RU2402854C1 - Device for electronic equipment protection against hv pulse disturbances - Google Patents
Device for electronic equipment protection against hv pulse disturbances Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402854C1 RU2402854C1 RU2009133006/07A RU2009133006A RU2402854C1 RU 2402854 C1 RU2402854 C1 RU 2402854C1 RU 2009133006/07 A RU2009133006/07 A RU 2009133006/07A RU 2009133006 A RU2009133006 A RU 2009133006A RU 2402854 C1 RU2402854 C1 RU 2402854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- varistor
- thyristor
- circuit breaker
- voltage limiter
- voltage
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, а более точно к устройствам защиты радиоэлектронного оборудования и электрооборудования от перенапряжений в сети электропитания.The invention relates to the field of electrical engineering, and more specifically to devices for protecting electronic equipment and electrical equipment from overvoltages in the power supply network.
Известно устройство защиты от импульсных перенапряжений (Заглядин Н. Узел защиты радиоаппаратуры. Журнал «Радиолюбитель», 1996 г., №7, с.20), содержащее сетевой тепловой предохранитель, подключенную параллельно нагрузке цепочку полупроводниковых ограничителей напряжения с последовательно с ними включенным измерительным резистором (выполняющим функции датчика тока), подключенный параллельно нагрузке тиристорный ключ с управляющим входом, причем точка соединения ограничителя напряжения и измерительного резистора подключена к управляющему входу тиристорного ключа. Тиристорный ключ включается при достижении на измерительном резисторе заданной величины напряжения и форсированно выжигает предохранитель, включенный в защищаемую сеть, отключая при этом нагрузку. Это устройство выбрано в качестве прототипа.A device for protection against surge surges (Zaglyadin N. Radio equipment protection node. Radio Amateur magazine, 1996, No. 7, p.20), containing a network thermal fuse, a chain of semiconductor voltage limiters connected in parallel with the load with a measuring resistor connected in series with them (acting as a current sensor), a thyristor switch connected to the load with a control input, and the connection point of the voltage limiter and measuring resistor is connected to the control th input of the thyristor key. The thyristor switch turns on when the set voltage is reached on the measuring resistor and forcibly fuses the fuse included in the protected network, disconnecting the load. This device is selected as a prototype.
Это устройство-прототип предохраняет нагрузку от высоковольтных импульсных помех, однако имеет существенные недостатки: устройство срабатывает уже при незначительной длительности высоковольтных импульсов помехи (10-20 микросекунд), при этом форсированно сгорает предохранитель и отключает нагрузку от электросети, что в ряде случаев недопустимо.This prototype device protects the load from high-voltage impulse noise, however, it has significant drawbacks: the device is already triggered by a short duration of high-voltage interference pulses (10-20 microseconds), while the fuse blows forcefully and disconnects the load from the mains, which in some cases is unacceptable.
Предлагаемое устройство позволяет исключить указанные недостатки.The proposed device allows to eliminate these disadvantages.
