СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ


RU (11) 2245574 (13) C1

(51) 7 G05F1/14, H02H3/20 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003122093/09 
(22) Дата подачи заявки: 2003.07.15 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.07.15 
(45) Опубликовано: 2005.01.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2119229 С1, 20.09.1998. RU 2133977 С1, 27.07.1999. US 5726561 А, 10.03.1998. 
(72) Автор(ы): Грунин С.Ф. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Общество с ограниченной ответственностью "АТС-КОНВЕРС" (RU) 
Адрес для переписки: 180000, г.Псков, а/я 314, ООО "АТС-КОНВЕРС" 

(54) СТАБИЛИЗАТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дискретно регулируемых стабилизаторах и регуляторах переменного напряжения частотой 50-60 Гц. При длительном превышении напряжения сети выше предельно допустимого контакты реле защиты стабилизатора от перенапряжений размыкаются, отключая регулирующий трансформатор. При этом питание микропроцессорного устройства управления стабилизатором и всех реле осуществляется от дополнительно введенного источника питания с отдельным маломощным трансформатором, постоянно подключенным к входу стабилизатора и не отключающимся при перенапряжениях. После прекращения воздействия превышения напряжения сети контакты реле защиты от перенапряжений замыкаются, и восстанавливается обычная работа стабилизатора. При этом питание микропроцессорного устройства управления стабилизатором и всех реле автоматически переключается на работу от источника питания, подключенного к обмоткам регулирующего трансформатора стабилизатора. В случае воздействия кратковременных импульсных перенапряжений в сети срабатывает быстродействующая схема защиты на разрядниках и варисторах, не приводящая к нарушению режима работы стабилизатора. При этом питание микропроцессорного устройства управления и всех реле осуществляется от выпрямителя, подключенного к обмоткам регулирующего трансформатора стабилизатора, без переключения в режим длительной защиты. В начале работы стабилизатора микропроцессорное устройство управления стабилизатором устанавливает необходимые состояния реле для обеспечения заданного напряжения на выходе, после чего напряжение с регулирующего трансформатора поступает на выход стабилизатора. Применение дополнительного маломощного трансформатора, работающего под нагрузкой только при перенапряжениях, позволяет получить технический результат - улучшить его массогабаритные показатели и значительно снизить требования по устойчивости к перегрузкам. Одновременно существенно снижаются и требования по защите от перенапряжений регулирующего трансформатора, что упрощает его конструкцию. Повышена надежность и улучшены массогабаритные показатели стабилизатора. 1 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Настоящее техническое решение относится к области электротехники и предназначено для стабилизации переменного напряжения, преимущественно с дискретным регулированием выходного напряжения посредством коммутации выводов обмоток трансформатора механическими контактами электромагнитных реле, и защите оборудования от превышения напряжения. Область применения - стабилизаторы переменного напряжения сети переменного тока 220 В, 50-60 Гц.

При отклонении переменного напряжения электрической сети на входе стабилизатора от номинального напряжения в стабилизаторе вырабатываются сигналы управления электромагнитными реле, контакты которых коммутируют выводы обмоток трансформатора с целью получения на выходе требуемого напряжения. При длительных повышенных напряжениях на входе стабилизатора нагрузка отключается от сети переменного тока, а после прекращения их воздействий восстанавливается исходное рабочее состояние стабилизатора и нагрузка вновь подключается. При кратковременных импульсных перенапряжениях срабатывает быстродействующая защита путем ограничения напряжения на варисторах и разрядниках, при этом нагрузка не отключается.

Известны устройства дискретного регулирования переменного напряжения посредством коммутации выводов обмоток трансформатора [1-6]. В частности, регулятор переменного напряжения дискретного действия, который содержит трансформатор с секционированной обмоткой, секции которой соединены последовательно между собой и с входными выводами, и микропроцессорное устройство управления коммутацией выводов.

Недостатком такого устройства является низкая надежность в условиях перенапряжений в сети, риск выхода из строя как самого стабилизатора, так и подключенной на его выходе нагрузки. Это объясняется тем, что они выполнены без применения специальных схемотехнических решений для их защиты при больших значениях амплитуды сетевого напряжения.

Наиболее близким аналогом является стабилизатор переменного напряжения [7].

В нем на входе стабилизатора имеется размыкатель цепи питания при длительных повышенных напряжениях.

