SU1145402A1

SU1145402A1 - Device for overvoltage protection of d.c.installation

Info

Publication number: SU1145402A1
Application number: SU823477618A
Authority: SU
Inventors: Владислав Григорьевич Вохмянин
Original assignee: Vokhmyanin Vladislav G
Priority date: 1982-08-05
Filing date: 1982-08-05
Publication date: 1985-03-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВДТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ, содержащее транзистор , коллекторно-эмигтерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, база подключена через делитель напр жени к плюсовой шине источника питани электроустановки , минусова шина, которого через конденсатор соединена со средней точкой делител , отличаю4 sщ е е с тем, что, с целью повьше- ни .надежности путем обеспечени защиты при плавном повышениинапр жени , в него введены первый и второй тиристорные оптроны,,конденса- , тор, резистор, диод и подключенные к шйЬам питани цепочки, перва из которых состоит из последовательно соединенных резистора и светоизлучател первого оптрона, а втора - из последовательно соединенных стабилитрона , элемента НЕ и светоизлучател второго оптрона, при зтом анод тиристора первого оптрона через диод соединен со средней точкой делител напр жени , а катод - с минусовой шиной источника питани , анод ти (Л ристора второго оптрона соединен через резистор с положительной шиной питани , а катод - непосредственно с минусовой шиной питани ,кроме того. аноды тиристоров соединены друг с другом через конденсатор. f ©-ПDEVICE FOR CURRENT ELECTRICAL INSTALLATION OF CURRENT CURRENT FROM OVERVOLUTIONS This is due to the fact that, in order to increase reliability by providing protection with a smooth increase in voltage, the first and second thyristor optocouplers, capacitor, torus, resistor, diode and power supply circuits connected to the circuit board, the first of which consists of a series-connected resistor and a light emitter of the first optocoupler, and the second one of a series-connected zener diode, a HE element and a light emitter of the second optocoupler, the diode is connected to the midpoint of the voltage divider, and the cathode is connected to the minus bus of the power supply, the anode (the L-resistor of the second optocoupler is connected via a resistor to the positive power rail, and the cathode is directly with a minus bus power, in addition. thyristor anodes are connected to each other through a capacitor. f © -P

