SU1206929A1 - Transformeless electric power suppyly device with protection against phase voltage earth leakage - Google Patents
Transformeless electric power suppyly device with protection against phase voltage earth leakage Download PDFInfo
- Publication number
- SU1206929A1 SU1206929A1 SU833679246A SU3679246A SU1206929A1 SU 1206929 A1 SU1206929 A1 SU 1206929A1 SU 833679246 A SU833679246 A SU 833679246A SU 3679246 A SU3679246 A SU 3679246A SU 1206929 A1 SU1206929 A1 SU 1206929A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- day
- input
- output
- voltage
- thyristor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Description
1 1eleven
Изобретение относитс к электротехнике н может быть использовано дл маломощных источников электропитани в радиотехнической аппаратуре , во вторичных источниках питани с низким выходным посто нньт напр жением,The invention relates to electrical engineering and can be used for low-power sources of power in radio engineering equipment, in secondary power sources with low output constant voltage,
Целью изобретени вл етс повышение надежности устройства.The aim of the invention is to increase the reliability of the device.
На фиг,1 представлена структурна схема устройства; на фиг,2 - диаграммы напр жений и токов, иллюстрирующие его работу.Fig, 1 shows a block diagram of the device; Fig. 2 shows voltage and current diagrams illustrating its operation.
Устройство содержит блок 1 управлени , общий вывод 2 выпр мителей 5 соединенный с корпусом питаемого электроаппарата, датчик 3 напр жени на втором входе, переключатель 4 с тиристорами 5 выпр мителей, дополнительным тиристором 6, сетевой разъем 7, генератор 8 пилообразного напр жени , вход которого св зан с фазной клеммой 9 разъема 7 через формирователь Ю синхроимпульсов и с клеммой 11 разъема 7 дл подключени к заземленному выводу сети через ключ 12, управл ющий вывод которого св зан с выходом датчика 3. Каждый блок 1 имеет сум- . матор 13, через который выход генератора 8 св зан с первым входом элемента 14 сравнени , второй вход которого подключен к источнику 15 опорного напр жени через интегрирующую цепь 16, а выход элемента 14 подключен к формировател м 17 и 18 управл ющих импульсов тиристоров переключател 4, выпр митель подключен своим выходом непосредственно к зар дному конденсатору 19 сглаживающего фильтра и через делитель 20 напр жени - к второму входу сумматора 13.The device contains a control unit 1, a common output 2 of the rectifiers 5 connected to the housing of the powered electrical apparatus, a voltage sensor 3 at the second input, a switch 4 with the thyristors of the 5 rectifiers, an additional thyristor 6, a network connector 7, a sawtooth voltage generator 8, whose input connected to the phase terminal 9 of the connector 7 via the sync pulse shaper and terminal 11 of the connector 7 for connection to the grounded output of the network via the switch 12, the control output of which is connected to the output of the sensor 3. Each unit 1 has a sum-. a mate 13, through which the output of the generator 8 is connected to the first input of the comparison element 14, the second input of which is connected to the source 15 of the reference voltage through the integrating circuit 16, and the output of the element 14 is connected to the driver 17 and 18 of the thyristor control pulses 4, its rectifier is connected by its output directly to the charging capacitor 19 of the smoothing filter and through the voltage divider 20 to the second input of the adder 13.
Выходные клеммы 21 и 22 вторичного источника питани подключены к нагрузке (питающему электроаппарату ) .The output terminals 21 and 22 of the secondary power source are connected to the load (supply electric appliance).
Разъем 7, предназначенный дл подключени устройства к однофазной сети переменного тока с заземленной нейтралью, может быть непо- л ризованным.Connector 7, for connecting a device to a single-phase AC mains with a grounded neutral, may not be polarized.