Недостатком такого устройства, наиболее близкого к предлагаемому, является опасность выхода стабилизатора из строя при кратковременных перенапряжениях, во время которых электронные схемы как стабилизатора, так и нагрузки, могут выйти из строя до размыкания контактов электромеханического размыкателя. Кроме того, средства питания микропроцессорного устройства и элементов коммутации выводов регулирующего трансформатора в таком стабилизаторе имеют неудовлетворительные массогабаритные показатели, так как необходимо обеспечивать непрерывный режим работы с полной нагрузкой и при нормальных условиях, и при перегрузках; следовательно, необходим повышенный запас устойчивости трансформатора к перегрузкам.

Задача, на решение которой направлено данное техническое решение, заключается в устранении указанных недостатков, в защите самого стабилизатора и подключаемой к нему нагрузки от любых перенапряжений и оптимизации массогабаритных показателей стабилизатора.

Технический результат, достигаемый при этом, заключается в повышении надежности стабилизатора и подключаемого к нему оборудования за счет предотвращения сбоев и выхода из строя в процессе эксплуатации.

Для решения этой задачи стабилизатор переменного напряжения с защитой от перенапряжений выполнен следующим образом.

Он содержит элементы следующих известных технических решений.

Входные выводы для подсоединения стабилизатора к источнику нестабилизированного напряжения.

Выходные выводы стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки.

Средство контроля входного напряжения.

Силовой регулировочный трансформатор, имеющий несколько обмоток с коммутируемыми выводами для регулирования выходного напряжения. Электромагнитные реле регулирования выходного напряжения посредством коммутации выводов обмоток силового регулировочного трансформатора, контактные системы этих реле подсоединены к коммутируемым выводам обмоток регулировочного трансформатора.

Микропроцессорное устройство управления коммутацией цепей питания обмоток упомянутых реле регулирования выходного напряжения, вход которого соединен с выходом средства контроля входного напряжения, подключенного к входным цепям стабилизатора, а выходы микропроцессорного устройства соединены с цепями управления коммутацией питания обмоток электромагнитными реле регулирования выходного напряжения.

Признаки, отличающие данный стабилизатор от наиболее близкого к нему известного решения [7], следующие.

Дополнительно введены два узла защиты стабилизатора от повышенных напряжений на его входе:

узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений;

узел защиты от длительных повышенных напряжений, у которых действующее значение входного напряжения сети превышает установленную предельно допустимую величину.

При этом узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений содержит элементы ограничения напряжения, выполненные на варисторах и разрядниках.

А узел защиты от длительных повышенных напряжений содержит:

электромагнитное реле защиты от длительных повышенных напряжений с нормально разомкнутыми контактами для отключения входных цепей регулировочного трансформатора от сети при недопустимых длительных повышенных напряжениях;

а также отдельный маломощный источник аварийного питания упомянутого электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений и микропроцессорного устройства управления коммутацией цепей питания обмоток реле при воздействии на вход стабилизатора длительных повышенных напряжений. 

Источник аварийного питания включает в себя дополнительный маломощный понижающий трансформатор с выпрямителем, предназначенный для питания микропроцессора и упомянутого электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений при наличии длительных повышенных напряжений.

Цепь питания обмотки реле защиты от длительных повышенных напряжений подсоединена к выходу упомянутого микропроцессорного устройства, которое формирует сигнал выключения этого реле при превышении действующим значением входного напряжения сети допустимого уровня. При этом входные цепи регулировочного трансформатора стабилизатора через последовательно соединенные узел защиты от импульсных перенапряжений и контактную систему электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений, превышающих допустимый уровень действующего значения напряжения сети, электрически соединены с входными выводами стабилизатора. 

А входные цепи дополнительного маломощного понижающего трансформатора узла защиты электрически связаны с входными выводами стабилизатора при помощи подключения к электрическим цепям, находящимся между входными выводами стабилизатора и входом контактной системы электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений. 

При этом микропроцессорное устройство кроме схемы управления коммутацией цепей питания обмоток реле, предназначенных для регулирования выходного напряжения, содержит следующие схемы:

схему вычисления действующего значения входного напряжения сети;

схему обнаружения превышения входным напряжением сети заданной предельно допустимой величины действующего значения напряжения;

схему управления выключением питания обмотки реле защиты от длительных повышенных напряжений при обнаружении микропроцессорным устройством превышения входным напряжением сети заданной предельно допустимой величины действующего значения напряжения.