Таким образом, техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства защиты и повышение надежности устройства защиты.Thus, the technical result of the invention is to expand the functionality of the protection device and increase the reliability of the protection device.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от высоковольтных импульсных помех содержит первую и вторую входные клеммы, первую и вторую выходные клеммы, автоматический выключатель, ограничитель напряжения, датчик тока, тиристорный ключ с управляющим входом, причем сеть электропитания подсоединена к первой и второй входным клеммам, нагрузка подсоединена между выходными первой и второй клеммами, автоматический выключатель подсоединен между первыми входной и выходной клеммами, тиристорный ключ с управляющим входом и цепочка из последовательно соединенных ограничителя напряжения и датчика тока подсоединены между первой и второй выходными клеммами параллельно нагрузке, точка соединения ограничителя напряжения и датчика тока соединена с управляющим входом тиристорного ключа (далее следуют отличительные признаки), предлагаемое устройство содержит также варистор высокой мощности и схему управления тиристорным ключом, автоматический выключатель имеет средство для выключения при нагревании, причем корпус варистора имеет тепловую связь с автоматическим выключателем, варистор включен между первой выходной клеммой и тиристорным ключом, а схема управления тиристором включена между управляющим входом тиристорного ключа и точкой соединения ограничителя напряжения и датчика тока.The essence of the invention lies in the fact that the device for protecting electronic equipment from high-voltage impulse noise contains the first and second input terminals, the first and second output terminals, a circuit breaker, voltage limiter, current sensor, thyristor switch with a control input, and the power supply is connected to the first and a second input terminal, a load is connected between the output first and second terminals, a circuit breaker is connected between the first input and output terminals and, a thyristor switch with a control input and a chain of series-connected voltage limiter and current sensor are connected between the first and second output terminals in parallel with the load, the connection point of the voltage limiter and current sensor is connected to the control input of the thyristor switch (distinguishing features follow), the proposed device contains also a high power varistor and a thyristor key control circuit, the circuit breaker has a means for turning off when heated, and the housing in the variable resistor is thermally coupled to the circuit breaker, a varistor connected between the output terminal and the first wrench thyristor and a thyristor control circuit connected between the control input of the thyristor and the point of the key compound of the voltage limiter and a current sensor.
Сущность изобретения заключается также в том, что указанная схема управления тиристорным ключом содержит интегрирующий узел, определяющий количество электричества, протекшее по ограничителю напряжения с момента начала его пробоя.The essence of the invention also lies in the fact that the specified thyristor switch control circuit contains an integrating unit that determines the amount of electricity flowing through the voltage limiter from the moment of its breakdown.
Сущность изобретения заключается также в том, что указанный интегрирующий узел представляет собой RC цепочку.The invention also lies in the fact that the specified integrating node is an RC chain.
Изобретение будет понятно из нижеследующего описания, которое иллюстрируется чертежом.The invention will be clear from the following description, which is illustrated in the drawing.
На чертеже обозначено:The drawing indicates:
1 - Электрическая сеть;1 - Electric network;
2 - первая входная клемма;2 - the first input terminal;
3 - первая выходная клемма;3 - the first output terminal;
4 - вторая входная клемма;4 - second input terminal;
5 - вторая выходная клемма;5 - second output terminal;
6 - нагрузка (радиоэлектронная аппаратура);6 - load (electronic equipment);
7 - автоматический выключатель;7 - circuit breaker;
8 - варистор;8 - varistor;
9 - тепловая связь автоматического выключателя и варистора (показана пунктиром);9 - thermal connection of the circuit breaker and the varistor (shown by a dotted line);
10 - ограничитель напряжения;10 - voltage limiter;
11 - тиристорный ключ;11 - thyristor key;
12 - управляющий вход тиристорного ключа;12 - control input of the thyristor key;
13 - схема управления тиристорным ключом;13 is a thyristor key control circuit;
14 - датчик тока;14 - current sensor;
15 - точка соединения ограничителя напряжения и датчика тока.15 - connection point of the voltage limiter and current sensor.
Устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от высоковольтных импульсных помех подключено к сети 1 электропитания (чертеж), причем напряжение электропитания подается между первой входной клеммой 2 и второй входной клеммой 4. Нагрузка 6 (радиоэлектронная аппаратура) подключена между первой выходной клеммой 3 и второй выходной клеммой 5. Между первой входной клеммой 2 и первой выходной клеммой 3 включен автоматический выключатель 7. Автоматический выключатель представляет собой, например, устройство с биметаллическим контактом, который при нагревании от варистора разрывает электрическую цепь питания нагрузки. Автоматический выключатель может быть также выполнен и с использованием терморезистора со схемой управления и ключевым элементом.The device for protecting electronic equipment from high-voltage impulse noise is connected to the power supply network 1 (drawing), and the power supply voltage is supplied between the first input terminal 2 and the second input terminal 4. Load 6 (electronic equipment) is connected between the first output terminal 3 and the second output terminal 5. A circuit breaker 7 is connected between the first input terminal 2 and the first output terminal 3. The circuit breaker is, for example, a device with a bimetallic contact, which and heating of the varistor breaks the electrical circuit powering the load. The circuit breaker can also be made using a thermistor with a control circuit and a key element.
