RU25654U1 - Устройство для защиты холодильников и другой аппаратуры потребителя от повышенного и пониженного напряжения в сети переменного тока - Google Patents

Abstract

1. Устройство для защиты холодильников и другой аппаратуры потребителя от повышенного и пониженного напряжения в сети переменного тока, содержащее выпрямитель сетевого напряжения, исполнительный элемент, пороговые устройства верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, стабилизаторы напряжения, формирователь импульсов, таймер задержки на включение аппаратуры потребителя, узел управления исполнительным элементом, отличающееся тем, что в него введены управляемый интегратор напряжения сети, таймер цикла измерения, двусторонний ограничитель величины сетевого напряжения, причем первый вход устройства соединен с первыми входами выпрямителя, исполнительного элемента, управляемого интегратора напряжения сети и входом двустороннего ограничителя величины сетевого напряжения, второй вход устройства соединен со вторым выходом устройства и вторым входом выпрямителя, первый выход выпрямителя соединен с общими цепями питания всех узлов, второй выход выпрямителя соединен со входом первого стабилизатора, выход которого соединен со входом второго стабилизатора, выход двустороннего ограничителя величины сетевого напряжения соединен со входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен со входом таймера цикла измерения, выход которого соединен со вторым входом управляемого интегратора напряжения сети и первым входом таймера задержки на включение аппаратуры потребителя, выход второго стабилизатора соединен со вторыми входами пороговых устройств верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, первые входы которых соединены с выходом управл

Description

Полезная модель предназначена для автоматического отключения холодильников и другой аппаратуры потребителя при отклонении напряжения сети как в большую, так и в меньшую сторону свыше допустимых пределов, а также включения их с задержкой после восстановления напряжения сети. Устройство (рис.1) содержит: исполнительный элемент 1, выпрямитель 2, два стабилизатора 3 и 4. узел управления иснолнительным элементом 5, управляемый интегратор нанряжения сети 6, пороговые устройства верхнего и нижнего значения допустимых величин сетевого напряжения 7 и 8, таймер задержки на включение аппаратуры потребителя 9, двусторонний ограничитель величины сетевого напряжения 10, формирователь импульсов 11, таймер цикла измерения 12.

Техническим результатом полезной модели является отключение аппаратуры потребителя от сети при устойчивом изменении напряжения сети, приводяп;ем к выходу этой аппаратуры из строя и включение её при устойчивом восстановлении напряжения сети. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к аппаратуре бытового назначения, и предназначена для автоматического отключения бытовых электроприборов при устойчивом отклонении напряжения сети как в большую, так и в меньшую сторону свыше допустимых пределов, а также включения их после устойчивого восстановления напряжения сети. Это позволяет исключить влияние импульсных помех на отключение электроприборов, представляюп1их для сети индуктивн ю нагрузку, которой не страшны импульсные помехи, а вредными являются частые включения. Примерами таких электроприборов являются холодильники, телевизоры с трансформаторными блоками питания, печи СВЧ и др. Причем холодильники, которым противопоказаны частые включения, в момент разгона компрессора сами потребляют большой пусковой ток и таким образом являются источником достаточно длительной (до 2 сек.) просадки напряжения.

Известно устройство для защиты потребителя от ненормированного напряжения в сетях переменного тока (П 02 П 3/20 RU 2113046), содержащее пороговые элементы верхнего и

нижнего уровня, исполнительный орган, наконительный конденсатор, вынрямитель сетевого напряжения. Устройство работает следующим образом: после выпрямления напряжения сети с помощью выпрямительного диода и накопительного конденсатора если величина выпрямленного напряжения находится в пределах между уровнями срабатывания пороговых устройств, исполнительный орган открыт. При изменении напряжения сети выше или ниже предельного пороговый элемент разряжает накопительный конденсатор до нуля, что приводит к закрытию исполнительного органа.

