RU61449U1

RU61449U1 - POWER LOSS ALARM

Info

Publication number: RU61449U1
Application number: RU2006125753/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Ратов; Дмитрий Николаевич Дудин; Владимир Устинович Годлевский; Фарид Николаевич Абузяров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уральский приборостроительный завод"
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2006-07-17
Publication date: 2007-02-27

Abstract

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для контроля наличия фаз в сетях 3-х фазных источников напряжения переменного тока. Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств при воздействии высоких температур и оптимизация электронной схемы. С этой целью предлагается сигнализатор потери питания, содержащий входной трансформатор, выпрямительные диоды, ключевой каскад с исполнительным реле, отличающийся тем, что трансформатор с выпрямительными диодами выполнен по схеме Ларионова, входом ее являются контролируемые фазы А, В и С, а плюсовой выход схемы Ларионова соединен с инверсным входом операционного усилителя, включенном в масштабирующем режиме, выход последнего соединен с входом ключевого каскада, минусовый выход схемы Ларионова является общей нулевой шиной; операционный усилитель включен по схеме с плюсовым однополярным питанием, образованным из выходов схемы Ларионова и источника постоянного бортового напряжения +27 В, объединенными через параллельно включенные диоды; коэффициент передачи операционного усилителя выбирается таким, чтобы при отсутствии обрыва любой фазы его выходное напряжение было равно нулю; делитель напряжения источника +27 В, образованный резисторами R3 и R4, выбран в соотношении 2/3, исходя из условия обрыва всех трех фаз; база ключевого каскада на транзисторе VT смещена в отрицательную область напряжением последовательной цепочки, образованной резистором R7 соединен с +27 В, а катод VD10 - с нулевой шиной, контакты реле ключевого каскада являются выходом сигнализатора.The utility model relates to electronics and can be used to control the presence of phases in networks of 3-phase AC voltage sources. The technical task of the utility model is to improve performance when exposed to high temperatures and optimize the electronic circuit. For this purpose, a power loss indicator is proposed that contains an input transformer, rectifier diodes, a key stage with an executive relay, characterized in that the transformer with rectifier diodes is made according to the Larionov circuit, its input is controlled phases A, B and C, and the positive output of the Larionov circuit connected to the inverse input of the operational amplifier, turned on in scaling mode, the output of the latter is connected to the input of the key stage, the negative output of the Larionov circuit is a common zero bus; the operational amplifier is turned on according to the circuit with positive unipolar power supply, formed from the outputs of the Larionov circuit and a constant on-board voltage source of +27 V, combined through parallel-connected diodes; the transfer coefficient of the operational amplifier is chosen so that in the absence of a break in any phase, its output voltage is zero; a +27 V source voltage divider formed by resistors R3 and R4 is selected in a 2/3 ratio, based on the condition of breaking all three phases; the base of the key stage on the transistor VT is shifted to the negative region by the voltage of the series circuit formed by the resistor R7 connected to +27 V, and the cathode VD10 is connected to the zero bus, the relay contacts of the key stage are the output of the signaling device.

Description

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована для контроля наличия фаз в сетях 3-х фазных источников напряжения переменного тока.The utility model relates to electronics and can be used to control the presence of phases in networks of 3-phase AC voltage sources.

Особенно желательно его использование во вторичных цепях бортовых 3-х фазных источников переменного тока в авиации и ракетной технике.Especially desirable is its use in the secondary circuits of on-board 3-phase alternating current sources in aviation and rocket technology.

Во всех отраслях промышленности очень широко используется напряжение 3-х фазного переменного тока промышленной частоты 50 Гц, а в авиации и ракетной технике 400 Гц и 1000 Гц соответственно.In all industries, the voltage of 3-phase alternating current of industrial frequency of 50 Hz is very widely used, and in aviation and rocket engineering 400 Hz and 1000 Hz, respectively.