На фиг.1 изображено правильное, рабочее положение подключени разъема 7 к сети, при котором фазный провод сети присоединен к клемме 9, а провод заземленной нейтрали однофазной сети переменного тока соединен с клеммой 11 разъема 7,Figure 1 shows the correct, operating position for connecting the connector 7 to the network, in which the phase conductor of the network is connected to terminal 9 and the grounded neutral wire of a single-phase AC network is connected to terminal 11 of connector 7,
206929 .2206929 .2
На фиг.2 приведено изображениеFigure 2 shows the image
переменного напр жени сети а и а на входе устройства (клемма 9) в различные промежутки времени to-tt и t.-t . Диаграммы (фиг.26,б ) изображают импульсы напр жени , формируемые на выходе формировател 10 в моменты перехода напр жени сети через нуль к положительной полувол- 10 не, например t и tj. ДиаграммыAC mains voltage a and a at the input of the device (terminal 9) at different times to-tt and t.-t. The diagrams (Fig.26, b) depict voltage pulses generated at the output of the imaging unit 10 at the moments of a voltage transfer across the network through zero to a positive half-wave, for example t and tj. Charts
(фиг.2в,в ) изображают импульсы пилообразного падающего напр жени , формируемого генератором 8 под воздействием синфазной импульсной(Fig. 2c, c) depict impulses of a sawtooth incident voltage generated by the generator 8 under the influence of the in-phase impulse
«с последовательности ((Ьиг.2б,б ).“C sequence ((lb.2b, b).
(/ (/
На фиг.2г, г кривые U изображают переданное на выход сумматора 13 спадающее пилообразное напр жение генератора 8, суммирован20 нее с поступающим на первый вход сумматора 13 через делитель 20 напр жени обратной св зи U (пунктирна лини ). Здесь же штрихпунк- тирной линией 1 изображен уровеньIn Fig. 2d, g, the curves U represent the descending sawtooth voltage of the generator 8 transmitted to the output of the adder 13, summed 20 with the feedback voltage U supplied to the first input of the adder 13 through the divider 20 (dotted line). Here dash-dotted line 1 shows the level
25 опорного напр жени на входе элемента 14, соответствующий заданному посто нному напр жению на выходе рассматриваемого вторичного источника питани . Диаграммы (фиг,2д, д ) изображают эпюры импульсов напр жени , вырабатываемого на выходе элемента 14 при достижении равенства напр жений на ее двух входах. Кривые U (фиг.2е, е и 2ж) изображают эпюры напр жени на аноде тиристора 5,25 of the reference voltage at the input of the element 14, corresponding to a predetermined direct voltage at the output of the considered secondary power source. The diagrams (figs, 2d, d) depict the diagrams of voltage pulses produced at the output of element 14 while achieving equal voltage at its two inputs. Curves U (Figures 2e, e and 2g) depict voltage plots at the anode of the thyristor 5,
На фиг. 2ж приведены эпюры части напр жени U.. и соответствующего ему по времени, протекающего через открытьм тиристор 5 зар дного тока i-T.FIG. 2g shows diagrams of a part of the voltage U .. and corresponding to it in time flowing through the open thyristor 5 of the charging current i-T.
Здесь же штрихпунктирной линией и изображено напр жение на конденсаторе 19 фильтра вторичного источника питани . Моменты открывани тиристоров переключател 4 обозначены на фиг. 2 моментами t. иHere, the dashed line also shows the voltage on the capacitor 19 of the filter of the secondary power source. The opening times of the thyristors of the switch 4 are indicated in FIG. 2 moments t. and
30thirty
4040
4545
а соответствующие этим моментам углы зажигани тиристоров обозначены «4 и с ,. and the corresponding angles for the ignition of thyristors are marked “4 and c,.
СПSP
Рассмотрим работу устройства в установившемс рабочем режиме. На входе ключа 12 отсутствует напр жение отпирани и он находитс в закрытом состо нии. В исходном сос- 55 то нии (врем t) заканчиваетс отрицательное напр жение переменного тока сети на входе устройства (клемма 9), оно переходит черезConsider the operation of the device in steady state operation. At the input of the key 12, there is no unlocking voltage and it is in the closed state. In the initial state (time t) the negative voltage of the alternating current of the network at the input of the device (terminal 9) ends, it passes through
а соответствующие этим моментам углы зажигани тиристоров обозначены «4 и с ,. and the corresponding angles for the ignition of thyristors are marked “4 and c,.