Недостатком данного устройства является принцип амплитудного измерения напряжения сети, что приводит к неточностям измерения напряжения при искаженрш его формы. Величина искажений формы синусоиды напряжения оговорена ГОСТ 13109-87, откуда следует, что данное устройство может не защитить аппаратуру потребителя от повреждения при наличии искажений формы напряжения сети. Не исключена также возможность ложного отключения аппаратуры потребителя при попытке её включения из-за просадки напряжения, образующейся за счет нускового тока самой аппаратуры потребителя. Кроме того, в нем отсутствует задержка на включение нагрузки после возвращения напряжения сети в норму, что не допустимо, если нагрузкой является устройство, не допускающее частых повторных включений, например, холодильник.

Известно устройство для отключения сетевого переменного напряжения от нагрузки при повышении сетевого напряжения выше допустимого (Н 02 Н 3/20 RU 2177199), содержащее ключ, выпрямитель сетевого напряжения, фильтр, измерительный делитель напряжения, пороговый элемент, таймер и триггер.

Устройство работает следуюпщм образом. До тех пор, пока напряжение с измерительного делителя не превышает порога, установленного в пороговом элементе, триггер, по сигналу с выхода таймера, удерживает ключ в открытом состоянии. Но как только напряжение с измерительного делителя превысит порог срабатывания порогового элемента, на выходе последнего появляется сигнал, обнуляющий таймер и устанавливающий триггер без всякой задержки в состояние размыкания ключа. Отсюда следует, что любая кратковременная импульсная помеха, амплитуда которой превышает порог порогового элемента, будет снимать напряжение питания с нагрузки, а это может привести к выходу нагрузки из строя. Частота и длительность подобных номех ГОСТом не регламентируется.

Наиболее близким устройством к заявленной нолезной модели по технической сущности, принятым за прототип, является устройство для защиты потребителя от повышенного и пониженного напряжения в сети переменного тока, включающее выпрямительный мост, исполнительный элемент, пороговый узел, стабилизаторы напряжения, делитель нанряжения сети, формирователь импульсов, счетчик импульсов, узел управления (RU 2136097 С1, Н 02 Н 3/20, 3/24, 17.03.98г.).

Устройство работает следующим образом.

Однополупериодное напряжение, выпрямленное диодным мостом, через узел контроля напряжения сети поступает на входы порогового узла, т.е. тем самым осуществляется сравнение амплитудного значения напряжения сети с заданным порогом. При превышении амплитудным значением напряжения сети верхнего порогового уровня или при понижении амплитудного значения напряжения сети ниже нижнего норогового уровня происходит обнуление счетчика импульсов и мгновенное отключение потребителя от сети. При нахождении амплитудного значения напряжения сети в пределах между нижним и верхним пороговыми уровнями происходит заполнение до заданного значения счетчика импульсами, поступающими из формирователя импульсов. Время заполнения определяет задержку на подключение потребителя к сети.

Амплитудное значение напряжения в реальных сетях из-за искажения формы синусоиды, как правило, не отражает величины действующего значения переменного напряжения, оговоренного стандартами и требованиями к электропита1шю установок потребителя. Для промышленной и бытовой аппаратуры допустимый диапазон напряжений питания всегда задается в действующем значении величины напряжения.

Одним из недостатков указанного устройства является измерение амплитудного значения напряжения сети, что может привести к отключению потребителя от сети, когда действующее напряжение находится в допустимых для аппаратуры пределах и неотключению аппаратуры в обратном случае в зависимости от вида искажений формы синусоиды. Кроме того, наличие в сетях даже одиночных импульсных помех может привести к отключению потребителя от сети и невозможности его повторного включения. Также отключение аппаратуры потребителя или невозможность её включения может происходить из-за кратковременной просадки напряжения, возникающей, например, при включении холодильника из-за больших пусковых токов электродвигателя компрессора.

Технической задачей заявленного устройства является отключение анпаратуры потребителя от сети при изменении напряжения сети как в большую, так и в меньшую сторону от заданных значений и включение аппаратуры потребителя через определенное время задержки после возвращения напряжения сети к заданным значениям.

