in the failure of the fuses.

Целью изобретения является улучшение ремонтопригодности и расширение функциональных возможностей, заключающихся в наличии контроля и дистанционного управления и индикации о конкретном сгоревшем предохранителе. The aim of the invention is to improve maintainability and expand the functionality, consisting in the presence of control and remote control and indication of a specific fuse blown.

Это достигается тем, что в устройство для защиты и контроля источника электропитания, содержащее первый и второй плавкие предохранители, снабженные первыми и вторыми выводами, предназначенными для подключения соответственно к выводам защищаемого источника электропитания и нагрузки, введены первый, второй, третий и четвертый двухполюсники, гасящий резистор и индикатор, причем первый и второй двухполюсники включены последовательно между первыми выводами предохранителей, третий и четвертый двухполюсники включены последовательно между вторыми выводами предохранителей, а цепь, состоящая из соединенных последовательно индикатора и гасящего резистора, включена между объединенными выводами первого и второго и соответственно третьего и четвертого двухполюсников, образующих мост, сбалансированный на частоте источника электропитания. This is achieved by the fact that the first, second, third and fourth two-pole extinguishing cables are introduced into the device for protection and control of the power supply, containing the first and second fuses equipped with first and second terminals designed to connect respectively to the terminals of the protected power source and load a resistor and an indicator, the first and second two-terminal connected in series between the first terminals of the fuses, the third and fourth two-terminal connected in series between the second terminals of the fuses, and a circuit consisting of a series-connected indicator and a quenching resistor is connected between the combined terminals of the first and second and, respectively, third and fourth bipolar circuits, forming a bridge balanced at the frequency of the power supply.

Кроме того, в качестве первого и третьего двухполюсников использованы диоды, а в качестве второго и четвертого - резисторы, причем аноды диодов подключены к выводам первого предохранителя, в качестве двухполюсников использованы конденсаторы, в качестве индикатора - два встречно-параллельно соединенных светодиода, введен фотодиод, оптически связанный со светодиодами, и конденсатор, подключенный параллельно индикатору. In addition, diodes were used as the first and third two-pole, and resistors were used as the second and fourth, and the diode anodes are connected to the terminals of the first fuse, capacitors are used as two-terminal, two counter-parallel LEDs are used, a photodiode is introduced, optically connected with LEDs, and a capacitor connected in parallel with the indicator.

На фиг.1-6 изображена схема предлагаемого устройства. Figure 1-6 shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит предохранители 1,2, включенные в универсальную двухпроводную сеть постоянного или переменного тока, нагрузку 3, первый-четвертый двухполюсники 4-7, представляющие комплексные сопротивления, образующие сбалансированный мост, т.е. такую схему, в которой произведения сопротивлений противоположных плеч равны Z₁Z₄ = Z₂Z₃, где Z_1-4 - значение первого-четвертого комплексных сопротивлений двухполюсников. В диагональ моста включен гасящий резистор 8 последовательно с индикатором 9 (лампа накаливания, неоновая лампа в цепи переменного тока и др.). Последний может быть выполнен в виде встречно-параллельно включенных светодиодов 10,11 (фиг.2) или образовывать оптопару 12 с фотоприемником 13 (фиг.3). Двухполюсники 4 и 6 могут быть выполнены в виде полупроводниковых диодов 14 и 15, включенных анодами к первому и второму выводами предохранителя (фиг.4). Первый-четвертый двухполюсники могут быть выполнены в виде конденсаторов 16-19, а индикатор 9 шунтирован конденсатором 20 (фиг.5).The device contains fuses 1,2, included in the universal two-wire network of direct or alternating current, load 3, the first and fourth two-terminal 4-7, representing complex resistances forming a balanced bridge, i.e. such a scheme in which the products of the resistance of the opposite arms are Z ₁ Z ₄ = Z ₂ Z ₃ , where Z _1-4 is the value of the first or fourth complex resistances of two-terminal devices. A quenching resistor 8 is included in the diagonal of the bridge in series with indicator 9 (incandescent lamp, neon lamp in an alternating current circuit, etc.). The latter can be made in the form of counter-parallel-connected LEDs 10.11 (figure 2) or form an optocoupler 12 with a photodetector 13 (figure 3). Bipolar 4 and 6 can be made in the form of semiconductor diodes 14 and 15, connected by anodes to the first and second terminals of the fuse (figure 4). The first and fourth bipolar can be made in the form of capacitors 16-19, and the indicator 9 is shunted by the capacitor 20 (figure 5).

Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме работы, т.е. при наличии двух функционирующих предохранителей 1,2 и отсутствии в нагрузке 3 аварийных режимов перегрузки по току мост из двухполюсников 4-7 сбалансирован, т.е. в его диагонали тока не протекает, так как разность потенциалов в точках а и б равна нулю. Индикатор 9 не горит (фиг.1). При выходе из строя любого из предохранителей режим баланса моста нарушается и в зависимости от номера сгоревшего предохранителя по индикатору начинает протекать ток от а к б при сгоревшем предохранителе 1 или в обратном направлении при сгоревшем предохранителе 2. В зависимости от характера напряжения сети ток может быть постоянным или переменным. The device operates as follows. In normal operation, i.e. in the presence of two functioning fuses 1,2 and the absence of 3 emergency overload conditions in the load 3, the bridge from two-terminal 4-7 is balanced, i.e. no current flows in its diagonal, since the potential difference at points a and b is equal to zero. Indicator 9 does not light (figure 1). If any of the fuses fails, the bridge balance mode is violated and, depending on the number of the fuse blown, the indicator starts to flow from a to b when fuse 1 is blown or in the opposite direction when fuse 2 is blown. Depending on the nature of the mains voltage, the current may be constant or variable.