СПSP
Рассмотрим работу устройства в установившемс рабочем режиме. На входе ключа 12 отсутствует напр жение отпирани и он находитс в закрытом состо нии. В исходном сос- 55 то нии (врем t) заканчиваетс отрицательное напр жение переменного тока сети на входе устройства (клемма 9), оно переходит черезConsider the operation of the device in steady state operation. At the input of the key 12, there is no unlocking voltage and it is in the closed state. In the initial state (time t) the negative voltage of the alternating current of the network at the input of the device (terminal 9) ends, it passes through
нуль к положительной полуволне. Конденсатор 19 продолжает разр жатьс по кривой и и часть его напр жени через делитель 20 поступает на первый вход сумматора 13, на втором входе сумматора 13 напр жение практически равно -нулю, и таким образом на первьй вход элемента 14 передаетс только напр жение обратной св зи U . На втором входе элемента 14 имеетс опорное напр жение Ug, переданное через цепь от источника 15, в котором оно поддерживаетс на заданном стабильном уровне, несколько превьша поступающее на первый вход напр жение обратной св зи. В этих услови х на выходе элемента 14 отсутствует сигнал , вследствие чего тиристоры 5 и 6 наход тс в закрытом состо нии.zero to the positive half-wave. The capacitor 19 continues to discharge along the curve and part of its voltage through the divider 20 is supplied to the first input of the adder 13, at the second input of the adder 13 the voltage is almost equal to zero, and thus only the feedback voltage is transmitted to the first input of the element 14 U. At the second input of the element 14, there is a reference voltage Ug transmitted through the circuit from source 15, in which it is maintained at a given stable level, slightly exceeding the feedback voltage applied to the first input. Under these conditions, there is no signal at the output of element 14, as a result of which the thyristors 5 and 6 are in the closed state.
В момент перехода через нуль к положительной полуволне переменного напр жени сети на выходе формировател 10 формируетс короткий с крутым фронтом импульс (фиг.2б). Генератор 8 формирует спадающее пилообразное напр жение в виде синфазных с импульсами на его входе треугольных импульсов, длительность которых должна несколько превышать длительность полуволны переменного напр жени сети, но быть меньше длительности периода его колебаний, чтобы исключить отрицательное вли ние возможного разброса параметро элементов генератора. Сформированные импульсы (фиг.2в) через сумматор 13 передаютс на первый вход элемента 14, суммированные с напр жением обратной св зи U . Таким образом, на первом входе элемента 14 в процессе работы формируетс напр жение и„, отличающеес во врем каждого из положительных полупериодов переменного напр жени сети только своей посто нной состал ющей , измен ющейс пропорционально изменени м посто нного выпр мленного напр жени на выходе данного вторичного источника питани (напр жени на конденсаторе 19). Это условие обеспечиваетс посто нством формы, размаха и фазы импульсов последовательности, формируемой генератором 8. По мере спада кривой и напр жени на двух входах элемента 14 уравниваютс в момент t4.At the moment of going through zero to a positive half-wave of alternating voltage of the network, a short pulse with a steep front is formed at the output of the driver 10 (Fig. 2b). The generator 8 generates a falling sawtooth voltage in the form of triangular pulses in-phase with pulses at its input, the duration of which should be slightly longer than the half-wave of the alternating network voltage, but less than the period of its oscillation to eliminate the negative effect of the possible variation of the parameter of the generator elements. The generated pulses (Fig. 2c) are transmitted through the adder 13 to the first input of the element 14, summed with the feedback voltage U. Thus, at the first input of the element 14, a voltage is generated in the process of operation, and „, which during each of the positive half-periods of the alternating voltage of the network only its constant component varies, is proportional to the change in the constant rectified voltage at the output of the secondary power supply (voltage on capacitor 19). This condition is ensured by the constancy of the shape, span and phase of the pulses of the sequence formed by the generator 8. As the curve declines and the voltage at the two inputs of the element 14 is equalized at time t4.
