|
| Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные | Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения | Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела |   |
| Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки) | |||
Навигация: => | На главную/ Рынок технологий / Актуальные изобретения и модели / Назад / |
|
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2074472
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
В СЕТЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Имя заявителя: Кресяк Виталий Николаевич
Имя изобретателя: Кресяк Виталий Николаевич
Имя патентообладателя: Кресяк Виталий Николаевич
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1995.07.20
Использование: в электротехнике, в частности в электрических сетях переменного тока, в которых могут возникать перенапряжения при нормальном режиме работы системы электроснабжения или в результате аварии.
Сущность изобретения: устройство содержит пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, являющийся одновременно защитным устройством. Исполнительный орган состоит из диодного моста с силовым тиристором, в цепь управления которого включен полевой транзистор. Сток полевого транзистора соединен с анодом тиристора, исток - с управляющим электродом, а затвор - через делитель напряжения на резисторах и выпрямителю сетевого напряжения, который состоит из диода с накопительным конденсатором и пороговым элементом, включенными параллельно между затвором транзистора и анодом тиристора. В устройстве достигается повышенная надежность и перегрузочная способность по напряжению, минимальные потери мощности на потребителе, защита от перенапряжения при первоначальном включении.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим сетям переменного тока, в которых могут возникать перенапряжения при нормальном режиме работы системы электроснабжения или в результате аварии, и используется для защиты потребителя от перенапряжений.
Известны устройства защиты потребителя от перенапряжений, содержащие пороговый элемент и подключенные к нему исполнительный орган, выполненный на двух встречно-параллельно соединенных тиристорах, которые шунтируют потребителя в случае перенапряжения, а в питающей сети наступает режим короткого замыкания, в результате чего срабатывают аппараты защиты от короткого замыкания (авт. св. СССР N 630695).
Для восстановления работоспособности устройства необходимо заменять предохранители или включать автомат защиты. В результате этого происходит значительная потеря информации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является устройство для защиты электропотребителя от перенапряжений, содержащее пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, выполненный из двух встречно-параллельно соединенных тиристоров, имеющее трансформатор, согласующие тиристоры и защитные встречно-параллельно соединенные тиристоры, включенные последовательно с потребителем электроэнергии.
При возрастании напряжения в питающей сети до предельной величины с выхода порогового элемента выдается сигнал на управляющие электроды тиристоров, которые отпираются и шунтируют вторичную обмотку трансформатора. При этом уменьшается напряжение, поступающее на управляющие электроды согласующих тиристоров, которые запираются, а, следовательно, запираются и защитные тиристоры, а напряжение в питающей сети потребителя снижается до нуля. После снижения питающего напряжения работоспособность потребителя автоматически восстанавливается.
Недостатки такого устройства наличие трансформатора, работающего при срабатывании защиты в режиме максимальной нагрузки, что снижает надежность и ограничивает возможность работы устройства при многократном превышении напряжения питающей сети. Питание цепей управления защитных тиристоров пониженным напряжением сети от трансформатора снижает скорость нарастания тока на управляющих электродах, что приводит к некоторой задержке включения тиристоров в каждом полупериоде напряжения сети, а это приводит к потере мощности на потребителе. При первоначальном подключении к сети с повышенным напряжением к потребителю поступает как минимум один полупериод повышенного напряжения сети, т. к. пороговый элемент срабатывает при достижении заданной величины напряжения, в то время как защитные тиристоры уже открыты управляющим током, и это может привести к выходу из строя потребителя при значительных перенапряжениях сети.
Техническая задача изобретения является повышение надежности, перегрузочной способности по напряжению, снижение потерь мощности на потребителе и защита его при первоначальном подключении к сети с повышенным напряжением.
Задача решается тем, что в устройстве для защиты потребителя от перенапряжений в сетях переменного тока, содержащем пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, новым является то, что исполнительный орган служит одновременно защитным устройством и состоит из диодного моста с силовым тиристором, в цепь управления которого включен полевой транзистор, сток которого соединен с анодом тиристора, а исток с управляющим электродом, а затвор через делитель напряжения на резисторах подключен к выпрямителю сетевого напряжения на диоде, при этом пороговый элемент и накопительный конденсатор включены параллельно между затвором транзистора и катодом тиристора.
Достигается повышенная надежность и перегрузочная способность по напряжению из-за отсутствия трансформатора, работающего в режиме максимальной нагрузки при повышенном напряжении сети, минимальные потери мощности на потребителе за счет высокой скорости нарастания тока управления силового тиристора путем приложения полного выпрямленного напряжения сети между его катодом и анодом. Защита от перенапряжения при первоначальном подключении к сети с повышенным напряжением осуществляется за счет превышения времени заряда накопительного конденсатора над временем открытия тиристора на каждом полупериоде сетевого напряжения.
На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.
 | Устройство для защиты потребителя от перенапряжений в сетях переменного тока содержит потребитель электроэнергии 1, исполнительный орган, являющийся одновременно защитным устройством, состоящий из диодного моста с диодами 2, 3, 4, 5 и силовым тириpистоpом 6, в цепь управления которого включен мощный высоковольтный полевой транзистор 7, сток которого соединен с анодом тиристора, а исток с управляющим электродом. Затвор этого транзистора через делитель напряжения на резисторах 8 и 9 подключен к выпрямителю сетевого напряжения на диоде 10. Накопительный конденсатор 11 и пороговый элемент 12 включены параллельно между затвором транзистора 7 и катодом тиристора 6. |
Устройство работает следующим образом: при напряжении сети, меньшем предельной величины, силовой тиристор 6 открыт в течение каждого полупериода за счет тока управления, протекающего через постоянно открытый полевой транзистор 7 и управляющий электрод, при возникновении выпрямленного диодным мостом 2, 3, 4, 5 положительного напряжения сети, приложенного между катодом и анодом тиристора, и потребитель 1 подключен к питающей сети, так как положительный полупериод проходит через диод 2, тиристор 6 и диод 5, а отрицательный через диод 4, тиристор 6 и диод 3. При этом скорость нарастания тока управления максимальна, так как до открытия тиристора 6 между анодом и катодом вначале каждого полупериода приложено полное напряжение сети, а сопротивления катод-управляющий электрод тиристора 6 и перехода сток-исток полевого транзистора 7 в открытом состоянии малы, что приводит к минимуму временя включения тиристора в начале каждого полупериода сети, а следовательно, к минимальным потерям мощности на потребителе, близким к теоретически возможным. При открытии тиристора 6 ток управления падает практически до нуля, так как напряжение между катодом и анодом очень чуть. Полевой транзистор 7 постоянно открыт положительным напряжением на накопительном конденсаторе 11, заряженном через делитель напряжения на резисторах 8 и 9 частью выпрямленного диодом 10 напряжения сети. При возрастании напряжения сети выше предельного пороговый элемент 12 разряжает накопительный конденсатор 11 до нуля, что приводит к закрытию транзистора 7 и силового тиристора 6, и потребитель 1 отключается от питающей сети, при этом предельное напряжение может многократно превышать номинальное напряжение сети и ограничено напряжением пробоя силового тиристора 6, полевого транзистора 7 и диодов 2, 3, 4, 5.
При первоначальном подключении к сети с повышенным напряжением силовой тиристор 6 закрыт, так как время заряда накопительного конденсатора 11, а следовательно, и открытия полевого транзистора 7, многократно превышает время срабатывания порогового элемента 12, при этом пороговый элемент 12 разряжает конденсатор 11, и потребитель 1 защищен от перенапряжения.
При использовании данного устройства достигается повышенная надежность и перегрузочная способность по напряжению, минимальные потери мощности на потребителе (до 1% в опытных образцах), защита от перенапряжения при первоначальном включении.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для защиты потребителя от перенапряжений в сетях переменного тока, содержащее пороговый элемент и подключенный к нему исполнительный орган, отличающееся тем, что исполнительный орган, являющийся одновременно защитным устройством, состоит из диодного моста с силовым тиристором, в цепь управления которого включен полевой транзистор, сток которого соединен с анодом тиристора, исток с управляющим электродом, а затвор этого транзистора через делитель напряжения на резисторах подключен к выпрямителю сетевого напряжения на диоде с накопительным конденсатором и пороговым элементом, включенным параллельно между затвором транзистора и катодом тиристора.
Версия для печати
Дата публикации 25.11.2006гг
Created/Updated: 25.05.2018