Для определения номера конкретного вышедшего из строя предохранителя индикатор 9 может быть выполнен в виде светодиодов 10,11 (фиг.2) в этом случае светодиод 10 будет индицировать предохранитель 1, а 11 - предохранитель 2. Одновременно светодиоды будут защищены от недопустимого обратного напряжения на них независимо от величины напряжения сети. Для дистанционного сигнала об аварийной ситуации индикатор 9 выполнен в виде оптопары 12 (фиг. 3), фотоприемник 13 которой (фотодиод, фототиристор, фототранзистор и т.п.) включается в цепь аварийной индикации или защиты первичной сети. To determine the number of a particular failed fuse, indicator 9 can be made in the form of LEDs 10.11 (Fig. 2) in this case, LED 10 will indicate fuse 1, and 11 - fuse 2. At the same time, the LEDs will be protected from unacceptable reverse voltage to them regardless of the magnitude of the mains voltage. For a remote alarm signal, the indicator 9 is made in the form of an optocoupler 12 (Fig. 3), the photodetector 13 of which (a photodiode, photo thyristor, photo transistor, etc.) is included in the emergency indication or protection circuit of the primary network.

Если защищаемая сеть не является универсальной, а представляет собой цепь переменного тока, то для создания "мигающей" индикации верхние плечи моста, т.е. первый и третий двухполюсники, могут быть выполнены в виде диодов 14,15 (фиг.4). В этом случае на индикатор будет поступать пульсирующее напряжение прямой или обратной полярности в зависимости от того, какой из предохранителей вышел из строя. Если нагрузки переменного тока носят активно-индуктивный характер (трансформаторы, магнитные усилители, двигатели и т.п.) то для увеличения cos φ плечи моста могут быть выполнены в виде конденсаторов 16-19 (фиг.5). If the protected network is not universal, but is an alternating current circuit, then the upper arms of the bridge, i.e. the first and third bipolar, can be made in the form of diodes 14.15 (figure 4). In this case, the indicator will receive a pulsating voltage of direct or reverse polarity, depending on which of the fuses has failed. If the AC loads are active-inductive in nature (transformers, magnetic amplifiers, motors, etc.), then to increase cos φ, the bridge arms can be made in the form of capacitors 16-19 (Fig. 5).

Конденсаторная батарея (параллельно-последовательное соединение 4-х конденсаторов 16-19) рассчитывается позависимости C =

(tgφ_н-tgφ_к) [Ф], где Р - активная мощность нагрузки, Вт; ω - круговая частота, рад/с; U - действующее значение переменного тока, В; φ_н, φ_к - углы сдвига фаз некомпенсированной и компенсированной схемы,град; φ_к определяется исходя из компенсированного cos φ_к.Capacitor bank (parallel-series connection of 4 capacitors 16-19) is calculated depending on C =

(tgφ _n -tgφ _k ) [Ф], where P is the active load power, W; ω is the circular frequency, rad / s; U - effective value of alternating current, V; φ _n , φ _to - the phase angle of the uncompensated and compensated circuit, deg; φ _{k is} determined based on the compensated cos φ _k .

Для устранения мигания, исходя из эргономических соображений и условий эксплуатации индикатор 9 может быть шунтирован конденсатором 20. В этом случае характер "мигания" определяется RC-цепью из элементов 8,9,20. To eliminate blinking, on the basis of ergonomic considerations and operating conditions, indicator 9 can be shunted by a capacitor 20. In this case, the nature of the “blinking” is determined by the RC circuit of elements 8,9,20.

Таким образом, предложенное устройство обеспечивает контроль и индикацию неисправного состояния, а также передачу сигнала дистанционного управления. Thus, the proposed device provides control and indication of a malfunctioning state, as well as transmitting a remote control signal.

Claims

1. DEVICE FOR PROTECTION AND MONITORING OF THE POWER SUPPLY SOURCE, containing the first and second fuses equipped with the first and second terminals, intended for connection to the terminals of the protected power supply and load, characterized in that the first, second, third and fourth two-pole extinguishing a resistor and an indicator, while the first and second two-terminal are connected in series between the first terminals of the fuses, the third and fourth two-terminal are connected in series between torymi fuse terminals, and the circuit composed of series-connected LED and damping resistor is included between the joint pin and the first and second respectively third and fourth two-terminal forming a bridge balanced at a frequency of the power supply.

2. The device according to claim 1, characterized in that diodes are used as the first and third two-terminal devices, and resistors are used as the second and fourth two-terminal devices, and the anode of the diodes connected to the terminals of the first fuse.

3. The device according to claim 1, characterized in that capacitors are used as two-terminal devices.

4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that two counter-parallel connected LEDs are used as an indicator.

5. The device according to claim 4, characterized in that the introduced photodiode, optically coupled to the LEDs.

6. The device according to p. 1 and 5, characterized in that the capacitor is connected, connected in parallel with the indicator.