Кроме того, заявленное устройство позволяет не отключать аппаратуру потребителя ( например, холодильники, электродвигатели и др. ) при наличии в электрической сети импульсных помех, не вызывающих нарушения работы апнаратуры.

Для достижения указанного технического результата в устройство для зашиты потребителя от повышенного и пониженного напряжения в сети переменного тока, содержащее выпрямитель сетевого напряжения, исполнительный элемент, пороговые устройства верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, стабилизаторы напряжения, формирователь импульсов, таймер задержки на включение аппаратуры потребителя, узел управления исполнительным элементом, введены управляемый интегратор напряжения сети, таймер цикла измерения, двусторонний ограничитель величины сетевого напряжения. Первый вход устройства соединен с первыми входами выпрямителя, исполнительного элемента, управляемого интегратора нанряжения сети и входом двустороннего ограничителя величины сетевого нанряжения, второй вход устройства соединен со вторым выходом устройства и вторым входом выпрямителя, первый выход выпрямителя соединен с общими цепями питания всех узлов, второй выход выпрямителя соединен со входом первого стабилизатора, выход которого соединен со входом второго стабилизатора, выход двустороннего ограничителя величины сетевого напряжения соединен со входом формрфователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен со входом таймера цикла измерения, выход которого соединен со вторым входом управляемого интегратора напряжения сети и первым входом таймера задержки на включение аппаратуры потребителя, выход второго стабилизатора соединен со вторыми входами пороговых устройств верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, первые входы которых соединены с выходом управляемого интегратора напряжения сети, выход порогового устройства верхнего значения допустимой величины сетевого напряжения соединен со вторым входом таймера задержки на включение аппаратуры потребителя, выход порогового устройства нижнего значения допустимой величины сетевого напряжения

соединен с третьим входом таймера задержки на включение аппаратуры потребителя, выход которого соединен со входом узла управления исполнительным элементом, выход узла управления исполнительным элементом соединен со вторым входом исполнительного элемента, а выход исполнительного элемента соединен с первым выходом устройства.

Управляемый интегратор напряжения сети выполнен, например; 1) в виде управляемого однополупериодного интегратора напряжения сети, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов (рис.2), 2) в виде двухканального интегратора, выходы каналов которого соединены с первыми входами пороговых устройств верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения.

Для более достоверного измерения напряжения, особенно в условиях достаточно частых скачков напряжения сети, устройство содержит ( рис.2 ) узлы статистической обработки сигнштов превышения верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, первые входы которых соединены с выходами соответствзтощих пороговых устройств верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, вторые входы соединены с выходом таймера цикла, а выходы этих узлов соединены со входами таймера задержки на включение аппаратуры потребителя.

Проведенные патентные исследования подтверждают новизну, изобретательский уровень и промышленную применимость заявленного решения.

На рис. 1 изображена блок-схема заявленного устройства, которая содержит исполнительный элемент 1, выпрямитель сетевого напряжения 2, первый стабилизатор напряжения 3, второй стабилизатор напряжения 4, узел управления исполнительным элементом 5, управляемый интегратор напряжения сети 6, пороговые устройства верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения 7 и 8, таймер задержки на включение аппаратуры потребителя 9, двусторонний ограничитель величины сетевого напряжения 10, формирователь импульсов 11 и таймер цикла измерений 12.