206929Л206929Л
При этом на выходе элемента 14 возникает импульс (фиг.2). Под воздействием этих импульсов, одновременно поступающих через соответству5 ющие формирователи 17 и 18, тиристоры 5 и 6, обеспечиваетс включение тиристоров 5 и 6. В цепи:клемма 9, тиристор 5, конденсатор 19, тиристор 6, клемма 11 протекает изWhen this output element 14, a pulse occurs (figure 2). Under the influence of these pulses, simultaneously coming through the corresponding formers 17 and 18, thyristors 5 and 6, the thyristors 5 and 6 are turned on. In the circuit: terminal 9, thyristor 5, capacitor 19, thyristor 6, terminal 11 flows from
10 питающей сети зар дный ток i. На10 mains supply current i. On
тиристоре 5 падает напр жение, ве- личина и форма падени напр жени характеризуетс разностью напр жений и и U(p (фиг.2ж). По мере под15 зар да конденсатора 19 (крива U) величина напр жени , приложенного к тиристору 5, уменьшаетс , что приводит к уменьшению зар дного тока и к его полному прекращению приthe thyristor 5 decreases the voltage, the magnitude and form of the voltage drop is characterized by the difference in voltage and U (p (Fig. 2g). As the capacitor 19 is charged (U curve), the voltage applied to the thyristor 5 decreases , which leads to a decrease in the charge current and to its complete cessation at
20 достижении уровн тока удержани , определ емого не только параметрами тиристоров, но и уменьшением до нул прилагаемой к нему разности напр жений питающей сети и кон25 денсатора фильтра. Тиристоры 5 и 6 автоматически-закрываютс . Вторичный источник питани отключаетс от питающей сети. Запасенна в его конденсаторах электрическа энер ,,. ги используетс дл питани подключенных к ним нагрузок электроаппарата . Таким образом, тиристор 5 выполн ет функцию вентил однополупе- риодного выпр 1-1ител , а тиристор 6 - коммутационного элемента дл замыкани цепи зар дного тока в течение части каждой из положительных полуволн переменного напр жени сети. Процесс открывани и запирани тиристора 6 повтор етс в течение каждой из положительных полуволн переменного напр жени сети в зависимости от количества имеющихс в составе устройства вторичных источников питани с различными уровн ми выходного рабочего напр жени . При наличии в составе устройства вторичных источников питани с напр жением противоположной (отрицательной ) пол рностью тиристор 620 reaching the level of holding current, determined not only by the parameters of the thyristors, but also by decreasing to zero the difference of the supply voltage and the filter capacitor applied to it. Thyristors 5 and 6 are automatically closed. The secondary power source is disconnected from the mains. Electric energy stored in its capacitors. gi is used to power the electrical apparatus loads connected to them. Thus, the thyristor 5 performs the function of a half-wave rectifier 1-1 switch and a thyristor 6 serves as a switching element for closing the charging current circuit during part of each of the positive half-waves of the alternating voltage of the network. The process of opening and closing the thyristor 6 is repeated during each of the positive half-waves of the alternating voltage of the network, depending on the number of secondary power sources in the device with different levels of output operating voltage. If the device contains secondary power sources with a voltage of opposite (negative) polarity, the thyristor 6
должен бы был обеспечивать прохождение тока в обратном направлении, что можно бьшо бы реализовать, использу дл этой цели, например, семистор. Однако его функции и в it would have to allow the passage of current in the opposite direction, which could be realized using, for example, a semiistor. However, its functions and in
55 этом случае заключаютс в обеспечении двухполюсной гальванической разв зки вторичных источников от питающей сети в случае ошибочного55 of this case is to provide a bipolar galvanic isolation of secondary sources from the mains in case of an erroneous
3535
4040
4545
подключени клемм разъема 7, Кроме того, тиристор 5 работает, как уутравл М1.й вентиль в системе автоматического регул тора и стабилизатора выпр мленного посто нного напр жени вторичного источника питани . При повышении , например, величины нагрузки и уменьшении вследствие этого уровн посто нной составл ющей пилообразного напр жени U|, (в промежутке времени ) на втором входе элемента 14 уравнивание напр жений на обоих входах элемента 14 наступит в момент t,., т.