SU924783A1

SU924783A1 - Device for protecting electric consumers from overvoltage of supply network

Info

Publication number: SU924783A1
Application number: SU802964793A
Authority: SU
Inventors: Виктор Григорьевич Пекелис; Иван Григорьевич Михалкович
Original assignee: Предприятие П/Я М-5339
Priority date: 1980-07-23
Filing date: 1980-07-23
Publication date: 1982-04-30

Description

(S) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ(S) DEVICE FOR PROTECTING ELECTRICAL CONSUMER AGAINST OVERVOLTAGE OF THE FOOD NETWORK

II

Устройство относитс к радиотехнике и может быть использовано дл защиты электропитани радиотехнической системы от перенапр жений питающей сети.The device relates to radio engineering and can be used to protect the power supply of a radio engineering system from overvoltages of the supply network.

Известно устройство защиты электропотребителей от перенапр жений, содержащее автоматы защиты, либо предохранители, включенные в каждуюиз линий двухпроводной сети, встречно-параллельные тиристоры, шунтирующие нагрузку, и чувствительное устройство , соединенное с сетью и со входом встречно-параллельнух тиристоров lj.A device for protection of electrical consumers from overvoltages, containing circuit breakers, or fuses included in each of the two-wire network lines, anti-parallel thyristors that shunt the load, and a sensitive device connected to the network and to the input of anti-parallel thyristors lj are known.

Подобные устройства защиты, вызывающие отключенное состо ние электропотребител п1эи наличии аварийного сигнала, сохран ющеес и после сн ти аварийного сигнала, как правило, либо имеют недопустимое запаздывание , либо недостаточно защищены от воздействи помех, т.е. надежность их работы невысока.Such protection devices, which cause the disconnected state of the power consumer and the presence of an alarm, which persist even after the removal of the alarm, as a rule, either have an unacceptable delay or are not sufficiently protected from interference, i.e. the reliability of their work is low.

Известно также устройство защиты магнито-транзисторного преобразовател от перенапр жений, содержащее туннельный диод и конденсатор, включенные параллельно переходу база эмиттер транзистора защиты, база которого соединена дополнительно с зажимом источника питани f2j.It is also known to protect a magneto-transistor overvoltage converter containing a tunnel diode and a capacitor connected in parallel with the base of the emitter of the protection transistor, the base of which is connected additionally to the power supply terminal f2j.

