SU1728923A1 - Устройство защиты от перенапр жений в цеп х посто нного тока - Google Patents

Abstract

Использование: в электротехнике, в технике св зи дл  защиты аппаратуры дистанционного питани  волоконно-оптических систем передачи от перенапр жений, возникающих от грозовых разр дов. Сущность изобретени : в устройство защиты, содержащее тиристор со схемой форсированного управлени  в виде порогового элемента, отключающее реле, конденсатор, дополнительно введены четыре диода, два конденсатора. Один конденсатор подключен параллельно нагрузке, что предотвращает провалы напр жени , другой - последовательно с катушкой отключающего реле, параллельно которой включен диод, что облегчает режим работы отключающего реле. Обеспечиваетс  срабатывание устройства защиты от импульсов перенапр жений , попадающих с любого из проводов цепи питани  нагрузки без провалов напр жени . 1 ил. ел с

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано, в частности, в технике св зи дл  защиты аппаратуры дистанционного питани  волоконно-оптических систем передачи от перенапр жений, возникающих от грозовых разр дов и других причин.

Известно устройство защиты с исполь; зованием тиристоров в качестве ключевого элемента, содержащее схему управлени  на пороговом элементе и токовое электромагнитное реле.

Недостатком этого устройства  вл етс  электрическа  эрози  контакта реле, что снижает надежность работы устройства.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство защиты от перенапр жений в цеп х посто нного тока, содержащее тиристор, схему форсированного управлени  тиристоров в виде порогового элемента

сдатчиком напр жени , накопителем энергии и формирователем, отключающее реле и ограничивающий резистор, при этом в цепь тиристора введены две параллельные цепочки из размыкающего контакта отключающего реле и конденсатора.

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что обмотка отключающего реле посто нно находитс  подтоком и посто нно потребл ет энергию, что не экономично и поэтому не всегда допустимо. Кроме того, посто нное протекание тока через обмотку отключающего реле снижает как его надежность , так и надежность устройства в целом. Кроме того, устройство не обеспечивает беспровального питани . При срабатывании устройства защиты нагрузка на некоторое врем  шунтируетс  включившимс  тиристором, при этом напр жение на нагрузке падает практически до нул .

VI

ю

00

о

ю ы

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности при одновременном расширении функциональных возможностей.

В устройство, содержащее положительный л отрицательный провода, между которыми включена нагрузка, тиристор, катод которого подключен к отрицательному проводу , схему форсированного управлени  тиристором в виде порогового элемента, входы которого подключены соответственно к положительному и отрицательному проводам, а выход подключен к управл ющему электроду тиристора, отключающее реле, размыкающий контакт которого с параллельно подключенным к нему первым конденсатором подключен к аноду тиристора , а первый вывод обмотки отключающего реле соединен с отрицательным проводом, в который включен поглотитель энергии, дополнительно введены четыре диода и два конденсатора, при этом анод первого диода соединен с положительным проводом и анодом второго диода, катод которого соединен с положительным выводом второго конденсатора, отрицательным выводом соединенного с отрицательным проводом, а катод первого диода соединен с замыкающим контактом отключающего реле и поло- жительным выводом третьего конденсатора, отрицательный вывод которого соединен с вторым выводом обмотки отключающего реле и анодом третьего диода , катод которого соединен с отрицательным проводом, а четвертый диод катодом соединен с анодом второго диода, а анодом - с отрицательным проводом.

За счет изменени  схемы включени  реле ( от энергии накопительного конденсатора ), включени  параллельно положительному и отрицательному .проводам защитного диода, введени  разделительных диодов, создающих цепи зар да и разр да конденсатора на реле, второго накопительного конденсатора, обеспечивающего беспровальное питание нагрузки, и образовани  при этом новых св зей обеспечиваетс  повышение надежности к перенапр жени м.

Применение указанных элементов в устройствах дл  защиты от коммутационных и грозовых перенапр жений известно. Однако эти элементы с предлагаемыми функциональными св з ми обеспечивают возможность срабатывани  защиты от импульсов перенапр жени , повышающих потенциал любого из проводов по отношению к другому (эти цели в одном случае обеспечивает защитный диод, во втором - защитный тиристор с отключающим реле), повышают надежность действи  реле схемой его включени .

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство защиты содержит тиристор 1, схему 2 форсированного управлени  тиристором с пороговым элементом, отключающее реле 3, размыкающий контакт 4 которогос параллельно подключенным к нему первым конденсатором 5 введен в цепь удержани  тиристора, первый 6 и второй 7

0 диод, второй 8 и третий 9 конденсаторы, третий 10 и четвертый 11 диоды. Нагрузкой устройства  вл етс  защищаема  аппаратура 12, в качестве которой, в частности, может быть приемник дистанционного

5 питани  волоконно-оптической системы передачи .