е. несколько ранее от момента перехода через нуль к положительной попу- волне переменного напр жени сети t по сравнению с ранее описанным процессом . Импульс управлени поступит на тиристор 5 (а так же и на тиристор 6) несколько раньше, угол зажигани 65 уменьшитс , что приведет к увеличению длительности протекани зар дного тока через конденсатор вторичного источника питани и, как результат, к восстановлению заданного уровн его выходного напр жени . Аналогично происходит восстановление в кгшдом последующем цикле открывани тиристоров переключател заданного уровн выходного напр жени вторичного источника питани при случайном увеличении заданного уровн , например вследствие недогрузки или при изменени х напр жени питаю- дей сети, вызывающей изменение величины прилагаемого к тиристору 5 напр жени , следствием которого вл етс изменени угла зажигани , авто1.1атически привод щего к стабилизации выходного напр жени путем соответствующего изменени длительности действи зар дного тока. Нестабильность выходного напр жени в предлагаемом устройстве практически зависит только от нестабильности уровн опорного напр жени на входе элемента 14.connecting the terminals of the connector 7; In addition, the thyristor 5 operates as the M1 control. The gate in the system of the automatic controller and the stabilizer of the rectified direct voltage of the secondary power source. When, for example, the magnitude of the load increases and the constant component of the sawtooth voltage U | decreases (in the time interval) at the second input of element 14, the equalization of voltages at both inputs of element 14 occurs at time t,., I.e. . somewhat earlier from the moment of zero crossing to a positive variable of the alternating voltage of the network t compared with the previously described process. The control pulse arrives at thyristor 5 (as well as at thyristor 6) a little earlier, the ignition angle 65 will decrease, which will increase the duration of charge current flow through the capacitor of the secondary power source and, as a result, restore the set level of its output voltage . Similarly, the subsequent opening cycle of the thyristors of the switch of the given level of the output voltage of the secondary power supply is restored in the khzdom after a predetermined increase in the set level, for example, due to underload or when the mains voltage changes, causing a change in the voltage applied to the thyristor 5, resulting in is a change in the ignition angle, which automatically leads to a stabilization of the output voltage by a corresponding change in the duration Charge current. The instability of the output voltage in the proposed device practically depends only on the instability of the level of the reference voltage at the input of the element 14.
При неправильном подключении устройства к питающей сети, когда фазный провод ошибочно присоедин етс к клемме 11, а заземленна нейтраль сети подключена к клемме сетевого разъема 7, на выходе датчика 3 вырабатываетс сигнал, например положительное напр жение, устанавлива ключ 12 в провод щее сосIf the device is incorrectly connected to the mains, when the phase wire is mistakenly connected to terminal 11 and the grounded mains neutral is connected to the terminal of the network connector 7, a signal, such as a positive voltage, is generated at the output of sensor 3, setting the switch 12 to conductive
5five
00
тЧз иие. При этом шунтируетс вход генератора 8, на его выходе отсутствуют импульсы пилообразного напр жени , что исключает возможность по влени на выходе элемента 14 от-пирающих импульсов. Тиристоры 5 и 6 остаютс в закрытом состо нии и вторичные источники питани надежно отделены от питаю- Q щей сети, исключа возможность попадани фазного напр жени на корпус и другие элементы питаемого электроаппарата. Ток через случайно подсоединенный между корпусом и землей проводник не превьшает значени обратного тока закрытого тиристора, например 10 мА. Это обеспечивает безопасность оператора при прикосновении к незаземленному корпусу электроаппарата в случае его ошибочного подключени к сети. Отсутствие при этом напр жени на выходе вторичного источника питани , т.е. неработоспособность электроаппарата вл етс дополнительной индикацией ошибочного подключени разъема 7 к питающей сети .mht In this case, the input of the generator 8 is shunted, at its output there are no sawtooth voltage pulses, which excludes the possibility of the appearance at the output of the element 14 of the firing pulses. Thyristors 5 and 6 remain in the closed state and the secondary power sources are reliably separated from the power supply network, excluding the possibility of phase voltage on the case and other elements of the powered electrical apparatus. The current through a conductor randomly connected between the case and ground does not exceed the value of the reverse current of the closed thyristor, for example 10 mA. This ensures the safety of the operator when touching the ungrounded housing of the electrical apparatus in case of its erroneous connection to the network. The absence of voltage at the output of the secondary power source, i.e. The inoperability of the electric device is an additional indication of the erroneous connection of the connector 7 to the mains.