Напряжение сети поступает на входы исполнительного элемента, выпрямителя, управляемого интегратора и двустороннего ограничителя величины сетевого напряжения. К выходу выпрямителя подключены два стабилизатора для питания узлов устройства и формирования стабильных порогов верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения. Напряжение с

jjLDim

выхода двустороннего ограничителя величршы сетевого напряжения поступает на формирователь импульсов, с выхода которого прямоугольное напряжение с частотой и фазой сетевого напряжения подается на таймер цикла измерения. При срабатывании таймера цикла измерения обнуляется интегратор напряжения сети, а число на таймере задержки на включение аппаратуры потребителя увеличивается на единицу, и так повторяется до заполнения таймера задержки и включения исполнительного элемента. В интеграторе нанряжения сети происходит интегрирование полуволн синусоиды сетевого напряжения с периодичностью, определяемой таймером цикла измерения. Прои1пегрированное напряжение поступает на входы пороговых устройств верхнего и нижнего значения, где сравнивается с соответствующими пороговыми напряжениями. Если за время измерения, задаваемое таймером цикла измерения, проинтегрированное напряжение сети лежит в пределах между верхним и нижним значениями порогов, т.е. срабатывает только пороговое устройство нижнего значения, то таймер задержки на включение аппаратуры потребителя спустя заданное время задержки производит включение исполнительного элемента через его устройство управления. Если же за время цикла измерения проинтегрированное напряжение сети окажется или ниже нижнего порога, или выше верхнего порога, т.е. или не сработает ни одно пороговое устройство, или сработают оба пороговых устройства, то таймер задержки на включение аппаратуры потребителя выключает исполнительный элемент, а при наличии узлов статистической обработки сигналов превышения верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения управление таймером задержки на включение аппаратуры потребителя производится по результатам анализа этими узлами характеристик срабатывания пороговых устройств верхнего и нижнего значения допустимых величин сетевого напряжения за время цикла измерения.

//Vif2

Claims (4)

1. Устройство для защиты холодильников и другой аппаратуры потребителя от повышенного и пониженного напряжения в сети переменного тока, содержащее выпрямитель сетевого напряжения, исполнительный элемент, пороговые устройства верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, стабилизаторы напряжения, формирователь импульсов, таймер задержки на включение аппаратуры потребителя, узел управления исполнительным элементом, отличающееся тем, что в него введены управляемый интегратор напряжения сети, таймер цикла измерения, двусторонний ограничитель величины сетевого напряжения, причем первый вход устройства соединен с первыми входами выпрямителя, исполнительного элемента, управляемого интегратора напряжения сети и входом двустороннего ограничителя величины сетевого напряжения, второй вход устройства соединен со вторым выходом устройства и вторым входом выпрямителя, первый выход выпрямителя соединен с общими цепями питания всех узлов, второй выход выпрямителя соединен со входом первого стабилизатора, выход которого соединен со входом второго стабилизатора, выход двустороннего ограничителя величины сетевого напряжения соединен со входом формирователя импульсов, выход формирователя импульсов соединен со входом таймера цикла измерения, выход которого соединен со вторым входом управляемого интегратора напряжения сети и первым входом таймера задержки на включение аппаратуры потребителя, выход второго стабилизатора соединен со вторыми входами пороговых устройств верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, первые входы которых соединены с выходом управляемого интегратора напряжения сети, выход порогового устройства верхнего значения допустимой величины сетевого напряжения соединен со вторым входом таймера задержки на включение аппаратуры потребителя, выход порогового устройства нижнего значения допустимой величины сетевого напряжения соединен с третьим входом таймера задержки на включение аппаратуры потребителя, выход которого соединен со входом узла управления исполнительным элементом, выход узла управления исполнительным элементом соединен со вторым входом исполнительного элемента, а выход исполнительного элемента соединен с первым выходом устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый интегратор напряжения сети выполнен в виде управляемого однополупериодного интегратора напряжения сети, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый интегратор напряжения сети выполнен в виде двухканального интегратора, выходы каналов которого соединены с первыми входами пороговых устройств верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит узлы статистической обработки сигналов превышения верхнего и нижнего значений допустимой величины сетевого напряжения, первые входы которых соединены с выходами соответствующих пороговых устройств верхнего и нижнего значений допустимых величин сетевого напряжения, вторые входы соединены с выходом таймера цикла, а выходы этих узлов соединены со входами таймера задержки на включение аппаратуры потребителя.