Эти напряжения используются, в основном, для вращения синхронных и асинхронных электродвигателей.These voltages are used mainly for the rotation of synchronous and asynchronous motors.

Потеря одной из фаз (обрыв или короткое замыкание) в процессе работы, конечно, нежелательна, но если в промышленности к катастрофическим последствиям это не приведет, то в авиации приведет, так например гировертикаль начнет плавно «заваливаться», а от нее работает автопилот, в результате произойдет вход самолета в пике/кабрирование или глубокий крен со всеми печальными последствиями. Следовательно нужен постоянный контроль наличия всех 3-х фаз с незамедлительной выдачи информации экипажу в случае обрыва любой фазы или всех трех.The loss of one of the phases (open circuit or short circuit) during operation is, of course, undesirable, but if this does not lead to catastrophic consequences in industry, it will lead in aviation, for example, the gyro vertical will smoothly “fall over”, and autopilot will work from it, as a result, the aircraft will enter at a peak / cabrio or a deep roll with all the sad consequences. Therefore, we need constant monitoring of the presence of all 3 phases with the immediate issuance of information to the crew in the event of a break in any phase or all three.

Широко известны в авиации сигнализаторы правильности чередования фаз, см. Д.А.Браславский др., «Авиационные приборы», Машиностроение, М, 1964, стр.537.The phase sequence correctness signaling devices are widely known in aviation, see D.A. Braslavsky et al., “Aviation Instruments”, Mechanical Engineering, M, 1964, p. 537.

Они также сигнализируют и об обрыве любой фазы.They also signal the loss of any phase.

Этот сигнализатор представляет собой электромеханическое устройство с бленкером и он используется только для визуальной сигнализации, а при обрыве фазы внутри гидровертикали должна выдаваться сигнализация экипажу, т.е. световая и/или звуковая.This signaling device is an electromechanical device with a blender and it is used only for visual signaling, and if the phase breaks inside the hydraulic vertical, an alarm should be given to the crew, i.e. light and / or sound.

Известен сигнализатор обрыва питания, см. «Техническое описание. Авиагоризонт дистанционный АГД-1» Машиностроение, М, 1988 г. - ПРОТОТИП.Known power failure indicator, see "Technical description. Remote horizon horizon AGD-1 "Engineering, M, 1988 - PROTOTYPE.

Он состоит из трансформатора, схемы преобразования переменного 3-х фазного напряжения в три постоянных, которые сравниваются на транзисторах между собой и ключевого релейного каскада.It consists of a transformer, a circuit for converting an AC 3-phase voltage into three DC, which are compared on transistors between themselves and a key relay stage.

Недостатками данного сигнализатора являются: сложность электронной схемы и некорректное техническое решение, в результате чего имеют место ложные срабатывания, особенно при повышенной температуре до+80°С в отсеке установки.The disadvantages of this detector are: the complexity of the electronic circuit and the incorrect technical solution, as a result of which false alarms occur, especially at elevated temperatures up to + 80 ° C in the installation compartment.

Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационных качеств при воздействии высоких температур и оптимизация электронной схемы.The technical task of the utility model is to improve performance when exposed to high temperatures and optimize the electronic circuit.

