СПОСОБ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ ОТ АНОМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СЕТИ

СПОСОБ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ ОТ АНОМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СЕТИ


RU (11) 2280292 (13) C1

(51) МПК
H01H 83/00 (2006.01)
H02H 3/00 (2006.01) 

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

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004136781/09 
(22) Дата подачи заявки: 2004.12.15 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.12.15 
(45) Опубликовано: 2006.07.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: СИЗЫХ Г.Н. Электропитание устройств связи. - М.: Радио и связь, 1982, с.150-158. RU 2109387 С1, 20.04.1998. RU 2072603 C1, 27.01.1998. SU 1700670 A1, 23.12.1991. US 4241243 А, 23.12.1980. 
(72) Автор(ы): Расщепляев Юрий Семенович (RU); Посупонько Николай Васильевич (RU); Вербов Владимир Федорович (RU); Вербов Александр Владимирович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ФГУП "НИИ СИИС" (RU) 
Адрес для переписки: 344022, г.Ростов-на-Дону, Б. Садовая, 154, ФГУП "НИИ СИИС" 

(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ НАГРУЗКИ ОТ АНОМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В СЕТИ

Изобретение относится к области автоматической стабилизации и защиты нагрузки в цепях постоянного и переменного тока. Технический результат заключается в обеспечении регулирования напряжения как постоянного, так и переменного тока и в ограничении времени нахождения выходного напряжения вне его допустимых значений. При реализации данного способа выходное напряжение управляется путем изменения активного сопротивления регулируемого элемента. Выходное напряжение сравнивается с нижним и верхним допустимыми значениями. Результаты сравнения представляются в виде низкого или верхнего уровней соответствующих сигналов и обрабатываются так, что если выходное напряжение в допустимых пределах, то управляющий сигнал на регулируемый элемент не формируется. Если выходное напряжение сети выходит за допустимое верхнее значение кратковременно, то формируется управляющий сигнал на регулируемый элемент с целью его стабилизации. Если же выходное напряжение длительно превышает верхнее или нижнее допустимые значения, то по истечении заданного предельного временного интервала происходит отключение нагрузки от сети. 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области автоматической стабилизации и защиты нагрузки в цепях постоянного и переменного тока.

Известен компенсационный способ стабилизации выходного напряжения постоянного тока с непрерывным и импульсным режимами управления сопротивлением регулируемого элемента [1]. Регулируемым элементом здесь является транзистор, включенный в выходную цепь эммитер-коллекторным переходом. Изменение активного сопротивления RЭК, а значит и изменение величины выходного напряжения, происходит за счет изменения величины напряжения на базе транзистора U Б. Напряжение UБ зависит от величины отклонения выходного напряжения от его допустимых значений, причем, в зависимости от схемных решений, напряжение UБ может изменяться как непрерывно, так и дискретно.

Недостатками данного способа является то, что:

1. В устройствах по данному способу не ограничивается время нахождения выходного напряжения вне его допустимых значений.

2. В устройствах по данному способу не отключается нагрузка от источника, если выходное напряжение длительное время отличается от его допустимых значений.

3. В подобных устройствах отклонения выходного напряжения ниже нижнего допустимого значения вообще не фиксируется.

Известен также способ стабилизации выходного напряжения переменного тока [1]. Устройства по данному способу предполагают наличие в них дросселей со стальными сердечниками, а регулирование величины выходного напряжения осуществляется путем изменения подмагничивания сердечника дросселя.

Недостатками данного способа является то, что:

1. Изменение подмагничивания сердечника дросселя приводит к искажениям формы кривой выходного напряжения, что может негативно сказаться на работе электроприемников.

2. В устройствах по данному способу также не ограничивается время нахождения выходного напряжения вне его допустимых значений.

Нахождение напряжения сети вне допустимых значений длительное время свидетельствует об аварийных ситуациях в сети и поэтому стабилизация напряжения на нагрузке в этих условиях нецелеобразна.