Благодаря этому при опасном длительном повышении напряжения сети на входных выводах стабилизатора обеспечивается аварийное отключение от входного напряжения цепей питания регулировочного трансформатора. И, кроме того, силовой регулировочный трансформатор содержит понижающую обмотку, к которой подсоединен выпрямитель, образующий источник питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле от силового регулировочного трансформатора в нормальном режиме работы при отсутствии перенапряжений. 

Кроме того, дополнительно введена схема автоматического переключения цепей питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле, входы которой подсоединены к выходам выпрямителя отдельного маломощного источника аварийного питания и к выходам выпрямителя источника питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле от силового регулировочного трансформатора.

А к выходам этой схемы автоматического переключения цепей питания подсоединены цепи питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле.

Схема автоматического переключения цепей питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле выполнена с возможностью быстродействующего автоматического переключения питания их следующим образом: при длительных перенапряжениях на входе стабилизатора - от источника аварийного питания, а при нормальных условиях работы - от источника питания от силового регулировочного трансформатора.

При этом первый вход дополнительно введенной схемы автоматического переключения питания соединен с выходом источника аварийного питания, второй вход схемы автоматического переключения питания соединен с выходом источника питания от силового регулировочного трансформатора, а выходы схемы автоматического переключения питания соединены с цепями питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле.

На чертеже приведена электрическая схема стабилизатора, на которой приняты следующие обозначения.

1, 2 - выводы для подсоединения входного напряжения сети;

3 - вывод для подключения заземления;

4, 5 - выводы выходного напряжения стабилизатора для подсоединения нагрузки;

6 - силовой регулировочный трансформатор стабилизатора; 

7 - обмотка выходного напряжения стабилизатора;

8 - коммутируемая регулировочная обмотка;

9, 10 - электромагнитные реле регулирования выходного напряжения со средствами коммутации цепей питания их обмоток;

11 - микропроцессорное устройство управления средствами коммутации цепей питания обмоток реле;

12 - средство контроля входного напряжения и формирования нормированного сигнала;

13 - узел защиты от длительных повышенных напряжений на входе стабилизатора;

14 - электромагнитное реле защиты от длительных повышенных напряжений с нормально разомкнутыми контактами;

15 - понижающий трансформатор узла защиты для питания микропроцессора и электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений;

16 - первый выпрямитель со стабилизатором для питания от источника аварийного питания микропроцессора 11 и электромагнитного реле 14 защиты от длительных повышенных напряжений; 

17 - средство защиты трансформатора 15 от перегрева;

18 - узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений; 

19 - вторичная обмотка регулировочного трансформатора 6 для питания микропроцессора 11, электромагнитных реле 9, 10 регулирования выходного напряжения и реле 14 защиты от длительных повышенных напряжений;

20 - второй стабилизированный выпрямитель источника питания от силового регулировочного трансформатора для питания микропроцессора и электромагнитных реле;

21 - схема автоматического переключения питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле от одного из двух выпрямителей со стабилизатором - 16 или 20.

Стабилизатор переменного напряжения с защитой от перенапряжений содержит 5 выводов для подсоединения к внешним электрическим цепям. Выводы 1, 2 - входные, предназначены для подсоединения стабилизатора к напряжению сети; вывод 3 предназначен для подключения заземления; выводы 4, 5 предназначены для подсоединения нагрузки к выходному напряжению стабилизатора.

Регулировочный трансформатор 6 предназначен для дискретного регулирования выходного напряжения. Обмотка 7 соединена с выходными выводами 4, 5 выходного напряжения стабилизатора. Регулировочная обмотка 8 соединена с переключающими контактами электромагнитного реле 9. Переключаемые контакты реле 9 соединены с выводом обмотки 7, подключенным к выходному выводу 4 стабилизатора, а также соединены с нормально разомкнутым переключаемым контактом реле 10. Реле 9, 10 включают в себя также средства коммутации - подключения и отключения - цепей питания их обмоток, например, транзисторные ключи, управляющие входы которых подсоединены к выходу микропроцессорного устройства 11, предназначенного для управления средствами коммутации цепей питания обмоток всех реле. Вход микропроцессорного устройства 11 соединен с выходом средства контроля входного напряжения и формирования нормированного сигнала 12, совместимого по уровню с входом устройства 11. Входы средства контроля напряжения 12 электрически связаны с входными выводами стабилизатора через электрические цепи, имеющие соединение с входными выводами стабилизатора, и расположенные до входных выводов контактной системы электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений.