С этой целью предлагается сигнализатор потери питания, содержащий входной трансформатор, выпрямительные диоды, ключевой каскад с исполнительным реле, отличающийся тем, что трансформатор с выпрямительными диодами выполнен по схеме Ларионова, входом ее являются контролируемые фазы А, В и С, а плюсовой выход схемы Ларионова соединен с инверсным входом операционного усилителя, включенном в масштабирующем режиме, выход последнего соединен с входом ключевого каскада, минусовый выход схемы Ларионова является общей нулевой шиной; операционный усилитель включен по схеме с плюсовым однополярным питанием, образованным из выходов схемы Ларионова и источника постоянного бортового напряжения +27 В, объединенными через параллельно включенные диоды; коэффициент передачи операционного усилителя выбирается таким, чтобы при отсутствии обрыва любой фазы его выходное напряжение было равно нулю; делитель напряжения источника +27 В, образованный резисторами R3 и R4, выбран в соотношении 2/3, исходя из условия обрыва всех трех фаз; база ключевого каскада на транзисторе VT смещена в отрицательную область напряжением последовательной цепочки, образованной резистором R7 соединен с +27 В, а катод VD10 - с нулевой шиной, контакты реле ключевого каскада являются выходом сигнализатора.For this purpose, a power loss indicator is proposed that contains an input transformer, rectifier diodes, a key stage with an executive relay, characterized in that the transformer with rectifier diodes is made according to the Larionov circuit, its input is controlled phases A, B and C, and the positive output of the Larionov circuit connected to the inverse input of the operational amplifier, turned on in scaling mode, the output of the latter is connected to the input of the key stage, the negative output of the Larionov circuit is a common zero bus; the operational amplifier is turned on according to the circuit with positive unipolar power supply, formed from the outputs of the Larionov circuit and a constant on-board voltage source of +27 V, combined through parallel-connected diodes; the transfer coefficient of the operational amplifier is chosen so that in the absence of a break in any phase, its output voltage is zero; a +27 V source voltage divider formed by resistors R3 and R4 is selected in a 2/3 ratio, based on the condition of breaking all three phases; the base of the key stage on the transistor VT is shifted to the negative region by the voltage of the series circuit formed by the resistor R7 connected to +27 V, and the cathode VD10 is connected to the zero bus, the relay contacts of the key stage are the output of the signaling device.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема сигнализатора, на которой изображено: входные контролируемые фазы А, В и С, схема Ларионова, состоящая из трансформатора Тр и выпрямительных диодов VD1-VD6, положительный выход которой соединен с плюсом электролитического конденсатора С и через резистор R1 с инверсным входом операционного усилителя (ОУ), одновременно он через диод VD8 соединен входом + Uпит ОУ, а отрицательный выход схемы Ларионова является нулевой шиной сигнализатора и соединен с нулевой бортовой шиной источника питания +27 В; выход ОУ через ограничительный резистор R5 соединен с базой VT и через R6 с нулевой шиной, коллектор VT через реле Р соединен с +27 В, обмотка реле Р запаралелена диодом VD9, +27 В через резистор R7 и диод VD10 соединен с нулевой шиной, а общая точка R7 и VD10 соединена с эмиттером VT, одновременно +27 В через последовательно соединенные резисторы R3 и R4 соединена с нулевой шиной, а общая точка резисторов R3 и R4 через диод VD7 соединена также с + Uпит ОУ, минус Цпит ОУ соединен с нулевой шиной.The drawing shows a circuit diagram of the detector, which shows: input controlled phases A, B and C, Larionov circuit, consisting of a transformer Tr and rectifier diodes VD1-VD6, the positive output of which is connected to the plus of the electrolytic capacitor C and through the resistor R1 with inverse the input of the operational amplifier (OA), at the same time it is connected via the VD8 diode to the input + Upit of the OA, and the negative output of the Larionov circuit is the zero bus of the signaling device and is connected to the zero side bus of the power supply + 27 V; the op-amp output through the limiting resistor R5 is connected to the VT base and through R6 to the zero bus, the VT collector through the relay P is connected to +27 V, the relay coil P is paired with the VD9 diode, +27 V through the resistor R7 and the VD10 diode is connected to the zero bus, and the common point of R7 and VD10 is connected to the VT emitter, at the same time +27 V is connected through the resistor to the zero bus through the resistors R3 and R4 connected in series, and the common point of the resistors R3 and R4 is also connected to the + Upit op-amp through the VD7, minus the amp of the op-amp is connected to the zero bus .