Предлагаемый способ направлен на устранение недостатков известных способов путем:

- регулирования напряжения как постоянного, так и переменного тока изменением только активного сопротивления регулируемого элемента;

- ограничения времени нахождения выходного напряжения вне его допустимых значений отключением нагрузки от источника, если выходное напряжение отличается от его допустимых значений дольше заданного интервала времени.

Рассмотрим, каким образом достигается поставленная цель и существо предлагаемого способа.

Выходное напряжение сети как постоянного, так и переменного тока управляется путем изменения активного сопротивления регулируемого элемента. Выходное напряжение соответствующим образом сравнивается с нижним и верхним допустимыми значениями. Результаты сравнения представляются в виде низкого или высокого уровней соответствующих сигналов и обрабатываются так, что, если выходное напряжение в допустимой зоне, то управляющий сигнал на регулируемый элемент не формируется. Если выходное напряжение выходит за допустимое верхнее значение кратковременно, то формируется управляющий сигнал на регулируемый элемент с целью его стабилизации. Если же выходное напряжение длительно превышает верхнее или нижнее допустимые значения, то по истечении заданного предельного временного интервала происходит отключение нагрузки от сети.

Структурная схема устройства, функционирующего по предлагаемому способу, представлена на фиг.1. На фиг.2 представлены примеры возможных отклонений выходного напряжения в сетях постоянного тока. На фиг.3 представлены примеры возможных отклонений выходного напряжения в сетях переменного тока. На фиг.2 и 3 обозначено: Uв, Uн - соответственно верхнее и нижнее допустимые значения; к, д - соответственно кратковременные и длительные отклонения выходного напряжения от номинального Uном .

Для переменного напряжения к - это немногочисленные выходы Uвых за допустимые значения, а д - многократные выходы Uвых за допустимые значения. Отклонения выходного напряжения от допустимых значений несложно преобразовать в напряжение постоянного тока длительностью к или д для удобства в дальнейших преобразованиях.

Эпюры напряжений на фиг.2 и 3 поясняют принцип работы устройства по предлагаемому способу.

На структурной схеме обозначено: 1 - кнопка Вкл.; 2 - регулируемый элемент; 3 - пороговый элемент нижнего допустимого значения Uн; 4 - устройство контроля верхнего допустимого уровня Uв; 5 - детектор допустимых значений; 6 - схема выделения переднего фронта; 7 - таймер; 8 - логический элемент "Сложение по модулю 2"; 9 - инвертор; 10 - усилитель; 11 - реле К1; 12 - контакт К1.1 реле K1.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки Вкл. напряжение сети Uвх через регулируемый элемент (РЭ) прикладывается к нагрузке.

Пусть выходное напряжение Uвых будет номинальным Uном, т.е. находится внутри заданных допустимых (верхнего Uв и нижнего Uн) значений (см. фиг.2 и 3). При этом на выходе порогового элемента нижнего допустимого значения (ПЭНДЗ) и на первом выходе устройства контроля верхнего допустимого значения (УКВДЗ) будут нули. Пороговый элемент имеет релейную выходную характеристику, а устройство контроля имеет линейную выходную характеристику (см. фиг.1). На втором выходе УКВДЗ также будет нулевой сигнал и активное сопротивление РЭ изменяться не будет. Если на двух входах детектора допустимых значений будут нули, то и на его выходе также будет "0". Схема выделения переднего фронта (СВПФ) не запустится и на выходе таймера также будет "0". Таким образом, на входах x1 и х2 элемента "Сложения по модулю 2" будет комбинация 00. Таблица входов/выходов данного элемента М2 имеет вид:

x1 x2 y 
0 0 0 
0 1 1 
1 0 1 
1 1 0 


В результате этого на выходе инвертора И-НЕ будет "1", которая усиливается усилителем и включает реле К1. Реле К1 соответствующим образом самоблокируется и своими контактами К 1.1 шунтирует кнопку Вкл. Таким образом, напряжение сети при отпущенной кнопке Вкл. будет прикладываться к нагрузке через замкнутые контакты К1.1.