Description

I Изобретение относитс к электро- нике, именно к устройствам дл защиты электроустановок от перенапр жений. Известно устройство дл защиты электроустановки посто нного тока о перенапр жений, используемое в преобразовательной технике, которое со держит п тифазньй выпр мительный мост, подключенный к источнику питани и нагрузке электроустановки, и конденсатор, шунтированньй резист ром, которые подключены к клеммам посто нного тока выпр мительного моста, и защитную аппаратуру lj . Недостатком известного устройства вл етс то , что по принципу действи (шунтирование конденсаторо источника питани или нагрузки) источник питани и нагрузка должны обладать повьпиенным динамическим сопротивлением. Кроме того при бол шой длительности импульса перенапр жени или наличии пачки коротких импульсов перенапр жени конденсатор зар жаетс примерно до амплитуды перенапр жени и злектроустановка оказываетс незащищенной. Известно также устройство дл защиты электроустановки посто нного токи от перенапр жений, содержащее транзистор, коллекторно-эмиттерный переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, а база подключена через делитель напр жени к плюсовой шине источника питани электроустановки, управл емый вентиль, анод которого подключе к средней точке делител напр жени а катод - к минусовой шине цепи эле троустановки, и стабилитрон, подклю ченный к управл ющему электроду вен тил и резистору, включенному после довательно в цепь электроустановки. i При возникновении перенапр жени в цепи электроустановки -пробиваетс стабилитрон и включаетс управл емый вентиль, который подключает сре нюю точку делител напр жени к мин совой шине цепи электроустановки. Транзистор закрываетс и разрывает цепь питани электроустановки.При исчезновении перенапр жени в цепи питани электроустановки управл емы вентиль остаетс во включенном состо нии , а электроустановка остаетс отключенной от источника питани . Дл подключени электроустановки к 02 - 2 источнику питани необходимо либо выключить источник .питани электроустановки , а затем включить его, либо разорвать цепь нагрузки управл емого вентил 2J ... Известное устройство ухудшает стабильность напр жени на электроустановке , так как последовательно цепи электроустановки включен резистор , в совокупности с сопротивлением электроустановки представл ющий делитель напр жени . При изменении сопротивлени электроустановки (например , переключении интегральных схем) напр жение на электроустановке измен етс на величину изменени напр жени на резисторе, включенном последовательно цепи электроустановки . Кроме того, устройство имеет недостаточно высокий КПД, так как часть энергии рассеиваетс на резисторе , включенном в цепи электроустановки , и устройство снимает перенапр жение лишь после того, как последнее будет приложено к электроустановке , так как стабилитрон в цепи управл емого вентил подключен непосредственно к электроустановке. I . Это снижает надежность устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл защиты электроустановки посто нного, тока от перенапр жений , содержащее транзистор, коллекторно-эмиттерньй переход которого включен последовательно в цепь электроустановки , а базе подключена через делитель напр жени к плюсовой шине истоу;ника питани электро.уста- . новки, управл емый вентиль, анод которого подключен к средней точке делител напр жени , а катод - к минусовой щине цепи электроустановки, стабилитрон, конденсатор и RC-цепь, котора включена между минусовой шиной цепи электроустановки и .управл ющим электродом управл емого вентил , стабилитрон включен между средней точкой RC-цепи и плюсовой шиной источника питани электроустановки, а конденсатор включен параллельно управл емому вентилю 3J . Недостатком данного устройства вл етс то, что оно не обеспечивает защиты электроустановки посто нного тока при плавном повышении питающего напр жени , так как медлент ный зар д конденсатора RC-цепи не вызывает включени управл емого вентил . Устройство не обеспечивает так же бесконтакгного запуска при плавном снижении повышенного питающего напр жени , так медленньй разр д конденсатора RC-цепи не вызьшает выключени .управл емого вентил . Недo iтaткpм вл етс также возможность включени устройства при импульсньк перепадах напр жени с одного повышенного уровн на другой. Цель изобретени - повышение надежности путем обеспечени защиты при плавном повьшенйи напр жени . Поставленна цель достигаетс тем что в устройство дл защиты электроустановк .1 посто нного тока от перенапр жений , содержащее транзистор, коллекторно-эМиттерный .переход кото рого включен последовательно в цепь электроустановки, а база, подключена через делитель напр жени к плюсово шине источника питани электроустановки , минусова шина которого чере конденсатор соединена со средней то кой делител , дополнительно введены первый и второй тиристорные оптроны конденсатор, резистор, диод и под;ключенные к шинам питани цепочки, перва из которых состоит из последовательно соединенных резистора и светоизлучател первого оптррна, а втора - из последовательно соединен ных стабилитрона, элемента НЕ и све .