Узел защиты от длительных повышенных напряжений 13 содержит электромагнитное реле защиты от длительных повышенных напряжений 14 с нормально разомкнутыми контактами для отключения входных цепей регулировочного трансформатора от сети при недопустимых длительных повышенных напряжениях. Вход контактной системы реле защиты от длительных повышенных напряжений 14 является и входом узла защиты от длительных повышенных напряжений 13 и соединен с входом стабилизатора - выводами 1, 2 через узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений 18.

Узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений выполнен в виде параллельного ограничителя напряжения на варисторах и разрядниках, соединенных с выводами 1, 2 и выводом для подключения заземления 3.

Источник питания электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений и микропроцессорного устройства управления коммутацией цепей питания обмоток реле содержит дополнительный понижающий трансформатор 15, выпрямитель со стабилизацией напряжения 16 для питания микропроцессора и упомянутого электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений.

Цепь питания обмотки реле защиты от длительных повышенных напряжений 14 соединена с выходом упомянутого микропроцессорного устройства, которое формирует сигнал выключения этого реле при превышении действующим значением входного напряжения сети допустимого уровня.

Вход понижающего трансформатора 15 узла защиты через средство защиты 17 трансформатора 15 от перегрева соединен с выходом узла защиты от кратковременных импульсных перенапряжений 18, а вход последнего соединен с входными выводами 1, 2 для подсоединения стабилизатора к электрической сети.

Средство защиты 17 трансформатора 15 от перегрева имеет тепловой контакт с элементами трансформатора 15 и выполнено с возможностью предотвращения протекания избыточного тока через первичную обмотку трансформатора 15 при его перегреве.

Схема автоматического переключения питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле от одного из двух выпрямителей со стабилизацией выходного напряжения - 16 или 20 выполнена с возможностью переключения питания их либо от источника аварийного питания при длительных перенапряжениях на входе стабилизатора, либо от источника питания от силового регулировочного трансформатора при нормальных условиях работы. 

При этом первый вход дополнительно введенной схемы автоматического переключения питания 21 соединен с выходом выпрямителя 16 источника аварийного питания, второй вход схемы автоматического переключения питания 21 соединен с выходом выпрямителя 20 источника питания от силового регулировочного трансформатора, а выход схемы автоматического переключения питания 21 соединен с цепями питания микропроцессорного устройства 11 и электромагнитных реле 9, 10 и 14.

Эта схема, обеспечивающая передачу на выход тока или от выпрямителя 20, или от выпрямителя 16, может быть выполнена на диодах или на электронных ключах, управляемых микропроцессорным устройством 11. Схема, предназначенная для питания микропроцессорного устройства 11, при необходимости может содержать дополнительные средства стабилизации напряжения.

Схема автоматического переключения питания 21 при необходимости может содержать средства управления, обеспечивающие отдельное питание реле защиты 14, не связанное с цепями электромагнитных реле 9, 10, и иметь по несколько входов и выходов для раздельного питания соответствующих реле. Аналогично и понижающий трансформатор 15 узла защиты, предназначенный для питания микропроцессора и электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений, а также и силовой регулировочный трансформатор 6 могут иметь по несколько обмоток и стабилизированных выпрямителей для раздельного питания соответствующих электромагнитных реле. 

Стабилизатор работает следующим образом.

В начале работы стабилизатора электромагнитное реле 14 защиты от длительных повышенных напряжений с нормально разомкнутыми контактами обесточено. Питание на реле 14, 9, 10 и микропроцессорное устройство 11 через схему автоматического переключения питания 21 обеспечивается от источника аварийного питания, образованного понижающим трансформатором 15 узла защиты от длительных повышенных напряжений, и первым стабилизированным выпрямителем 16. При этом силовой регулировочный трансформатор 6 стабилизатора не соединен с входными выводами 1, 2, так как контакты электромагнитного реле 14 разомкнуты до тех пор, пока с микропроцессорного устройства 11 не поступит управляющий сигнал на включение этого реле после установки требуемого состояния электромагнитных реле 9, 10. Поэтому на схему автоматического переключения питания 21 не поступает никакого напряжения со второго стабилизированного выпрямителя 20 источника питания от силового регулировочного трансформатора 6.