Между клеммами 3 и 5 параллельно нагрузке 6 подключена цепочка из последовательно соединенных ограничителя напряжения 10 и датчика тока 14, который в данном конкретном случае выполнен с помощью измерительного резистора 14.Between the terminals 3 and 5 parallel to the load 6 is connected a chain of series-connected voltage limiter 10 and current sensor 14, which in this particular case is made using a measuring resistor 14.
В качестве ограничителя напряжения 10 используется полупроводниковый ограничитель напряжения (ПОН) с малым дифференциальным сопротивлением и достаточно высоким быстродействием. ПОН обеспечивает первую ступень защиты нагрузки от высоковольтных импульсов помехи.As a voltage limiter 10, a semiconductor voltage limiter (PON) is used with a small differential resistance and a sufficiently high speed. PON provides the first stage of load protection against high-voltage interference pulses.
Между клеммами 3 и 5 параллельно нагрузке 6 подключена также цепочка из последовательно соединенных варистора 8 и тиристорного ключа 11.Between the terminals 3 and 5 parallel to the load 6 is also connected a chain of series-connected varistor 8 and thyristor switch 11.
Варистор также является ограничителем напряжения, но, в отличие от ПОН, он имеет меньший порог ограничения напряжения, меньшее быстродействие, но большее дифференциальное сопротивление и обладает большей поглощающей способностью. Варистор является второй ступенью защиты нагрузки от высоковольтного импульса помехи.The varistor is also a voltage limiter, but, unlike PON, it has a lower voltage limiting threshold, lower speed, but greater differential resistance and has a higher absorption capacity. The varistor is the second step in protecting the load from a high voltage interference pulse.
Точка соединения 15 ограничителя напряжения 10 и датчика тока 14 подсоединена к схеме управления 13 тиристорным ключом 11. Схема управления 13 тиристорным ключом 1 в предпочтительном варианте выполнения изобретения реализована в виде интегрирующего узла, определяющего количество электричества, протекшее по ограничителю напряжения 10 с момента начала его пробоя, который происходит, если высоковольтный импульс помехи превышает пороговое напряжение пробоя ограничителя напряжения 10. Схема управления может также быть выполнена в виде порогового элемента с интегрирующим узлом (цифрового интегрирующего устройства со схемой сравнения значения на ее выходе с заданным пороговым значением и т.п.).The connection point 15 of the voltage limiter 10 and the current sensor 14 is connected to the control circuit 13 of the thyristor switch 11. The control circuit 13 of the thyristor switch 1 in the preferred embodiment of the invention is implemented as an integrating unit that determines the amount of electricity flowing through the voltage limiter 10 from the moment of its breakdown which occurs if the high-voltage interference pulse exceeds the breakdown threshold voltage of the voltage limiter 10. The control circuit can also be made in the form of a threshold element with an integrating unit (digital integrator circuit with a comparison value at its output with a predetermined threshold value and the like).
В предпочтительном варианте выполнения изобретения указанный интегрирующий узел может быть реализован в виде аналоговой схемы - цепочки RC, причем резистор цепочки подключен к точке соединения ПОН и датчика тока, второй вывод резистора цепочки подключен к конденсатору цепочки, второй вывод которого подключен к земле.In a preferred embodiment of the invention, said integrating unit may be implemented in the form of an analog circuit - an RC circuit, wherein the resistor of the circuit is connected to the connection point of the PON and the current sensor, the second output of the resistor of the circuit is connected to the capacitor of the circuit, the second output of which is connected to ground.
Схема управления 13 тиристорным ключом 11 подключена к его управляющему входу 12.The control circuit 13 of the thyristor switch 11 is connected to its control input 12.
Варистор 8 выполнен так, что он имеет тепловую связь с автоматическим выключателем 7 (на чертеже эта тепловая связь показана штриховой линией).The varistor 8 is made so that it has a thermal connection with the circuit breaker 7 (in the drawing, this thermal connection is shown by a dashed line).
Устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от высоковольтных импульсных помех работает следующим образом.A device for protecting electronic equipment from high-voltage impulse noise works as follows.
В штатном режиме при отсутствии высоковольтных импульсов помех ограничитель напряжения 10 закрыт, ток по датчику тока 14 не протекает, напряжения в точке 15 нет, поэтому схема управления 13 не выдает сигнал на вход управления 12 тиристорного ключа 11, который находится в пассивном состоянии (не зажжен) и ток через себя не пропускает, поэтому автоматический выключатель находится в штатном режиме, открыт, а нагрузка 6 подключена к сети 1 электропитания.In the normal mode, in the absence of high-voltage interference pulses, the voltage limiter 10 is closed, the current through the current sensor 14 does not flow, there is no voltage at point 15, so the control circuit 13 does not provide a signal to the control input 12 of the thyristor switch 11, which is in the passive state (not lit ) and does not pass current through itself, so the circuit breaker is in normal mode, open, and load 6 is connected to the power supply network 1.
Когда из сети 1 поступает высоковольтный импульс помехи, превышающий заданный предел, ограничитель напряжения 10 пробивается, через него и датчик тока 14 протекает ток, при этом напряжение на нагрузке 6 ограничивается на уровне напряжения пробоя ограничителя напряжения 10 (первая цепь защиты). А в схеме управления 13 начинает работать узел интеграции, который подсчитывает (аналоговым способом) количество электричества, протекшего через ограничитель напряжения 10 с момента его пробоя.When a high-voltage interference pulse arriving from the network 1 exceeds a predetermined limit, the voltage limiter 10 breaks through it and the current sensor 14 flows, while the voltage at the load 6 is limited to the breakdown voltage of the voltage limiter 10 (first protection circuit). And in the control circuit 13, an integration unit starts to work, which counts (in an analogous way) the amount of electricity flowing through the voltage limiter 10 from the moment of its breakdown.
Постепенно, если импульс помехи не кончается, напряжение на управляющем входе 12 тиристорного ключа 11 нарастает и по достижении заданного порогового значения (зависящего от выбранных параметров схемы управления 13) включает тиристорный ключ 11 в режим пропускания тока, причем этот ток проходит через варистор 8, нагревая его. Таким образом включается вторая цепочка защиты на варисторе 8, причем ток, протекавший через ограничитель напряжения 10, теперь идет через варистор 8. Если все же импульс помехи не кончается, то варистор 8 нагревается настолько, что разогревает и выключает автоматический выключатель 7 за счет тепловой связи 9 варистора 8 с автоматическим выключателем 7. При этом нагрузка 6 отключается от сети 1. Механизм выключения автоматического выключателя при нагревании заключается в том, что он отключает напряжение сети от нагрузки и узла защиты, когда температура на варисторе достигает заданного значения.Gradually, if the interference pulse does not end, the voltage at the control input 12 of the thyristor switch 11 rises and upon reaching a predetermined threshold value (depending on the selected parameters of the control circuit 13) turns on the thyristor switch 11 in the current transmission mode, and this current passes through varistor 8, heating him. Thus, the second protection circuit on the varistor 8 is turned on, and the current flowing through the voltage limiter 10 now flows through the varistor 8. If, however, the interference pulse does not end, then the varistor 8 heats up so much that it heats and turns off the circuit breaker 7 due to thermal communication 9 varistor 8 with a circuit breaker 7. In this case, the load 6 is disconnected from the network 1. The mechanism for turning off the circuit breaker during heating is that it disconnects the mains voltage from the load and the protection unit, when The varistor temperature reaches the setpoint.
Итак, при выделении на ограничителе напряжения энергии, которая превышает заданный порог, включается вторая цепь защиты (варистор), а ограничитель напряжения обесточивается. В предложенном устройстве также защищается варистор, так как при его разогреве сверх заданного значения размыкается автоматический выключатель, который отключает устройство защиты и нагрузку от сети электропитания.So, when energy is released on the voltage limiter that exceeds a predetermined threshold, the second protection circuit (varistor) is turned on, and the voltage limiter is de-energized. The varistor is also protected in the proposed device, since when it is heated above the set value, the circuit breaker opens, which disconnects the protection device and the load from the power supply.