тоизлучател второго оптрона, при этом анод тиристора первого оптрона через диод соединен со средней точкой делител напр жени , а катод - с минусовой шиной источника питани , анод тиристора второго опт рона соединен через резистор с поло жительной шиной питани , а катод непосредственно с минусовой шиной питани , кроме того, аноды тиристоров соединены друг с другом через конденсатор. На чертеже представлена электрическа схема устройства дл защиты, электроустановки посто нного тока от перенапр жений. Устройство дл защиты электроус- тановки посто нного тока от перенап р жений содержит транзистор 1, коллекторно-эмиттерньй переход которого включен последовательно в цепь электроустановки, делитель напр жени , состо щийИЗ резисторов 2 и 3, через которые база транзистора 1 со динена с плюсовой шиной 4 источника питани . первь й тиристорный оптрон 5. второй тиристорный оптрон 6. анод тиристора 7 оптрона 5 через диод 8 соединен со средней точкой делител напр жени , а катод - с минусовой шиной 9 цепи электроустановки. Тиристор 10 оптрона 6 подключен к шинам питани через резистор 11. Аноды тиристоров 7 и 10 соединены друг с другом через конденсатор 12. .Средн точка делител напр жени соединена через конденсатор 13 с отрицательной шиной 9 питани . К шинам 4 и 9 подключена цепочка, состо ща из последовательно соединенных стабилитрона 14, резистора 15 и светоизлучател 16 оптрона 5, а также цепочка, состо ща из последовательно соединенных стабилитрона 17, элемента НЕ 18 и светоизлучател 19 оптрона 6. При этом напр жени стабилизации стабилитронов 14 и 17 должны выбиратьс , так, чтобы выполн лось неравенство сти напр жение стабилизации стабилитрона 14; U напр жение стабилизации стабилитрона 17. К выходу устройства подключена электроустановка 20. Устройство дл защиты электроустановки посто нного тока от перенапр жени работает следующим образом. При включении источника питани транзистор 1 открьшаетс положительным напр жением через резисторы 2 и 3 (режим эмиттерного повторител ) и на электроустановку 20 подаетс напр жение источника питани . При. благодар току, что оба стабилитрона выключены, на выходе элемен|та НЕ 18 есть сигнал, которьй проте-. кает по светорзлучателю 19 оптрона 6, обеспечива включение тиристора 10. Тиристор 7 оптрона 5 включитьс не может, так как по светрдиоду 16 этого оптрона ток не протекает. При повьш1енйи напр жени источника питани через стабилитрон 17 начинает протекать ток. С вькода элемента НЕ 18 сигнал не снимаетс . Светоизлучатель 19 юптрона 6 обесточиваетс . При дальнейшем повьш1ении напр же- ни (при возникновении перенарр жени ) через стабилитрон 14, резистор 15 и Светоизлучатель 16 оптрона 5 начинает протекать ток, в результате чего включаетс тиристор 7 оптро- .I The invention relates to electronics, namely, devices for protecting electrical installations from overvoltages. A device for protection of a DC electrical overvoltage device used in converter equipment, which contains a five-phase rectifying bridge connected to a power source and an electrical installation load, and a capacitor shunted by a resistor that are connected to the DC terminals of a rectifier bridge, and protective equipment lj. A disadvantage of the known device is that according to the principle of operation (bypassing the capacitor of the power source or load) the power source and the load must have a dynamic resistance. In addition, with a longer overvoltage pulse or a stack of short overvoltage pulses, the capacitor is charged to approximately the amplitude of the overvoltage and the electrical installation is unprotected. It is also known a device for protection of an electrical installation of direct current from overvoltages, containing a transistor whose collector-emitter junction is connected in series to the electrical installation circuit, and the base is connected via a voltage divider to the positive power supply bus of the electrical installation, controlled valve, the anode of which is connected to the middle the point of the voltage divider and the cathode to the minus bus of the electrical installation, and the zener diode connected to the control electrode of the fan and the resistor connected successively in the circuit electric installation. i If an overvoltage occurs in an electrical circuit, the stabilitron is punched and the controllable valve is turned on, which connects the medium point of the voltage divider to the mini bus of the electrical circuit. The transistor closes and breaks the power supply circuit of the electrical installation. In the event that the overvoltage in the power supply circuit of the electrical installation disappears, the valve remains in the on state, and the electrical installation remains disconnected from the power source. To connect an electrical installation to a 02-2 power source, you must either turn off the electrical installation power source and then turn it on or break the load circuit of the controlled 2J valve ... The known device degrades the voltage stability of the electrical installation, since in conjunction with the resistance of the electrical installation, a voltage divider is represented. When the electrical installation resistance changes (for example, switching the integrated circuits), the voltage on the electrical installation changes by the amount of voltage variation on the resistor connected in series to the electrical installation circuit. In addition, the device does not have a sufficiently high efficiency, since part of the energy is dissipated on the resistor included in the electrical installation circuit, and the device relieves overvoltage only after the latter is applied to the electrical installation, since the zener diode in the controlled valve circuit is connected directly to the electrical installation . I. This reduces the reliability of the device. The closest in technical essence to the present invention is a device for protection of a direct current electrical installation, overcurrent, containing a transistor, the collector-emitter junction of which is connected in series to the electrical installation circuit, and the base is connected via a voltage divider to the positive bus source; . The controlled valve, the anode of which is connected to the midpoint of the voltage divider, and the cathode to the minus bus of the electrical installation circuit, the zener diode, capacitor and RC circuit, which is connected between the negative bus bar of the electrical installation and the control electrode of the controlled valve, the zener diode is connected between the midpoint of the RC circuit and the plus bus of the power source of the electrical installation, and the capacitor is connected in parallel with the controlled valve 3J. The disadvantage of this device is that it does not provide protection for a direct current electrical installation with a gradual increase in the supply voltage, since a slow charge on an RC circuit capacitor does not cause the controlled valve to turn on. The device does not provide the same non-initiating start-up with a gradual decrease in the increased supply voltage, so the slow discharge of the RC-circuit capacitor does not cause the control valve to turn off. There is also a lack of itability to turn on the device when the voltage drops from one higher level to another. The purpose of the invention is to increase reliability by providing protection at a smooth voltage. The goal is achieved by the fact that a device for protecting an electrical installation of direct current from overvoltage, containing a transistor, a collector-emitter transition which is connected in series to an electrical circuit, and the base is connected via a voltage divider to the positive side of the electrical supply source, the minus bus of which through the capacitor is connected to the average current of the divider, the first and the second thyristor optocouplers, the capacitor, the resistor, the diode and under; the chains connected to the supply buses, first of which consists of a series-connected resistor and a light emitter of the first optocrypt, and the second one of a series-connected Zener diode, a HE element and a light emitter of the second optocoupler, while the anode of the thyristor of the first optocoupler is connected via a diode to the midpoint of the voltage divider, the minus bus of the power source, the anode of the thyristor of the second optron is connected via a resistor with the positive bus of the power, and the cathode directly with the minus bus of the power; in addition, the anodes of the thyristors are connected to each other through a capacitor. The drawing shows an electrical circuit of a device for protection of a direct current electrical installation against overvoltages. A device for protecting a DC electrical overvoltage device contains a transistor 1, the collector-emitter junction of which is connected in series to an electrical installation circuit, a voltage divider consisting of resistors 2 and 3 through which the base of transistor 1 is connected to power source. The first thyristor optocoupler 5. The second thyristor optocoupler 6. The anode of the thyristor 7 of the optocoupler 5 is connected via diode 8 to the midpoint of the voltage divider, and the cathode to the negative bus 9 of the electrical circuit. The thyristor 10 of the optocoupler 6 is connected to the power bus through a resistor 11. The thyristor anodes 7 and 10 are connected to each other via a capacitor 12. The middle point of the voltage divider is connected through a capacitor 13 with a negative power bus 9. Tires 4 and 9 are connected to a chain consisting of series-connected Zener diode 14, resistor 15 and light emitter 16 of the optocoupler 5, as well as a chain consisting of series-connected Zener diode 17, HE 18 element and light emitter 19 optocoupler 6. Zener diodes 14 and 17 must be chosen so that the voltage inequality stabilizing Zener diode 14 holds; U is the stabilization voltage of the Zener diode 17. An electrical installation is connected to the output of the device 20. A device for protecting the direct current electrical installation from overvoltage works as follows. When the power supply is turned on, the transistor 1 is opened by a positive voltage across resistors 2 and 3 (emitter follower mode) and the power supply voltage is applied to the electrical installation 20. At. due to the current, that both the zener diodes are turned off, at the output of the element that NOT 18 there is a signal that is anti-. across the light emitter 19 of the optocoupler 6, ensuring that the thyristor is turned on 10. The thyristor 7 of the optocoupler 5 cannot be turned on, since current does not flow through the LED 16 of this optocoupler. When the voltage of the power source is increased, a current begins to flow through the zener diode 17. The signal of element 18 is not removed from the signal. The light emitter 19 of yptron 6 is de-energized. Upon further increase in the voltage (in the event of a re-charge) through the zener diode 14, the resistor 15 and the light emitter 16 of the optocoupler 5, a current begins to flow, resulting in the inclusion of the thyristor 7 of the opto-driver.

