Устройство защиты и контроля цепей питания постоянного тока (узк-цпт)

Настоящая полезная модель относится к устройствам защиты оборудования, работающего в цепях питания постоянного тока, от импульсных помех и контроля потребляемого оборудованием тока. Техническим результатом является повышение надежности защиты и обеспечение надежного энергоснабжения и надежной защиты цепей электропитания оборудования от импульсных перенапряжений, обеспечение безаварийной работы электропитающей установки в условиях воздействий ударов молний и коротких замыканий, повышение надежности устройства контроля оборудования за счет применения аналоговых схем при проектировании. Технический результат достигаются за счет того, что заявленное устройство защиты и контроля цепей питания постоянного тока включает в себя корпус, в котором располагаются два независимых модуля: узел защиты от избыточного тока и короткого замыкания (УКПТ), осуществляющий многократное увеличение проходного сопротивление электрическому току, контроль и сигнализацию отклонений тока от номинального значения, и быстродействующий узел защиты цепей питания от импульсных помех, регулирования и контроля порогового значения напряжения (УЗЦП), осуществляющий также подключение высокоамперного разрядного канала к заземляющему устройству, включенный в цепь последовательно с узлом защиты от избыточного тока.

4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее техническое решение относится к устройствам защиты оборудования, работающего в цепях питания постоянного тока, от импульсных помех и контроля потребляемого оборудованием тока. Устройство непосредственно реагирует на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров и осуществляет автоматическое отключение с последующим восстановлением соединения, а также обеспечивает после отключения подачу контрольного и предупредительного сигналов.

Из существующего уровня техники известно устройство контроля внешнего освещения, предназначенное для проверки работоспособности ламп внешнего освещения, расположенных на мачтах и выдачи аварийного сигнала при неисправности (http://www.byte.sp.ru/control.htm). Устройство представляет собой пластиковый корпус, внутри которого расположена система микропроцессорного управления, контакты для подключения индикаторов, кнопки калибровки и контакты для калибровки по напряжению. Устройство имеет кнопку калибровки для выставления контролируемой мощности. Метод измерения тока - с помощью встроенного в устройство шунта. Производится ООО "Пауэр сервис инжиниринг", сертификат соответствия РОСС RU.МЛ02.A00033 от 25.07.2005 г. Предназначено для стационарного использования в производственном, офисном или ином помещении.

В современных системах освещения используют светодиодные источники (например, система светоограждения мачт базовых станций операторов связи). Они, в отличие от ламп накаливания, потребляют в десять раз меньше электроэнергии при той же освещенности и имеют в пятьдесят раз больший срок службы. Но светодиодам необходим источник постоянного напряжения. Также в связи с многократно большим значением внутреннего сопротивления по сравнению с лампами накаливания светодиоды подвержены влиянию импульсных помех. И, в частности, электромагнитных полей от разрядов электрических молний. Поэтому светодиодным источникам необходима защита как по току, так и от импульсных помех. Существующие источники питания светодиодных ламп, к сожалению, осуществляют защиту только по току. К тому же им требуется дополнительный источник первичного питания.

Предлагаемое устройство решает задачи защиты по току, защиты от импульсных помех и работает непосредственно от источника питания светодиодных ламп.

Техническим результатом является повышение надежности защиты и обеспечение надежного энергоснабжения и надежной защиты цепей электропитания оборудования от импульсных перенапряжений, обеспечение безаварийной работы электропитающей установки в условиях воздействий ударов молний и коротких замыканий, повышение надежности устройства контроля оборудования за счет применения аналоговых схем при проектировании.

Технический результат достигаются за счет того, что заявленное устройство защиты и контроля цепей питания постоянного тока включает в себя корпус, в котором располагаются два независимых модуля: узел защиты от избыточного тока и короткого замыкания (УКПТ), осуществляющий многократное увеличение проходного сопротивление электрическому току, контроль и сигнализацию отклонений тока от номинального значения, и быстродействующий узел защиты цепей питания от импульсных помех, регулирования и контроля порогового значения напряжения (УЗЦП), осуществляющий также подключение высокоамперного разрядного канала к заземляющему устройству, включенный в цепь последовательно с УКПТ.

Причем в УЗЦП реализована двухкаскадная схема защиты с дроссельной развязкой, обеспечивающей быстродействие и защиту от высокомощных импульсов тока. Номинальный импульсный разрядный ток не менее 10 кА. Максимальное рабочее напряжение цепи питания 72 В, максимальный рабочий ток цепи питания не менее 1 А. Статическое напряжение срабатывания разрядника 90±20% В. Классификационное напряжение срабатывания варистора 100±10% В. Время срабатывания защиты по напряжению 25 нс. Вносимая индуктивность 22 мкГн. Ток утечки менее 1 мкА.

УКПТ устанавливается в разрыв цепи электропитания постоянным током напряжением до 72 В. Имеет сигнальный выход в виде контактов, замыкающихся при уменьшении величины потребляемого тока ниже установленного значения. При увеличении потребляемого тока выше максимального рабочего тока цепи, устройство переходит в высокоомное состояние, что обеспечивает защиту от сгорания самого устройства контроля и оборудования, питающегося от той же цепи. Потребляемая мощность не более 1 Вт.