В этот период микропроцессорное устройство 11 управления коммутацией цепей питания обмоток реле устанавливает такие состояния реле 10, 11, какие необходимы для получения заданного стабильного напряжение на выходе стабилизатора. 

Далее, при напряжении, поступающем на вход 1, 2 стабилизатора, не превышающем допустимого, по команде с микропроцессорного устройства 11 замыкаются контакты реле 14. Входное напряжение поступает на регулировочный трансформатор 6 и элементы контроля и управления 9-13. Узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений 18 имеет незначительное падение напряжения и практически никак не влияет на работу стабилизатора. Начинает работать второй стабилизированный выпрямитель 20, подсоединенный к вторичной обмотке 19 силового регулировочного трансформатора 6 стабилизатора. Затем схема автоматического переключения питания 21 переключает подачу питания на реле 14, 9, 10 и микропроцессорное устройство 11 от второго выпрямителя 20 и вторичной обмотки 19 силового регулировочного трансформатора 6, вместо бывшего до этого питания от аварийного источника питания - понижающего трансформатора 15 и первого выпрямителя 16. Понижающий трансформатор 15 после этого работает практически в режиме холостого хода, так как этот источник питания не подключен к нагрузкам - цепям питания электромагнитных реле и микропроцессорного устройства 11.

Регулирование выходного напряжения осуществляется коммутацией выводов обмотки 8 контактами реле 9 после замыкания в реле 10 переключающего контакта с нормально разомкнутым контактом, и при необходимости осуществляется повышение или снижение выходного напряжения на выходе стабилизатора - выводах 4, 5.

При номинальном напряжении сети обмотка 8 трансформатора 6 не задействована, реле 9, 10 обесточены.

При отклонении напряжения сети от номинального по аналоговым сигналам со средства контроля входного напряжения 12 в микропроцессорном устройстве 11 вырабатывается сигнал управления средствами коммутации цепей питания обмоток реле 9, 10. Аналого-цифровые преобразователи микропроцессорного устройства управления 11 преобразуют сигналы, пропорциональные напряжению в цифровую форму. В микропроцессорном устройстве 11 программным путем определяются действующие значения напряжения, результат сравнивается с величиной соответствующей уставки и вырабатываются сигналы управления электромагнитными реле.

Далее соответствующие реле со средствами коммутации цепей питания их обмоток переключают необходимые выводы обмоток трансформатора. В результате этого напряжение на выходных выводах 4, 5, соединенных с обмоткой 7 трансформатора 6, дискретно изменяется до необходимой величины, в пределах допустимых погрешностей. Переключающими контактами реле 9 обмотка 8 соединяется с обмоткой 6 синфазно или в противофазе, создавая на выходе пониженное или повышенное относительно входа напряжение.

При восстановлении номинального напряжения сети процесс повторяется и завершается обратным переключением контактов.

В исходном состоянии, при номинальном напряжении, через нормально замкнутые контакты реле 9, 10 напряжение на выход 4, 5 поступает с входа 1, 2 без использования обмотки 8.

При повышении входного напряжения микропроцессорным устройством 11 осуществляется регулирование выходного напряжения посредством замыкания в реле 10 переключающего контакта с нормально разомкнутым контактом, и через нормально замкнутые контакты реле 9, к обмотке 7 подключается обмотка 8. При этом ток протекает с входа 1, 2 через узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений 18, через замкнутые контакты реле 14, и контакты реле 10 по обмоткам 7, 8, соединенным в данном случае по схеме понижающего автотрансформатора; осуществляется снижение напряжения на выходе стабилизатора 4, 5 до допустимого уровня.

При понижении входного напряжения микропроцессорным устройством 11 осуществляется регулирование выходного напряжения посредством замыкания в реле 10 переключающего контакта с нормально разомкнутым контактом, и посредством замыкания в реле 9 переключающих контактов с нормально разомкнутыми контактами, через эти контакты реле 9, к обмотке 7 подключается обмотка 8 в противоположной полярности. При этом ток протекает по обмоткам 7, 8, соединенным в данном случае по схеме понижающего автотрансформатора. Благодаря этому напряжение на выходе стабилизатора - выводах 4, 5 - повышается до необходимого уровня.