Указанные радиоэлементы и ИМС могут быть выполнены: Тр - собственного изготовления, диоды VD1-VD10 типа 2Д223, см. Справочник, полупроводниковые приборы, Т., изд. «КубК-а», М,, 1994, стр.48; конденсатор С, типа К53-1, см. Справочник по электрическим конденсаторам, М, Радио и Связь, 1983, стр.430; операционный усилитель типа 140УД6, см. Справочник, интегральные микросхемы, Т1, изд. РадиоСофт, М, 2001, стр.410; резисторы R1-R7, типа С2-33, см. Справочник, резисторы, М, Радио и Связь, 1987, стр.51; транзистор VT типа 2Т827, см. Справочник, транзисторы и зарубежные аналоги, Т2, изд. РадиоСофт, М, 2001, стр.115; схема Ларионова, см. «Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры», О.Н. Веселовский и Л.М.Браславский, М, Высшая школа, 1977, стр.190-191.The indicated radioelements and integrated circuits can be performed: Tr - self-made, VD1-VD10 diodes of type 2D223, see the Handbook, semiconductor devices, T., ed. “KubK-a”, M ,, 1994, p. 48; capacitor C, type K53-1, see Handbook of Electric Capacitors, M, Radio and Communications, 1983, p. 230; operational amplifier type 140UD6, see the Handbook, integrated circuits, T1, ed. RadioSoft, M, 2001, p. 210; resistors R1-R7, type C2-33, see the Handbook, resistors, M, Radio and Communications, 1987, p. 51; VT transistor type 2T827, see Reference, transistors and foreign analogues, T2, ed. RadioSoft, M, 2001, p. 115; Larionov's circuit, see "Fundamentals of Electrical Engineering and Electrical Engineering Devices of Radio-Electronic Equipment", ON Veselovsky and L.M. Braslavsky, M, Higher School, 1977, pp. 190-191.

Сигнализатор работает следующим образом.The signaling device operates as follows.

Контролируемые фазные напряжения А, В и С (фазы) соединяются с первичными обмотками Тр, которые с вторичными обмотками включены по схеме звезда-звезда (Y/Y), переменные выходные напряжения вторичных обмоток выпрямляются на диодах VD1-VD6, объединяются, это полученное напряжение The controlled phase voltages A, B and C (phases) are connected to the primary windings Tr, which are connected with the secondary windings according to the star-star (Y / Y) circuit, the alternating output voltages of the secondary windings are rectified by diodes VD1-VD6, are combined, this is the resulting voltage

сглаживается конденсатором С и поступает на инверсный вход ОУ, это же напряжение поступает на ОУ в качестве + Uпит, а вывод минус Uпит соединен с нулевой шиной.smoothed by capacitor C and supplied to the inverse input of the op-amp, the same voltage is supplied to the op-amp as + Upit, and the output minus Upit is connected to the zero bus.

Т.о. ОУ включен от одного источника питающего напряжения. На выходе такого ОУ выходное напряжение равно половине Uпит (при Uвx=0), но т.к. в нашем случае Uпит=Uвых схемы Ларионова, то при наличии всех 3-х фазных напряжений Uвых ОУ=0 В (конкретнее это подбирается отношением R2/R1). Это нулевое напряжение поступает на вход базы ключевого каскада на VT, который естественно заперт напряжением порядка 0,7 В с цепочки R7-VD10. При обрыве или коротком замыкании любого фазного напряжения, напряжение на выходе схемы Ларионова уменьшится на одну треть, следовательно через инверсный вход ОУ на выход пройдет меньшее (по сравнению с начальным) напряжение и на выходе ОУ скачком появится положительное напряжение порядка 5-7 В, что вполне достаточно для открывания транзистора VT (5-7 В по сравнению с 0,7 В напряжения запирания), реле Р включится, его контакты сработают и экипаж получит информацию, что гировертикаль вышла из строя.T.O. The op-amp is turned on from one source of supply voltage. At the output of such an op-amp, the output voltage is half Upit (at Uвx = 0), but since in our case, Upit = Uout of the Larionov circuit, then in the presence of all 3 phase voltages Uout ОУ = 0 V (more specifically, this is selected by the ratio R2 / R1). This zero voltage is applied to the input of the base of the key stage on VT, which is naturally locked with a voltage of the order of 0.7 V from the R7-VD10 chain. In the event of a break or short circuit of any phase voltage, the voltage at the output of the Larionov circuit will decrease by one third, therefore, a lower (compared to the initial) voltage will pass through the inverse input of the op-amp and the positive voltage on the output of the op-amp will jump about 5-7 V, which it is enough to open the VT transistor (5-7 V compared to a 0.7 V locking voltage), relay P will turn on, its contacts will work and the crew will receive information that the gyro vertical is out of order.