Совмещение функций защитного отключени при неправильном подсоединении сетевого разъема к сети и управл емого однополупериодного выпр мител при использовании генератора пилообразного напр жени , выполн ющего одновременно две функции: управлени в системе автоматического регулировани выходного посто нного напр жени вторичных источников питани и исполнительного органа при защите выгодно отличает бестрансформаторное устройство электропитани от известных повышением его КПД и надежности. Повьшге- ние КПД обеспечиваетс отсутствием дополнительных затрат энергии на регулирование и стабилизацию посто нного выходного напр жени вторич5Combining the functions of protective disconnection when the network connector is incorrectly connected to the network and the controlled half-wave rectifier when using the sawtooth generator, which simultaneously performs two functions: control in the automatic control system of the output DC voltage of the secondary power sources and the executive in the protection distinguishes transformerless power supply device from the well-known increase in its efficiency and reliability. Increasing the efficiency is ensured by the absence of additional energy consumption for regulating and stabilizing the constant output voltage of the secondary
00
5five
00
5five
ем перенапр жений элементов в сглаживающих фильтрах. Все потери на управление практически свод тс только к потер м мощности рассеивани на тиристорах, наход щихс в открытом состо нии кратковременно, и при значительной (до 20 и более) скважности импульсов тока подзар - да конденсаторов сглаживающих фильтров .overvoltages of elements in smoothing filters. All control losses are practically reduced only to the power dissipation on the thyristors, which are in the open state for a short time, and with a significant (up to 20 or more) duty cycle of the current pulses of the charge capacitors of the smoothing filters.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833679246A SU1206929A1 (en) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Transformeless electric power suppyly device with protection against phase voltage earth leakage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833679246A SU1206929A1 (en) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Transformeless electric power suppyly device with protection against phase voltage earth leakage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1206929A1 true SU1206929A1 (en) | 1986-01-23 |
Family
ID=21095402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU833679246A SU1206929A1 (en) | 1983-12-27 | 1983-12-27 | Transformeless electric power suppyly device with protection against phase voltage earth leakage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1206929A1 (en) |
-
1983
- 1983-12-27 SU SU833679246A patent/SU1206929A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 756534, кл. Н 02 М 7/12, 1979. Авторское свидетельство СССР № 657505, кл. Н 02 М 7/12, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4405892A (en) | Regulator for a generator energized battery | |
US5389869A (en) | Power control system for an A.C. induction motor | |
US4774449A (en) | Transformerless battery charger in combination with a battery, and method of charging a battery | |
US4134038A (en) | Speed control for a universal electric motor | |
SU1206929A1 (en) | Transformeless electric power suppyly device with protection against phase voltage earth leakage | |
US4236103A (en) | Control circuit for a direct current motor | |
US4145647A (en) | Arrangement for controlling the speed and rotary direction of a three-phase asynchronous motor | |
US3609506A (en) | Battery apparatus | |
EP0637127A1 (en) | Three-phase electronic inverter for variable speed motor and method of operating same | |
US3611111A (en) | Inverter commutation voltage limiter | |
US5349283A (en) | Automatic voltage control circuit by using reactive power | |
JPH0666663B2 (en) | Pulse high voltage generator | |
KR900000799B1 (en) | Arc welding device | |
SU1149350A1 (en) | Device for charging storage battery | |
US3566150A (en) | Impulse generator circuit for the control of rectifiers | |
SU1422330A1 (en) | A.c. to d.c. voltage converter | |
US4245166A (en) | Thyristor control circuit | |
SU723740A1 (en) | Thyristorized voltage stabilizer | |
SU1277358A1 (en) | Power source for electrically charged pulse lasers | |
SU1647768A1 (en) | Charge-triggering device | |
SU1149359A1 (en) | A.c. voltage-to-d.c. voltage converter with voltage multiplication | |
SU675411A1 (en) | Stabilized dc voltage source | |
RU2124805C1 (en) | Switching device for phased power regulation | |
SU940280A1 (en) | Surge current generator | |
SU922995A1 (en) | Ac voltage regulator control device |