Пусть выходное напряжение Uвых кратковременно ( к) становится больше верхнего допустимого значения Uв (например, см. фиг.2). При этом на выходе порогового элемента 3 будет "ноль" (а=0), на выходе устройства контроля 4 будет "единица" (в=1) и на втором управляющем выходе устройства контроля 4 появится напряжение, которое изменяется линейно и прикладывается к РЭ 2 для изменения его активного сопротивления с целью уменьшения Uвых минимум до значения U в. Детектор допустимых значений 5 работает по следующей логике:

a в z 
0 1 1 


Таймер настроен так, что на его выходе (х2) исчезает единичный сигнал после заданного времени ( зад). Интервал зад - это время, после которого должна отключиться сеть от нагрузки (разомкнуться контакт К1.1), если Uвых не вошло в допустимые пределы.

Единичный сигнал z с выхода детектора 5 прикладывается к входу "Сброс" таймера. По этому сигналу таймер готов к запуску. Этот же сигнал z включает схему выделения переднего фронта 6, которая запускает таймер. Таким образом, на входах x1 и х2 логического элемента 8 будут "единицы", а выходной сигнал у будет нулевым. Этот нулевой сигнал инвертируется элементом 9, усиливается усилителем 10 и, в итоге, напряжение подается на реле К1. Это означает, что реле остается включенным, контакт К1.1 не размыкается и нагрузка от сети не отключается.

Пусть выходное напряжение Uвых кратковременно ( k) становится меньше нижнего допустимого уровня Uн (см. фиг.2). При этом на входах детектора 5 сигнал а=1, сигнал в=0. На регулирующий элемент 2 управляющий сигнал не поступает; на выходе z детектора 5 будет "единица". Далее устройство работает аналогично, т.е. реле К1 остается под напряжением, контакт К1.1 не отключает нагрузку от сети.

Пусть выходное напряжение длительно ( д) выходит за пределы верхнего значения U в (см. фиг 2). При этом сигналы а=0, в=1, z=1. Ha втором управляющем выходе устройства контроля 4 аналогично появится напряжение, которое изменяется линейно и прикладывается к регулируемому элементу 2 для уменьшения Uвых. Если напряжение U вых не уменьшается до Uв, то через заданное время зад (причем, зад< д) сигнал x2 на выходе таймера станет нулевым, т.е. таблица входов/выходов элемента 8 будет следующей:

x1 x2 y 
1 0 1 


Единичный сигнал у инвертируется в "ноль" и реле К1 выключается, контакты K.1.1 размыкаются, тем самым отключая нагрузку от сети.

Если Uвых длительно становится меньше нижнего допустимого значения U н, то устройство работает аналогично описанному выше, т.е. реле К1 обесточивается, контакт реле К1.1 размыкается и нагрузка отключается от сети.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшать кратковременные выходы напряжения сети за допустимое верхнее значение и полностью отключать нагрузку от сети при длительных выходах напряжения сети за допустимые верхнее или нижнее значения. Это позволит улучшить работоспособность нагрузки, причем в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Источники информации

Г.Н.Сизых. Электропитание устройств связи. - М.: Радио и связь, 1982, с.150-158.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Способ защиты нагрузки от аномальных напряжений в сети, использующий управление активным сопротивлением регулируемого элемента, отличающийся тем, что, с целью уменьшения отрицательного влияния на работоспособность нагрузки кратковременных выходов напряжения сети за допустимое верхнее значение и отключения нагрузки при длительных выходах напряжения за допустимое верхнее или нижнее значение, напряжение сети сравнивается с нижним и верхним допустимыми значениями, причем с верхним допустимым значением сравнение осуществляется путем ограничения снизу и ограниченным снизу сигналом управляют активным сопротивлением регулируемого элемента для изменения напряжения на нагрузке, а выходные сигналы результатов сравнения обрабатывают так, что получают сигнал низкого уровня при напряжении сети в допустимых значениях и высокого уровня в противном случае, причем этот сигнал передним фронтом определяет начало формирования интервала выдержки отключения сети, большего, чем интервал допустимых по длительности выбросов сети.








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