Элемент 13 - поглотитель энергии представл ет собой либо балластное активное сопротивление, либо внутреннее сопротив0 ление источника импульсного перенапр жени , либо волновое сопротивление линии.

Катод тиристора 1 подключен к отрицательному проводу. Входы схемы 2 форсиро5 ванного управлени  подключены соответственно к положительному и отрицательному проводам,а ее выход - к управл ющему электроду тиристора ,1. Размыкающий контакт 4 отключающего ре0 ле 3 с параллельно подключенным к нему первым конденсатором 5 подключены к аноду тиристора 1.

Первый вывод обмотки отключающего реле 3 соединен с отрицательным прово5 дом, в который последовательно включен поглотитель 13 энергии. Анод первого диода 6 соединен с положительным проводом и анодом второго диода 7, катод которого со- единен с положительным выводом второго

0 конденсатора 8, отрицательным выводом соединенного с отрицательным проводом. Катод первого диода 6 соединен с замыкающим контактом 4 отключающего реле 3 и положительным выводом третьего конден5 сатора 9, отрицательный вывод которого соединен с вторым выводом обмотки отключающего реле 3 и анодом третьего диода 10, катод которого соединен с отрицательным проводом, а четвертый диод 11

0 соединен с анодом второго диода, а анодом

-с отрицательным проводом. Параллельно второму конденсатору 8 включена нагрузка 12.

Устройство работает следующим обра- 5 зом.

В нормальном состо нии схемы на положительном проводе имеетс  положительный рабочий потенциал, на другом проводе

-отрицательный рабочий потенциал. Тиристор 1 закрыт, так как напр жение на катоде

ниже порога ерабатывани . Диод 11 закрыт отрицательным потенциалом, приложенным к аноду. Отключающее реле 3 выключено , второй 8 и третий 9 конденсаторы зар жены до значени  рабочего потенциала цепи. Диоды 6, 7 и 10 выполн ют функции разв зывающих: дл  создани  цепей возбуждени  отключающего реле 3 (диоды 6 и 10) совместно с конденсатором 9 и обеспечени  беспровального питани  нагрузки 12 (диод 7) с помощью второго конденсатора 8, выполн ющего функции накопительного. Таким образом, при нормальном состо нии схемы все провода изолированы один от другого и относительно земли,

В случае возникновени  перенапр жени  в зависимости от его пол рности происходит увеличение потенциала на одном из проводов или изменение его пол рности относительно потенциала на другом проводе. Например, в случае положительного перенапр жени  на отрицательном проводе при его величине, больше рабочего напр жени , этот провод начинает иметь относительно второго положительный потенциал, В случае возникновени  положительного перенапр жени  на положительном проводе относительно второго он сохран ет характер положительного потенциала.

Рассмотрим первый случай - возникает положительное перенапр жение на отрицательном проводе. При этом ток импульса перенапр жени  начинает протекать через диод 11, так как потенциал диода становитс  выше потенциала катода, чем создаетс  путь отвода электромагнитной энергии перенапр жени  от защищаемой аппаратуры 12 и погашени  ее на внутреннем сопротивлении (на волновом сопротивлении, например , кабел ) источника, . вл ющегос  поглотителем энергии.

На врем  открытого состо ни  диода 11 нагрузка 12 питаетс  электрической энергией , накопленной в конденсаторе 8. При этом диод 7, смещенный в это врем  в обратном направлении, преп тствует разр ду конденсатора 8 через открытый диод 11,

Во втором случае при возникновении положительного перенапр жени  на положительном проводе вследствие разности потенциалов начинает протекать ток зар да конденсатора 8. Напр жение на конденсаторе 8 начинает расти и при достижении порога срабатывани  схемы форсированного управлени  тиристором 1 последний включаетс . Ток импульса перенапр жени  протекает из положительного провода в отрицательный провод и тем самым энерги  импульса перенапр жени  отводитс  от защищаемой аппаратуры и гаситс  на внутреннем (волновом) сопротивлении.

Одновременно открытым тиристором 1 образуетс  цепь разр да третьего конденса- 5 тора 9, проход ща  от его положительного вывода через размыкающий контакт 4, переход анод - катод тиристора 1, обмотку конденсатора 9. Реле 3 при этом срабатывает (с некоторым замедлением, перекрывающим

0 длительность импульса перенапр жени ) и размыкает контакт 4 в цепи тиристора 1.