Таким образом, предлагаемое устройство защиты при воздействии высоковольтного импульса помехи предохраняет нагрузку, ограничитель напряжения и варистор от повреждения. Расширяются функциональные возможности устройства защиты и повышается надежность работы радиоэлектронного устройства и предлагаемого устройства защиты.Thus, the proposed protection device when exposed to a high-voltage interference pulse protects the load, voltage limiter and varistor from damage. The functionality of the protection device is expanded and the reliability of the electronic device and the proposed protection device is increased.
Предлагаемое изобретение может быть реализовано, так как все необходимые элементы и технологии известны и доступны.The present invention can be implemented, since all the necessary elements and technologies are known and available.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009133006/07A RU2402854C1 (en) | 2009-09-03 | 2009-09-03 | Device for electronic equipment protection against hv pulse disturbances |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009133006/07A RU2402854C1 (en) | 2009-09-03 | 2009-09-03 | Device for electronic equipment protection against hv pulse disturbances |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2402854C1 true RU2402854C1 (en) | 2010-10-27 |
Family
ID=44042383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009133006/07A RU2402854C1 (en) | 2009-09-03 | 2009-09-03 | Device for electronic equipment protection against hv pulse disturbances |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2402854C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691944C1 (en) * | 2018-08-17 | 2019-06-19 | Андрей Витальевич Майдуков | Method for active protection of door phone ringing panel from electric shocker and door phone ringing panel with active protection against electric shocker |
-
2009
- 2009-09-03 RU RU2009133006/07A patent/RU2402854C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2691944C1 (en) * | 2018-08-17 | 2019-06-19 | Андрей Витальевич Майдуков | Method for active protection of door phone ringing panel from electric shocker and door phone ringing panel with active protection against electric shocker |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1847001B1 (en) | Active current surge limiters | |
US8488285B2 (en) | Active current surge limiters with watchdog circuit | |
ES2589308T3 (en) | Electronic circuit breaker | |
TWI506907B (en) | Integrated overcurrent and overvoltage protection device and method for overcurrent and overvoltage protection | |
US20120063047A1 (en) | Active Current Surge Limiters | |
EP1727257A1 (en) | A protection circuit for potential transformers | |
KR101222926B1 (en) | Varistor module | |
SK18498A3 (en) | Disconnector for surge arrester | |
US20070103823A1 (en) | Protection system for medium-voltage potential transformers | |
RU2402854C1 (en) | Device for electronic equipment protection against hv pulse disturbances | |
JP2021526784A (en) | Multi-stage protection device for overcurrent and overvoltage protected transfer of electrical energy | |
US20070025549A1 (en) | Telephone interface circuit | |
US20040228060A1 (en) | Overvoltage and overcurrent protection circuit and telephone interface protection circuit | |
KR20070098150A (en) | Data/signal surge protector | |
CN109314370B (en) | Electronic follow-current arc extinguishing auxiliary device | |
KR100993519B1 (en) | Surge protector | |
RU18031U1 (en) | CURRENT PROTECTION DEVICE | |
CN204068202U (en) | The novel GNTC over-current protecting element that a kind of high-quality is highly reliable | |
KR101244756B1 (en) | Surge protector having preventing thermal runway function | |
EP3714521A1 (en) | Protection circuit for a shunt resistor and instrumentation device | |
US7978455B2 (en) | Adaptive transient blocking unit | |
KR100756750B1 (en) | Motor protector apparatus having current-limit property | |
CN117060522A (en) | Quick charge port protection circuit and method | |
JP2004080970A (en) | Protective circuit for lightning surge | |
UA141608U (en) | DEVICE FOR PROTECTION OF PHOTOELECTRIC ELEMENTS AGAINST HIGH VOLTAGE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140904 |