Результат интеллектуальной деятельности: Отсекатель пониженного и повышенного сетевого напряжения с аттенюатором

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электроснабжения для стабилизации сетевого однофазного напряжения источника электроэнергии переменного тока промышленной частоты.

Недостатком известного устройства [1] является низкое быстродействие устройства блокировки подачи повышенного сетевого напряжения на нагрузку.

Целью предлагаемого изобретения является защита нагрузки от недопустимых перепадов напряжения.

Техническим результатом является защита нагрузки при превышении сетевым напряжением допустимых значений при помощи отсекающего оптронного семисторного ключа с одновременным включением другого оптронного семисторного ключа в качестве аттенюатора для подключения шунтирующей балластной нагрузки, а также отключение нагрузки при пониженном сетевом напряжении.

Указанный технический результат достигается тем, что отсекатель пониженного и повышенного сетевого напряжения с аттенюатором выполнен в виде датчика уровня сетевого напряжения, отсекающего оптронного семисторного ключа, схемы управления на двух транзисторах. В электрическую схему добавлен еще один оптронный семисторный ключ в качестве аттенюатора для подключения шунтирующей балластной нагрузки при превышении сетевым напряжением допустимого уровня. Параметры напряжения питания схемы управления заданы таким образом, что при уменьшении сетевого напряжения ниже допустимого уровня произойдет отключение нагрузки за счет уменьшения отпирающего напряжения на управляющем электроде отсекающего оптронного семисторного ключа.

На фиг. 1 изображена схема отсекателя пониженного и повышенного сетевого напряжения с аттенюатором.

Работает устройство следующим образом. Сетевое напряжение подается через резистор R1 на диодный мост VD1, VD2, VD3, VD4 и превращается в пульсирующее напряжение, поступающее одновременно через диод VD5, резистор R4, стабилитрон VD6 и конденсатор С2 для формирования питающего напряжения на схему управления на транзисторах VT1 и VT2. Транзистор VT1 через делитель напряжения, собранный на резисторах R2 и R3, преобразует сетевое напряжение таким образом, что при превышении заданного порога сетевого напряжения транзистор VT1 открывается. В момент открывания напряжение на конденсаторе С1, формируемое делителем R5 и R6 будет обнулено. В этом случае нулевой сигнал через резистор R8 поступит на оптрон HL1 и через резистор R10 отключит семистор VS1. Семистор VS1 работает так, что он может отключиться только в момент перехода его через нулевое напряжение между катодом и анодом, но так как напряжение возросло выше допустимого, то этот первый полупериод в виде высокого напряжения пройдет дальше по схеме и может вывести нагрузку из строя от перенапряжения.

Чтобы этого избежать сформирован следующий каскад управления на транзисторе VT2, который при нулевом значении напряжения на коллекторе VT1 будет закрыт, и, в этом случае, через резистор R7 отпирающее напряжение поступит на резистор R9 и оптрон HL2 семистора VS2, тем самым он откроется и повышенное напряжение поступит не только на нагрузку R13, но и на шунтирующее сопротивление R12, которое часть избыточного напряжения и избыточной мощности поглотит в себе, тем самым произойдет ослабление этого сигнала.

Схема аттенюатора позволяет нам плавно регулировать уровень этого значения, не допуская всплеска по напряжению. Уже в следующем полупериоде семистор VS1 будет заперт и не сможет причинить вреда для нагрузки R13.

Семистор VS2 будет оставаться открытым до тех пор, пока будет заперт семистор VS1. Данная схема позволяет в первом полупериоде превышения напряжения осуществить защиту нагрузки R13 от пиковых значений напряжения.

Конденсатор С1, в случае восстановления сетевого напряжения до допустимого уровня будет постепенно заряжаться через резистор R5 и R6 в виде делителя и не сразу, но постепенно произойдет открывание семистора VS1. Временные параметры R5, R6 и С1 определяют время восстановления. Если напряжение продолжает превышаться, то VT1 остается открытым и конденсатор С1 остается под нулевым значением. Если напряжение снизилось до допустимых значений, то VT1 закроется и, за время равное одному полупериоду, подача сетевого напряжения на нагрузку через семистор VS1 будет восстановлена.

Данная схема может быть использована в широком диапазоне мощностей и напряжений. Данная схема также будет эффективно отключать нагрузку при пониженном сетевом напряжении, так как при понижении напряжения питания транзистора VT1 уменьшится сигнал на оптроне HL1 и будет отключен семистор VS1.

При восстановлении нормальных значений сетевого напряжения отсекатель пониженного и повышенного сетевого напряжения с аттенюатором в автоматическом режиме вернется к сопровождению уровня значения сетевого напряжения, отслеживая его пиковые всплески для предотвращения выхода из строя компонентов нагрузки.

Литература

1. Патент РФ №2242071. Выключатель сети с защитой потребителя от перенапряжения / Дятлов Р.Н.