Дополнительно устройство оборудовано элементом защиты от скачков напряжений со стороны источника питания.

Полезная модель обеспечивает класс защиты электрических цепей от перенапряжений не менее III (согласно ГОСТ Р 51992-2002 (МЭК 61643-1-98)).

В качестве корпуса устройства могут применяться следующие виды: корпус модульный пластиковый со степенью защиты оболочки электрооборудования от проникновения твердых предметов и воды (в соответствии с международным стандартом IEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96) не менее IP20; электротехническая коробка со степенью защиты оболочки электрооборудования от проникновения твердых предметов и воды не менее IP20; пластиковый или металлический корпус для установки в 19 дюймовую стойку стандартной высотой 1U или 2U. Устройство защиты цепей питания от импульсных помех (УЗЦП) и устройство контроля потребляемого тока (УКПТ) могут выполняться отдельно в корпусах из самозатухающего ABS-пластика на рейку DIN 35 мм. Ширина устройства соответствует 34 мм (2 DIN).

Область применения устройства защиты и контроля цепей питания постоянного тока: световое ограждение высотных объектов, системы контроля доступа, видеонаблюдения, телекоммуникационное оборудование и др.

Сущность технического решения поясняется чертежами, на которых изображено:

На Фиг.1 - устройство защиты и контроля цепей питания постоянного тока (УЗК-ЦПТ мод. А) представлено в корпусе модульном пластиковом на 6 модулей с размещением на DIN-рейку (поз.1). Платы модулей УЗЦП (поз.3) и УКПТ (поз.2) размещены в отдельных корпусах из самозатухающего ABS-пластика шириной 35 мм (2 DIN).

На Фиг.2 представлено устройство защиты и контроля цепей питания постоянного тока (УЗК-ЦПТ мод. Б). Платы модулей УЗЦП и УКПТ размещены в единой электротехнической коробке.

На Фиг.3 представлено устройство защиты и контроля цепей питания постоянного тока мод. В - платы модулей защиты и контроля размещаются в корпусе для монтажа в 19 дюймовую стойку.

На Фиг.4 представлен пример выполнения двухкаскадной схемы защиты с дроссельной развязкой.

Работает устройство защиты и контроля цепей питания постоянного тока следующим образом.

Защита от сверхтоков в УКПТ реализована на базе полимерного позистора с максимальным рабочим током 1 А (возможны варианты). При коротком замыкании в кабеле или контролируемом оборудовании ток возрастает и при значении тока более 1,5 А позистор переходит в высокоомное состояние и большая часть напряжения на нем падает. Одновременно загорается красный светодиод «перегрузка по току» на корпусе устройства.

Контроль потребляемого тока в УКПТ реализован на оптическом реле, имеющем контакты на замыкание или размыкание. Для повышения стабильности работы оптического реле в схему включен пороговый усилитель.

Схема контроля потребляемого тока настраивается при выпуске с производства в пределах 200-1000 мА с шагом 50 мА и работает следующим образом: при выходе из строя одной или нескольких контролируемых единиц оборудования потребляемый ток снижается и при достижении определенного предела свидетельствует о частичном или полном выходе из строя контролируемого оборудования.

Таким образом, сигнал неисправности выдается как при снижении уровня потребляемого тока ниже порогового значения, так и при коротком замыкании в кабеле или контролируемом оборудовании.

В УЗЦП защита от больших токовых перегрузок реализована посредством включения в цепи прямого и обратного проводов дросселя, варистора и газоразрядника. При возникновении импульса перенапряжения сначала срабатывают варисторы и ток начинает протекать по цепи дроссель - варистор. В магнитопроводе дросселей возникают магнитные потоки, ограничивающие мощность, выделяемую на варисторах, что исключает возможность их сгорания. Затем включаются газовые разрядники, а варисторы выключаются.

1. Устройство защиты и контроля цепей питания постоянного тока, состоящее из корпуса, в котором установлен узел защиты от избыточного тока и короткого замыкания (УКПТ), осуществляющий увеличение проходного сопротивления электрическому току, контроль и сигнализацию отклонений тока от номинального значения, отличающееся тем, что дополнительно содержит быстродействующий узел защиты цепей питания от импульсных помех, регулирования и контроля порогового значения напряжения (УЗЦП), осуществляющий также подключение высокоамперного разрядного канала к заземляющему устройству, включенному в цепь последовательно с УКПТ.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в УЗЦП реализована двухкаскадная схема защиты с дроссельной развязкой, обеспечивающей быстродействие и защиту от высокомощных импульсов тока.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно устройство оборудовано элементом защиты от скачков напряжений со стороны источника питания.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус выполнен из модульного пластика со степенью защиты не менее IP20.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что УЗЦП и УКПТ выполнены в корпусах из самозатухающего ABS-пластика.