Недостатком этого устройства также вл етс невысока надежность его работы.A disadvantage of this device is also the low reliability of its operation.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому вл етс устройство защиты магнито-транзисторного преоб-. разовател от перенапр жений, содержащее подключенный к источнику питани и выполненный на туннельном диоде реагирующий орган, выход кото рого соединен с исполнительными цеп ми устройства, а к дополнительному входу через дифференцирующую цепочку подключен выход генератора импульсов. который соединен с зажимом источника питани .З. Облада необходимой надежностью работы, устройство имеет излишнюю схемную сложность и в то же врем не решает задачи защиты электропот ,ребителей переменного тока от перенапр жений . Использование туннельно го диода в составе надежных устройс защиты электропотребителей переменного тока требует применени дополн тельных фильтрующих устройств, а та же разв зывающих вентилей. Цель изобретени - повышение надежности работы на переменном токе и упрощени конструкции. Поставленна цель.достигаетс тем, что в устройстве дл защиты электропотребител от перенапр жени питающей сети, содержащее пороговый элемент в виде туннельного диода, о вывода которого подключены ко входному транзистору исполнительного бл ка два резистора, диод и конденсатор между фазным и нулевым проводами питающей сети последовательно включены два упом нутых резистора, диод и туннельный, диод, включенные согласно, причем цепь из согласно включенных диода и туннельного диод шунтирована вновь введенным диодом, включенным в обратном направлении, а между точкой соединени обоих резисторов и внешним выводом туннельного диода подключен конденсатор, На фиг, 1 изображена электрическа схема устройства; на фиг, 2 кривые напр жений и токов, по сн ющие работу схемы. Устройство содержит фазный (нулевой ) провод 1 питающей сети, резисторы 2 и 3, диод А, туннельный диод 5, нулевой (фазный)провод 6 .питающей сети, конденсатор 7, дио 8, входной транзистор 9 исполнительного узла. Вариант устройства, реагирующий на отрицательную полуволну напр жени питающей сети содержит резисторы 10-И 11, вентиль 12, туннельный диод 13, входной транзистор 14 исполнительного узла, вентиль 15 и конденсатор 16. К фазному либо Нулевому проводу питающей сети 1 подключен резистор 2, с которым последовательно соединены резистор 3, диод Ц и туннель ный диод 5, внешний вывод которого соединен с нулевым либо фазным пров ДОМ питающей сети 6, Точка соединени резисторов 2 и 3 соединена с конденсатором 7. второй вывод которого сое-, динен с внешним выводом туннельного диода 5. Последовательно соединенные диод 4 и туннельный диод $ шунтированы диодом 8, включенным в обратном направлении относительно диода k, а оба вывода туннельного диода 5 подключены к входному транзистору 9 исполнительного блока. Дл изложени принципа работы введем дополнительные обозначени : R, Rn - сопротивлени резисторов 2 и 3 соответственно, С 7 емкость конденсатора 7; Uc - напр жение питающей сети, прикладываемое к зажимам 1 и 6; и - падение напр жени на конденсаторе 7; U/ и . - соответственно падение напр жени на туннельном диоде и протекающий через него ток. Обозначение напр жений и токов относитс к фиг, 2. Устройство работает следующим образом . Пусть напр жение питающей сети, прикладываемое к зажимам 1 и 6, рав-. но Uc UCTsintjt,. где и„ - амплитудное значение напр жени . Напр жение на конденсаторе 7 при этом будет равно: Urn sin(aJt-Y)n при 4 , где t, tj - моменты времени, изображенные на фиг, 2; С - емкость конденсатора. Учитыва , что падением напр жени на цепочке из вентилей t, 8 и туннельного диода 5 можно пренебречь, ток через туннельный диод 5 равен г... sin (coi - У) / sin(i KJj./ffjr ,) При достижении амплитудой тока ifm ,b величины тока переключени туннельного диода 5 последний переходит в состо ние с высоким потенциалом (напр жение Uj на фиг, 2), обеспечива включение входного транзистора 9 исполнительного блока устройства . Очевидно переключение .туннельного диода 5 происходит в момент времени ty.The closest in technical essence and achievable results to the proposed is a protection device magneto-transistor trans. an overvoltage transmitter containing a reacting organ connected to the power source and made on the tunnel diode, the output of which is connected to the actuator circuits of the device, and the output of the pulse generator is connected to the auxiliary input through a differentiating chain. which is connected to the power supply terminal. Possessing the necessary reliability of operation, the device has an excessive circuit complexity and at the same time does not solve the problem of protecting electrolytes and alternating current rebars from overvoltages. The use of a tunnel diode as part of reliable protection devices for AC power consumers requires the use of additional filtering devices, and the same isolating valves. The purpose of the invention is to increase the reliability of operation with alternating current and simplify the design. This goal is achieved by the fact that the device to protect the consumer from overvoltage of the supply network contains a threshold element in the form of a tunnel diode, the output of which is connected to the input transistor of the executive unit two resistors, a diode and a capacitor between the phase and zero wires of the supply network in series the two mentioned resistors are included, a diode and a tunnel diode, connected in accordance with, the circuit from according to the included diode and the tunnel diode being shunted by a newly introduced diode included in the reverse m direction and between both compounds resistors outer terminal point and a tunnel diode connected capacitor, Figure 1 is an electrical diagram of the device; Fig. 2 are voltage and current curves explaining the operation of the circuit. The device contains a phase (zero) wire 1 of the supply network, resistors 2 and 3, diode A, tunnel diode 5, zero (phase) wire 6 of the power network, capacitor 7, diode 8, input transistor 9 of the executive node. A device variant that reacts to a negative half-voltage of the supply network contains resistors 10 -11 11, gate 12, tunnel diode 13, input transistor 14 which are connected in series resistor 3, diode C and tunnel diode 5, the external output of which is connected to the zero or phase DOM of the power supply network 6, the connection point of resistors 2 and 3 is connected to the capacitor 7. the second output of which is connected to the external output m tunnel diode 5. Series-connected diode 4 and tunnel diode $ are shunted by diode 8 connected in the opposite direction to diode k, and both outputs of tunnel diode 5 are connected to the input transistor 9 of the execution unit. To describe the principle of operation, we introduce additional designations: R, Rn are the resistances of resistors 2 and 3, respectively, C 7 is the capacitance of the capacitor 7; Uc is the supply voltage applied to terminals 1 and 6; and - voltage drop across capacitor 7; U / i. - respectively, the voltage drop across the tunnel diode and the current flowing through it. The designation of voltages and currents refers to FIG. 2. The device operates as follows. Let the supply voltage applied to terminals 1 and 6 be equal to -. but Uc UCTsintjt ,. where and is the amplitude value of the voltage. The voltage on the capacitor 7 will then be equal to: Urn sin (aJt-Y) n at 4, where t, tj are the points in time shown in FIG. 2; С - capacitor capacitance. Taking into account that the voltage drop across the chain of t, 8 gates and tunnel diode 5 can be neglected, the current through the tunnel diode 5 is equal to r ... sin (coi - Y) / sin (i KJj./ffjr,) When the current amplitude is reached ifm, b, the magnitude of the switching current of the tunnel diode 5, the latter switches to a state with high potential (voltage Uj in FIG. 2), ensuring that the input transistor 9 of the device's actuator is turned on. Obviously, the switching of the tunnel diode 5 occurs at the time instant ty.