Цепь удержани  тиристора 1 сохран етс  при этом через конденсатор 5. После зар да последнего ток в анодной цепи тири5 стора 1 прекращаетс  и он выключаетс . Этим прерываетс  также и цепь тока источника питани , замкнувша с  на момент срабатывани  тиристора 1, помимо нагрузки 12, через низкоомный переход анод- катод

0 тиристора 1 (побочный эффект от срабатывани  защиты). Однако за счет второго конденсатора 8 и второго диода 7 нагрузка 12 питаетс  запасенной зар женным конден- , сатором энергией, т.е. обеспечиваетс  тем

5 самым использование такой нагрузки, где не допустимы провалы напр жени . Отключающее реле 3 также обесточиваетс  и, отпустив  корь, замыкает размыкающий контакт 4 в цепи тиристора 1. Через разв 0 зывающие диоды 6 и 10 накопительный третий конденсатор 9 вновь зар дитс  и схема устройства приходит в исходное состо ние. Таким образом, использование изобретени  в технике св зи обеспечивает защиту

5 от перенапр жений любой пол рности путем пропуска энергии импульса перенапр жени  мимо нагрузки. Эта задача решена использованием полупроводниковых приборов двух типов - диода и тиристора со

0 схемой форсированного управлени , так как использование только диодов как защитных элементов-ограничителей неприемлемо. Однако использование тиристора в качестве защитного требует применени  еще од5 ного элемента - отключающего реле, прерывающего цепь удержани  тиристора после окончани  импульса перенапр жени , и схемы его управлени  (конденсатора 9 и диодов 6 и 10). Схема обеспечивает эф0 фективное выключение открытого тиристора , при этом не происходит электрической . эрозии контакта, так как цепь удержани  тиристора прерываетс  уменьшением его анодного тока при зар де конденсатора 5 до

5 нул , к тому же ток не проходит через размыкающийс  контакт 4 реле 3. Надежность действи  устройства защиты повышаетс  за счет того, что нормально реле находитс  без тока (это обсто тельство расшир ет одновременно функциональные возможности

устройства, так как этим создаетс  возможность использовани  его там, где нужна экономичность потреблени  энергии). Кроме того, она повышаетс  за счет наличи  четвертого диода 4, так как он обеспечивает защиту всего устройства защиты от воздействи  отрицательного импульса перенапр жени .

Включение конденсатора 8, выполн ющего функции накопительного, позвол ет обеспечить питание нагрузки 12 на момент срабатывани  защиты, что также расшир ет функциональные возможности устройства, так как такое включение обеспечивает беспровальное питание нагрузки.

Изготовлен макетный образец устройства защиты, испытани  которого совместно с реальной аппаратурой волоконно-оптической системы передачи подтвердили высокие эксплуатационные показатели предлагаемо- го устройства: высокую надежность защиты от перенапр жени  в любом проводе. Кроме того, изобретение позвол ет сократить расходы на замену вышедших из стро  под действием перенапр жений электрорадио- элементов, а также расходы на замену и ремонт защищаемой аппаратуры.

Формул а изобретени  Устройство защиты от перенапр жений в цеп х посто нного тока, содержащее положительный и отрицательный провода, между которыми включена нагрузка, тиристор , катод которого подключен к отрицательному проводу, схему форсированного управлени  тиристором в виде порогового элемента, входы которого подключены соответственно к положительному и отрицательному проводам, а выход подключен к управл ющему электроду тиристора, отключающее реле, размыкающий контакт которого с параллельно подключенным к нему первым конденсатором подключен к аноду тиристора, а первый вывод обмотки отключающего реле соединен с отрицательным проводом, в который включен поглотитель энергии, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности при одновременном расширении функциональных возможностей, дополнительно введены четыре диода, два конденсатора, при этом анод первого диода соединен с положительным проводом и анодом второго диода, катод которого соединен с положительным выводом второго конденсатора, отрицательным выводом соединенного с отрицательным проводом, а катод первого диода соединен с замыкаюа(им контактом отключающего реле и с положительным выводом третьего конденсатора, отрицательный вывод которого соединен с вторым выводом обмотки отключающего реле и анодом третьего диода, катод которого соединен с отрицательным проводом, а четвертый диод катодом соединен с анодом второго диода, а анодом - с отрицательным проводом.

I

Л

V

I .J

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство защиты от перенапряжений в цепях постоянного тока, содержащее положительный и отрицательный провода, между которыми включена нагрузка, тири стор, катод которого подключен к отрицательному проводу, схему форсированного управления тиристором в виде порогового элемента, входы которого подключены соответственно к положительному и отрицательному проводам, а выход подключен к управляющему электроду тиристора, отключающее реле, размыкающий контакт которого с параллельно подключенным к нему первым конденсатором подключен к аноду тиристора, а первый вывод обмотки отключающего реле соединен с отрицательным проводом, в который включен поглотитель энергии, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при одновременном расширении функциональных возможностей, дополнительно введены четыре диода, два конденсатора, при этом анод первого диода соединен с положительным проводом и анодом второго диода, катод которого соединен с положительным выводом второго конденсатора, отрицательным выводом соединенного с отрицательным проводом, а катод первого диода соединен с замыкающим контактом отключающего реле и с положительным выводом третьего конденсатора, отрицательный вывод которого соединен с вторым выводом обмотки отключающего реле и анодом третьего диода, катод которого соединен с отрицательным проводом, а четвертый диод катодом соединен с анодом второго диода, а анодом - с отрицательным проводом.