Количество коммутируемых ступеней регулирования, регулировочных обмоток трансформатора и, соответственно, реле, коммутирующих выводы обмоток трансформатора, а также необходимых для этого средств коммутации цепей питания обмоток этих реле, может быть любым. Дополнительные обмотки трансформатора могут быть как изолированными, так и соединенными между собой, образуя автотрансформатор с отводами.

При значительных кратковременных перенапряжениях между выводами 1, 2 или выводом заземления 3 и выводами 1, 2, срабатывают соответствующие разрядники и варисторы узла защиты от кратковременных импульсных перенапряжений 18.

При длительном превышении действующего значения входного напряжения допустимого уровня микропроцессорное устройство 11 отключает питание обмотки реле защиты от длительных повышенных напряжений 14, контакты которого размыкаются и отключают от сети регулировочный трансформатор.

В случае перегрева трансформатора 15 срабатывает средство защиты от перегрева 17, имеющее тепловой контакт с элементами трансформатора 15, предотвращает протекание избыточного тока через первичную обмотку трансформатора 15 при его перегреве. В качестве средства защиты может быть использован позистор, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора 15 и существенно увеличивающий свое сопротивление при нагреве, или элемент, разрывающий цепь питания первичной обмотки при перегреве и автоматически восстанавливающий исходное состояние после охлаждения трансформатора, например, термобиметаллический предохранитель. 

Питание всех цепей управления и регулирования осуществляется через схему автоматического переключения питания 21 с источника питания с понижающим трансформатором 15 и выпрямителем со стабилизацией напряжения 16; они подключены к цепям питания от выпрямителя 20.

После прекращения воздействия опасных длительных повышенных напряжений микропроцессорное устройство 11 вновь включает питание обмотки реле защиты от длительных повышенных напряжений 14, контакты которого замыкаются и подключают к сети питания силовой регулировочный трансформатор 6, автоматически восстанавливая включенное состояние регулировочного трансформатора и возобновляя подачу стабилизированного напряжения на выходные выводы 4, 5 для подсоединения нагрузки. 

Достигаемый технический результат заключается в повышении надежности стабилизатора переменного напряжения за счет снижения вероятности отказов стабилизатора и подключенной к нему нагрузки при перенапряжениях, обусловленных следующими причинами: грозовыми разрядами, бросками напряжения на линиях электропередачи или подстанциях, электрическим транспортом и другими причинами. Применение дополнительного маломощного трансформатора, работающего под нагрузкой только при перенапряжениях, позволяет улучшить его массогабаритные показатели и снизить требования по устойчивости к перегрузкам. Одновременно снижаются и требования по защите от перенапряжений регулирующего трансформатора, что упрощает его конструкцию.

Повышена надежность и улучшены массогабаритные показатели стабилизатора.

Данное техническое решение может быть использовано в стабилизаторах переменного напряжения для аппаратуры связи, компьютерной техники, для бытовых и промышленных установок.

Источники информации

1. Патент РФ № 2119229, МПК 6 Н 02 М 5/12, G 05 F 1/253. Способ регулирования напряжения под нагрузкой и устройство для его осуществления.

2. Патент РФ № 2133977, МПК 6 G 05 F 1/20. Способ переключения ответвлений обмотки трансформатора и устройство для его осуществления.

3. Полезная модель № 18810, МПК 7 Н 02 М 2/22, 5/12. Устройство для ступенчатого регулирования переменного напряжения.

4. Патент РФ № 2188496, МПК 7 Н 02 М 5/12, G 05 F 1/30. Устройство для ступенчатого регулирования переменного напряжения.

5. Полезная модель № 8847, МПК 6 Н 02 М, 5/22. Стабилизатор переменного напряжения.

6. Патент США № 4429269, МПК G 05 F, 5/00. Feed forward AC voltage regulator employing step-up, step-down transformer and analog and digital control circuitry.