Таким образом, данное устройство осуществл ет контроль амплитудного значени напр жени питающей сет , так как 7 11. Если на кривую напр жени питающей сети накладываютс дополнительные отклонени , например, в виде высокочастотных помех с частотой СОп , то данное устройство работает как фильтр нижних частот с коэффициентом фильтрации VThus, this device monitors the amplitude value of the supply grid voltage, since 7-11. If additional deviations are imposed on the supply voltage curve, for example, in the form of high-frequency interference with the frequency Sop, then this device works as a low-pass filter with filtration coefficient V

KqyKqy

либо как интегрирующа цепь с посвремени , either as an integrating circuit with time,

R, Р - лR, R - l

1,ц- Ср 1, c-Wed

Тем самым осуществл етс подавление помех и обеспечение необходимой помехозащищенности данного устройства защиты. При спадании кривой напр жет ни УС до нул место соответствующее уменьшение текущего значени тока ij. При достижении им величины, соответствующей обратному переключению туннельного диода 5 последний в момент времени 5 ч фиг. 2 переходит в состо ние с низким потенциалом.In this way, interference suppression and the provision of the necessary noise immunity of this protection device is carried out. When the curve falls off, neither the MS norm reaches the place, the corresponding decrease in the current value of the current ij. When it reaches the value corresponding to the reverse switching of the tunnel diode 5, the last one at the time instant of 5 hours of FIG. 2 transitions to a low potential state.

Тем самым осуществл етс возврат устройства в нормальное состо ние. При исчезновении аварийного перенапр жени питающей сети дальнейших . переключений туннельного диода и устройства защиты в целом не происходит .This returns the device to its normal state. With the disappearance of an emergency overvoltage of the power supply network further. switching of the tunnel diode and the protection device as a whole does not occur.

Устройство, изображенное нЭ фиг. 1 сплошными лини ми, реагирует на положительную полуволну напр жени питаюЩей сети. При необходимости контрол обоих полуволн дополнительно может быть использована ветвь, изображенна на фиг. 1 штриховыми лини ми. К фазному либо нулевому проводу питающей сети подключен резистор 10, с которым последовательно соединены резистор 11, диод 12 и туннельный диод 13, внешний вызод которого соединен с нулевым либо фазным проводом питающей сети 6. Точка соединени резисторов 10 и 11 соединена с конденсатором 16, второй вывод которого соединен с внешним выводом туннельного диода 13, последовательно соединенные диод 12 и туннельный диод -13 шунтированы диодом 15, а оба вывода туннельного диода 13 подключены к входному транзистору И исполнительного блока устройства.The device shown in FIG. 1 in solid lines, responds to a positive half-wave of the supply voltage. If it is necessary to control both half-waves, the branch shown in FIG. 1 by dashed lines. Resistor 10 is connected to the phase or neutral supply line, to which resistor 11, diode 12 and tunnel diode 13 are connected in series, the external output of which is connected to zero or phase supply line 6. The connection point of resistors 10 and 11 is connected to a capacitor 16, the second the output of which is connected to the external output of the tunnel diode 13, the series-connected diode 12 and the tunnel diode -13 are bridged by the diode 15, and both outputs of the tunnel diode 13 are connected to the input transistor AND of the execution unit of the device.

Как видно из фиг. 1, -диоды 12, 15 и туннельный диод 13 включены в обратной пол рности относительно вентилей Ц, 8 и туннельного диода 5 As can be seen from FIG. 1, diodes 12, 15 and tunnel diode 13 are included in the reverse polarity with respect to valves C, 8 and tunnel diode 5

10 соответственно. Такое включение и обеспечивает работу правой ветви при отрицательной полуволне напр жени питающей сети.10 respectively. Such switching on ensures the operation of the right branch with a negative half-wave of the supply voltage.

Использу данный принцип, можно Using this principle, you can

«5 осуществить защиту всех фаз трехфазной сети.“5 to implement the protection of all phases of a three-phase network.

Введение дополнительного RC-фильтра из резистора 2 и конденсатора 7, а также вторично включенных вентилей + и 8 позвол ет расширить по The introduction of an additional RC filter from resistor 2 and capacitor 7, as well as re-energized gates + and 8, allows for expansion

0 сравнению с прототипом сферу применени реагирующего органа на туннельном диоде, использовав его в устройстве защиты на переменном токе. При этом обеспечена необходи5 ма помехозащищенность устройства, простота его расчета при проектировании , а также легкость и стабильность настройки его образцов.Compared to the prototype, the scope of application of a reacting organ on a tunnel diode, using it in an alternating current protection device. At the same time, the necessary noise immunity of the device, its simplicity in the design, as well as the ease and stability of setting up its samples are provided.

Устройство реагирует на амплитуд0 ное значение напр жени питающей сети, что чрезвычайно важно, так как -приведенна величина амплитудного значени вл етс максимальным текущим значением входного ра5 бочего напр жени дл различных типов ВИП, а т.ч. ВИП с бестрансформаторным входом.The device responds to the amplitude value of the supply voltage, which is extremely important, since the reduced value of the amplitude value is the maximum current value of the input working voltage for various types of VIP, and so on. VIP with transformerless input.

Применение встречно включенных вентилей позвол ет на переменном то0 ке существенно упростить схему устройства по сравнению с прототипом, исключив из нее генератор импульсов с дифференцирующей цепочкой, необходимой дл обеспечени периодичес5 кого переключени устройства Защиты в неаварийное состо ние.The use of counter-switched valves allows, at an alternating current, to significantly simplify the circuit of the device in comparison with the prototype, eliminating from it a pulse generator with a differentiating chain necessary to ensure the Protection Device to periodically switch to a non-emergency state.

Claims

Invention Formula

A device to protect the power consumption from overvoltage of the power supply network, which contains a threshold element in the form of a tunnel diode, both terminals of which are connected to the input transistor of the execution unit, two resistors, a diode and a capacitor, characterized in that