5five

на 5. Средн точка резисторов 2 и 3 соедин етс с минусовой шиной 9 источника питани электроустановки. Транзистор 1 закрьшаетс и отключае электроустановку 20 от источника питани . Одновременно с включением тиристора 7 оптрона 5 разр жаетс конденсатор 13, совместно с резисторами 2 и 3 образующий Т-образный фильтр, который на врем включени тиристора 7 снимает перенапр жение с базы транзистора 1. В результате импульс перенапр жени на электроустановку 20 не проходит.by 5. The midpoint of the resistors 2 and 3 is connected to the negative bus 9 of the power supply of the electrical installation. Transistor 1 is closed and disconnects the electrical installation 20 from the power source. Simultaneously with the switching on of the thyristor 7 of the optocoupler 5, the capacitor 13 is discharged, together with resistors 2 and 3, forming a T-shaped filter, which for the time of turning on the thyristor 7 removes the overvoltage from the base of transistor 1. As a result, the overvoltage pulse to the electrical installation 20 does not pass.

Одновременно с вкгаочением тиристора 7 оптрона 5 благодар коммутирующему конденсатору 12 выключаетс тиристор 10 оптрона 6. При этом диод 8 исключает вли ние токов перезар да конденсатора t2 на базу транзистора 1. ...Simultaneously with the insertion of the thyristor 7 of the optocoupler 5, due to the switching capacitor 12, the thyristor 10 of the optocoupler 6 is turned off. At the same time, diode 8 eliminates the influence of the capacitor t2 recharge currents on the base of transistor 1. ...

% .. . % ..

При исчезновении перенапр жени сначала стабилитрон 14, а затемни стабилитрон 17 выключаютс . На выхо54026When overvoltage disappears, Zener diode 14 is first, and then Zener diode 17 is turned off. At the exit54026

де .элемента НЕ 18 по вл етс сигнал, и по светоизлучателю 19 оптрона 6 начинает протекать ток, при этом включаетс тирисТор 10 оптрона 6. 5 Благодар конденсатору 12 тиристор 7 оптрона 5 выключаетс . При этом транзистор 1 открьгоаетс и напр жение источника питани подаетс на электроустановку 20.A NOT 18 element appears in the signal, and a current begins to flow through the light emitter 19 of the optocoupler 6, and the thyristor 10 of the optocoupler 6 switches on. 5 Thanks to a capacitor 12, the thyristor 7 of the optocoupler 5 is turned off. In this case, the transistor 1 is disconnected and the voltage of the power source is applied to the electrical installation 20.

Благодар тому, чТо напр жени стабилитронов 14 и 17 могут быть подобраны как угодно близко друг к другу , при условии выполнени неравенства (), может быть обеспечена практически люба релейность характеристики включени /выключени устройства дл защиты электроустановки посто нного тока от перенапр жени .Due to the fact that the voltage of the zener diodes 14 and 17 can be chosen arbitrarily close to each other, provided that the inequality () is fulfilled (), almost any relativity of the on / off characteristic of the device can be provided to protect the DC electrical installation from overvoltage.

Дальнейша работа устройства протекает аналогично описанному выше.Further operation of the device proceeds as described above.

Предлагаемое устройство обеспечивает надежную защиту электроустановки при любом как импульсном, так и плавном повьшении напр жени источ|Ника питани .The proposed device provides reliable protection of the electrical installation in case of any pulse as well as a smooth increase in the voltage of the power supply.

Claims

(.54) A DEVICE FOR PROTECTING A DC ELECTRIC INSTALLATION FROM OVERVOLTAGE, containing a transistor, the collector-emitter junction of which is connected in series to the electrical installation, the base is connected via a voltage divider to the plus bus of the power supply of the electrical installation, the negative bus, which is connected through the capacitor to the midpoint , distinguished by the fact that, in order to increase reliability by providing protection with a smooth increase in voltage, the first and second thyristor optocouplers, a sensor, a resistor, a diode, and chains connected to the power pins, the first of which consists of a series-connected resistor and a light emitter of the first optocoupler, and the second of a series-connected zener diode, an element NOT, and a light emitter of the second optocoupler, while the anode of the thyristor of the first optocoupler is connected to the midpoint of the voltage divider, and the cathode is connected to the negative bus of the power supply, the anode of the thyristor of the second optocoupler is connected through the resistor to the positive power bus, and the cathode is connected directly to the negative bus th power, besides the anodes of thyristors are connected to each other through a capacitor.