7. Патент США № 5726561, МПК G 05 F, 1/16. Voltage selection apparatus and methods.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Стабилизатор переменного напряжения с защитой от повышенных напряжений, содержащий входные выводы для подсоединения стабилизатора к источнику нестабилизированного напряжения; выходные выводы стабилизированного напряжения для подсоединения нагрузки; средство контроля входного напряжения; силовой регулировочный трансформатор, имеющий несколько обмоток с коммутируемыми выводами для регулирования выходного напряжения; электромагнитные реле регулирования выходного напряжения стабилизатора посредством коммутации выводов обмоток силового регулировочного трансформатора и контактные системы этих реле подсоединены к коммутируемым выводам обмоток регулировочного трансформатора; микропроцессорное устройство управления коммутацией цепей питания обмоток упомянутых реле регулирования выходного напряжения, вход которого соединен с выходом средства контроля входного напряжения, подключенного к входным цепям стабилизатора, а выходы микропроцессорного устройства соединены с цепями управления коммутацией питания обмоток электромагнитными реле регулирования выходного напряжения, отличающийся тем, что дополнительно введены два узла защиты стабилизатора от повышенных напряжений на его входе: узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений; узел защиты от длительных повышенных напряжений, у которых действующее значение входного напряжения сети превышает установленную предельно допустимую величину, при этом узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений содержит элементы ограничения напряжения, выполненные на варисторах и разрядниках, а узел защиты от длительных повышенных напряжений содержит электромагнитное реле защиты от длительных повышенных напряжений с нормально разомкнутыми контактами для отключения входных цепей регулировочного трансформатора от сети при недопустимых повышенных напряжениях, а также отдельный маломощный источник аварийного питания упомянутого электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений и микропроцессорного устройства управления коммутацией цепей питания обмоток реле при воздействии на вход стабилизатора длительных повышенных напряжений, при этом источник аварийного питания включает в себя дополнительный маломощный понижающий трансформатор с выпрямителем, предназначенный для питания микропроцессора и упомянутого электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений при наличии длительных повышенных напряжений, причем цепь питания обмотки реле защиты от длительных повышенных напряжений подсоединена к выходу упомянутого микропроцессорного устройства, которое формирует сигнал выключения этого реле при превышении действующим значением входного напряжения сети допустимого уровня; при этом входные цепи регулировочного трансформатора стабилизатора через последовательно соединенные узел защиты от кратковременных импульсных перенапряжений и контактную систему электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений, превышающих допустимый уровень действующего значения напряжения сети, электрически соединены с входными выводами стабилизатора, а входные цепи дополнительного понижающего трансформатора узла защиты электрически связаны с входными выводами стабилизатора посредством подключения к цепям, находящимся между входными выводами стабилизатора и входом контактной системы электромагнитного реле защиты от длительных повышенных напряжений, при этом микропроцессорное устройство кроме схемы управления коммутацией питания обмоток реле, предназначенных для регулирования выходного напряжения, содержит следующие схемы: схему вычисления действующего значения входного напряжения сети; схему обнаружения превышения входным напряжением сети заданной предельно допустимой величины действующего значения напряжения; схему управления выключением питания обмотки реле защиты от длительных повышенных напряжений при обнаружении микропроцессорным устройством превышения входным напряжением сети заданной предельно допустимой величины действующего значения напряжения, благодаря чему при опасном длительном повышении напряжения сети на входных выводах стабилизатора обеспечивается аварийное отключение от входного напряжения цепей питания регулировочного трансформатора; кроме того, силовой регулировочный трансформатор содержит понижающую обмотку, к которой подсоединен выпрямитель, образующий источник питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле от силового регулировочного трансформатора в нормальном режиме работы при отсутствии перенапряжений; помимо этого, дополнительно введена схема автоматического переключения цепей питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле, входы которой подсоединены к выходам выпрямителя отдельного маломощного источника аварийного питания и к выходам выпрямителя источника питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле от силового регулировочного трансформатора, а к выходам этой схемы автоматического переключения цепей питания подсоединены цепи питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле, при этом схема автоматического переключения цепей питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле выполнена с возможностью быстродействующего автоматического переключения питания их следующим образом: при длительных перенапряжениях на входе стабилизатора - от источника аварийного питания, а при нормальных условиях работы - от источника питания от силового регулировочного трансформатора, при этом первый вход дополнительно введенной схемы автоматического переключения питания соединен с выходом источника аварийного питания, второй вход схемы автоматического переключения питания соединен с выходом источника питания от силового регулировочного трансформатора, а выходы схемы автоматического переключения питания соединены с цепями питания микропроцессорного устройства и электромагнитных реле.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru