Токовый источник питания

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик " 728202

1

1 ! 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5l)M. Кд. (22) Заявлено 19.07.76 (2 I ) 2388451/24-07

Н 02 M 7/12 с присоединением заявки J4

Пкудерстееиный комитет

СССР ао делам иэобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15 04.80, Бюллетень J% 14 (53) УДK 621.316. .722 1(088.8) Дата опубликования описания 18.04.80 (72) Автор изобретения

1-". M. Куличев

И (7 I ) заявитель. (54) ТОКОВЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике. Токовый источник предназначен для питания устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Известны токовые источники питания, применяющиеся в защитах энергосистем переменного тока, обеспечивающие поддержание стабильного выходного напряжения в широком диапазоне изменения первичного тока Ц.

Наиболее близким по технической сущности к,изобретению является токовый источник питания, содержащий последовательно соединенные по крайней мере один трансформатор тока и выпрямитель, к выходу которого подключены параллельно соединенные ограничитель напряжения, накопительный элемент, параметрический стабилизатор напряжения и вывод для подключения нагрузки, а также вывод для подключения цепей питания и смеще ния схем управления нагрузкой t2).

Известные источники питания имеют значительное время установления напра2 жвния на выходном выводе для подключения цепей питания и смешения схем упаравления нагрузкой, а также значительные, габаритные размеры из-за большой емкости накопительных элементов и их значительного количества, а также ввиду большой утечки зарядного тока наличие значительного количества линейных резисторов в рабочих цепях накопительного элемента снижает его КПД.

1(елью изобретения является повыше:ние быстродействия, надежности, КПД и уменьшение габаритных размеров источника.

Это достигается тем, что токовый

15 источник питания, содержащий псследс вательно соединенные по крайней мере один трансформатор тока и вьптрямитель, к выходу которого подключены параллель20 но соединенные ограничитель напряжения, накопительный элемент, параметрический стабилизатор напряжения и вывод для подключения нагрузки, а также вывод для подключения цепей питания и cMeme02 де падение напряжения„недостаточное для открытия базо-эмиттерного перехода транзистора 9. Транзистор 9 закрыт, закрыты транзисторы 11 и 13. Напряжение на выходном выводе для подключения цепей питания и смешения схем управления нагрузкой равно нулю, При некотором напряжении накопительного элемента 4 протекающий через туннельный циоц ток становится равным пиковому току этого циоца, а затем рабочая точка туннельного диода переходит с .одной части вольт-амперной характеристики на другую. Этот переход осущесч вляется через участок с отрицательным сопротивлением укаэанной характеристики и происходит мгновенно, В результате напряжение на туннельном циоце 8 увеличивается и будет достаточным цля открывания базо-эмиттерного перехода транзистора 9. Транзистор 9 открывает ся. Ток, протекающий через линейный резистор 12, базо-эмиттерный переход . транзистора 11 и коллекторную цепь транзистора 9, открывает транзистор 11, Транзистор 13 открывается током, протекающим через резистор 12, коллекторную цепь транзистора 11, базо-эмиттерный переход транзистора 13 и нагрузку, и вхоцит в насыщение. При этом напряжение на выходном вывоце цепей питания и смешения схем управления нагрузкой практически равно напряжению выхода параметрического стабилизатора при номинальном токе через нагрузку.

В процессе заряда напряжение на накопительном элементе 4 увеличивается и достигает напряжения уставки ограничителя 3, который срабатывает. В резулькает через ограничитель и заряд накопительного элемента прекращается. При понижении напряжения на накопительном элементе в результате его разряда ог раничитель 3 отключается и процесс подзаряда накопительного элемента повторяется, При срабатывании защиты накопительный элемент разряжается на катушку отключающего электромагнита. Накопительный элемент 4 разряжается, а ток

3,, 7282 ния схем управления нагрузкой, снабжен управляемым нелинейным элементом с узлом управления, включенным между выводом для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой и

5 выходом параметрического стабилизатора напряжения, При этом параметрический стабилизатор напряжения выполнен на стабилитроне и двух последовательно соединеннЫх между собой резисторов, в 10

" качестве накопительного элемента для обоих выходных выводов источника использован один конденсатор, а в качеств ве управляемого нелинейного элемента использован транзистор 11-р- и -типа про-- 15 водимости, Узел управления выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости и туннельном диоде, включенном между стабилитроном и одним из резисторов параметрического стабилизатора 20 напряжения, и через введенный линейный резистор соединен с базой транзистора

И-р- 1 1-типа проводимости, коллектор которого подключен к базе второго транзистора, коллектором соециненного с

25 входом управляемого нелинейного элемента. В целях понижения напряжения на закрытом коллекторном переходе второго транзистора узла управления в последний введен дополнительный ограничивающий резистор, включенный между эмиттером второго транзистора и общей точкой резисторов параметрического стабилизатора напряжения.

Принципиальная электрическая схема 35 токового источника питания представлена на чертеже.

Источник питания содержит трансформатор 1 тока, выпрямитель 2, ограничитель напряжения 3, накопительный эле- ", тате выпрямленный вторичный ток протемент 4, параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне 5 и ограничительных резисторах 6 и 7, последовательно с которыми включен "туннельный диод 8, сигнал управления с которого подается в базу транзистора 9 через линейный резистор 10. Транзистор 11 с ограничивающим резистором 12, принимая этот сигнал с выхода транзистора

9, передает его на вход транзистора 13

При включении источника питания вто ричный ток трансформатора 1 выпрямляется выпрямителем 2 и заряжает накопительный элемент 4. По мере нарастания напряжения на накопительном элемен те увеличивается ток параметрического стабилизатора, который, протекая через туннельный диод 8, создает на этом дио

Ъ через туннельный диод 8 уменьшается.

При некотором напряжении на накопительном элементе ток, протекающий через туннельный диод, становится равным току впадины на характеристике этого циоца, а затем рабочая точка вольт-амперной характеристики этого диода переходит с ,одного участка на другой. Этот переход

7282 осуществляется через участок с отрицательным сопротивлением на указанной характеристике туннельного диода и потому происходит мгновенно. В результате укаэанного процесса напряжение на туннель ном диоде становится меньше напряжения, необходимого для поддержания базо-эмиттерного перехода транзистора 9 в открытом состоянии, Транзистор 9 закрывается, ток в базу транзистора 11 не протекает. 10

Поэтому закрывается и транзистор 11.

После закрытия транзистора 11 ток через резистор 12 и транзистор 11 в базу транзистора 13 не протекает, что ведет к закрытию транзистора 13, напряжение на выходном выводе для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой становится равным нулю, Таким образом, при указанном исполнении источника питания обеспечивается ступенчатое изменение напряжения на подключаемых к выходному выводу источнйка схемах управления нагрузкой, что повышает не только быстродействие и надежность источника, но и всей системы, в которой источник является составной частью. Повышение КПД источника питания обеспечивается отсутствием резисто-. ров в цепях заряда накопительного элемента и цепей утечки тока. Габаритные размеры источника питания уменьшаются за счет использования трансформаторов

1 тока меньшей мощности и отсутствии сгла живающих конденсаторов.

Формула изобретения

1. Токовый источник питания, содержащий последовательно соединенные по крайней мере один трансформатор тока и выпрямитель, к выходу которого подключены параллельно соединенные ограничитель напряжения, накопительный элемент, параметрический стабилизатор на/ пряжения и вывод для подключения нагрузки, а также вывод для подключения цепей питания и смешения схем управления нагрузкой, отличающийся. тем; что, с целью повышения быстродействия, надежнссти КПД и уменьшения габаритных размеров источника, в него вве-. ден управляемый нелинейный элемент С узлом управления, включенный между вы02 водом для подключения цепей питания и

1 смещения схем управления нагрузкой и выходом параметрического стабилизатора напряжения.

2, Токовый источник по п, 1, о т— л и ч а ю шийся тем, что параметрический стабилизатор напряжения выпол«, 1 нен на стабилитроне и двух последовательно соединенных между собой резисто

1 ров, а в качестве накопительного элемента для обоих выходных выводов источни- ка использован один конденсатор.

3. Токовый источник по п. 1, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что в качест-. ве управляемого нелинейного элемента использован транзисторЙ р-g-типа проводимости.

4, Токовый источник по п. 1, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что узел управления выполнен на двух транзисторах разного типа проводимостй и туннельном диоде, включенном между стабилитроном и одним из резисторов параметрического стабилизатора напряжения, и через введенный линейный резистор соединен с базой транзистора и-р- у -типа проводимости, коллектор которого подключен к базе второго транзистора, коллектором соединенного с BxogoM управляемого нели;нейного элемента, 5. Токовый источник по пп, 1 и 4, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью понижения напряжения на закрытом коллекторном переходе второго транзистора узла управления, в узел управления введен дополнительный ограничивающий резистор, включенный между эмиттером второго транзистора и обшей точкой резисторов параметрического стабилизатора, напряжения, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Могилевский Г. В. и др. Бесконтактный расцепитель максимального тока для селективных автоматических выключателей переменного тока. Труды ВНИИ» электроаппарат, M., Энергия, 1970, с. 17-22, рис. 1.

2. Комплектное устройство максимальной токовой защиты типов КМТЗ-50 и

КМТ3-400. Техническое описание и инсч рукция по эксплуатации, 1973, ОЛХ 140.020, лист 12, рис. 1 и 2.

728202

Составитель С, Ситко

Техред И Асталош Корректор Е. Папп

Редактор Т, Юрчикова

Филиал ППП Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 1149/51 . Тираж 783 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5