При выходе из строя всех трех фазных напряжений ОУ не получит питание и сигнализатор этого не определит.If all three phase voltages fail, the op-amp will not receive power and the detector will not detect this.

Чтобы этого не случилось + Uпит ОУ зарезервировано питанием от +27 В борта. Это напряжение через делитель R3-R4 и диод VD7 объединено с напряжением выхода схемы Ларионова, но выбрано несколько меньше последнего. Это сделано из следующих соображений. Напряжение бортсети 36 В 400 Гц имеет допуск ±10%, поэтому на сколько изменится напряжение на выходе схемы Ларионова, на столько же изменится напряжение питания ОУ, а на выходе ОУ остается 0 В. Когда же выйдут из строя все три фазных напряжения, то на + Uпит ОУ будет поступать только напряжение с делителя R3-R4 и на выходе ОУ появится положительное напряжение порядка 5-7 В (выбирается отношением R3/R4), которое приведет к срабатыванию ключевого каскада на VT.To prevent this from happening, + Upit OU is reserved by power from +27 V side. This voltage through the divider R3-R4 and the diode VD7 is combined with the output voltage of the Larionov circuit, but slightly less than the latter is selected. This is done for the following reasons. The 36 V 400 Hz supply voltage has a tolerance of ± 10%, so how much the voltage at the output of the Larionov circuit will change, the supply voltage of the op-amp will change by the same amount, and the output of the op-amp will remain 0 V. When all three phase voltages fail, then + Only the voltage from the R3-R4 divider will be supplied to the op amp, and a positive voltage of the order of 5-7 V will appear at the op amp output (selected by the R3 / R4 ratio), which will trigger the key stage on VT.

Т.о. предлагаемый сигнализатор автоматически корректирует запланированные уходы бортсети 36 В 400 Гц и четко определяет обрывы одной или всех трех фаз.T.O. the proposed signaling device automatically corrects the planned departures of the 36 V 400 Hz flight network and clearly detects breaks in one or all three phases.

Claims

1. A power loss detector comprising an input transformer, rectifier diodes, a key stage with an executive relay, characterized in that the transformer with rectifier diodes is made according to the Larionov circuit, its input is controlled phases A, B and C, and the positive output of the Larionov circuit is connected to the inverse input of the operational amplifier, included in the scaling mode, the output of the latter is connected to the input of the key stage, the negative output of the Larionov circuit is a common zero bus.

2. The signaling device according to claim 1, characterized in that the operational amplifier is switched on according to the circuit with positive unipolar power supply, formed from the outputs of the Larionov circuit and a constant on-board voltage source of +27 V, combined through parallel-connected diodes.

3. The signaling device according to claim 1, characterized in that the transmission coefficient of the operational amplifier is selected so that, in the absence of a break in any phase, its output voltage is zero.

4. The signaling device according to claim 2, characterized in that the +27 V source voltage divider formed by resistors R3 and R4 is selected in a 2/3 ratio based on the termination condition of all three phases.

5. The signaling device according to claim 1, characterized in that the base of the key stage on the transistor VT is biased to the negative region by the voltage of the series circuit formed by the resistor R7 connected to +27 V, and the cathode VD10 is connected to the zero bus, the relay contacts of the key stage are the output of the signaling device .