Токовой источник питания

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

<1Ц736299 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 211)776 (21) 2389762/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 2505,80. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликован и я описания 2 510 5,80 (51)pA К> г

Н 02 И 7/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и отирыти и (53) УДК 621. З16.

° 722.1 (088.8) (72) Автор изобретения

Е. И. Кули чев (7! ) Заявитель (5 4) TOKOBHA ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для питания устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Известны токовые источники питания, применяющиеся при защите энер— госистем переменного тока, обеспечивающие поддержание стабильного выходного напряжения в широком диапазоне изменения первичного тока 11) .10

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является токовый источник питания, содержащий последовательно 15 соединенные, по крайней мере, один трансформатор тока и выпрямитель напряжения, к выходу которого подключены соединенные параллельно между собой ограничитель напряже- 20 ния, наКопительный элемент, параметрический стабилизатор напряжения и выходной вывод для подключения на- . грузки, а также выходной вывод для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой (2) .

В известных источниках питания возможны провалы напряжения на вы ходных выводах, обусловленные переходными процессами в силовых цепях 30 электроэнергетических установок при их включении. Кроме того, они имеют значительные габаритные размеры из — за большой емкости накопительных элементов и их значительного количесч ва, а также ввиду большой утечки зарядного тока в установившемся режиме. Наличие значительного количества линейных резисторов в рабочих цепях накопительного элемента снижает его КПД.

Цель изобретения — повышение стабильности напряжения для цепей питания и смещения схем управления нагрузкой, увеличения КПД источника и уменьшения его габаритных размеров.

Это достигается тем, что в токовый источник питания введена цепь подгрузки трансформатора тока с управляемям нелинейным элементом и узлом управления указанного нелинейного элемента. При этом управляеьый нелинейный элемент указанной цепи подгрузки, подключенной параллельно накопительному элементу, подсоединен к выходному выходу для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой. Кроме того, в цепь параметрического стабилизатора, состоящего из.стабилизатора и ограничи736299 вающего резистора, включен между укаэанными элементами дополнительный стабилитрон, а накопительный элемент для обоих выходных выводов источника состоит из одного конденсатора. Цепь подгрузки трансформатора тока с управ;ляемым нелинейным элементом состоит из двух соединенных между собой линейных резисторов и подключенного к ним коллектором транзистора и-р-и типа проводимости. Эмиттер транзистора р-п-р типа проводимости узла управления, базоэмиттерный переход которого зашунтирован диодом, соединен с общей точкой резистора и стабилитрон а параметрического ст абили з атора, а база подключена через дополнительно введенную параллельную BC-цепь к общей точке стабилитронов указанного стабилизатора, соединенной с выходным выводом для подключения цепей питания и смещения схем управления нагруз кой, котОрый подключен чере з 6 вновь введенный диод к коллектору транзистора п-р-п типа проводимости цепи подгруз ки тран сформатора тока.

Общая точка резисторов цепи подгрузки- трансформаторов тока подключена через вновь введенные последовательно соединенные стабилитрон и резистор к базе транзистора р-и-р типа проводимости узла управления.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема токового пи.тания.

Источни к пит ания содержит тран сформатор тока 1, выпрямитель 2, ограничитель напряжения З„накопительный элемент 4, параллельно котороьгу подключена цегь подгрузки последовательно включенных транзистора 5 и нагрузочных резисторов 6 и 7.

Транзистор 5 управляется устройством управления, основной элемент которого — транзистор 8, имеющий две базовые цепи. Резистор 9 и шунтирую À его конденсатор 10 являются элементами одной базовой цепи, а стабилитрон 11 и последовательно включенный с ним резистор 12 — элементы второй базовой цепи. Диод 13 шунтирует базоэмиттерный переход транзистора 8, Напряжение цепей питания и смещения схем управления нагрузкой обеспечивают параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне 1.4 и последовательно включенные стабилитрон .15 и резистор 16. Транзистор

5 шунтирует. через диод 17 выходной вывод для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой.

Источник питания работает следующим образом.

Вторичный ток трансформатора тока

1 выпрямляется выгрямителем 2 и заряжает н акопительный элемент 4. Частью этого тока, протекающего через резистор 16, базоэмиттерный переход транзистора 8, параллельную RC-цепь (R — 9;C†- 10j и нагрузку, открывается транзистор 8. Ток, протекающий по коллекторной цепи транзистора 8 в базу транзистора 5, открывает и на— сыщает транзистор 5, который шунтирует выходной вывод для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой через диод 17. Напряжение на указанном выходном вывоце, подключенном к выходу параметрического стабилизатора, равно суммар— ному падению напряжения на насыщенном транзисторе 5 и открытом диоде

17.

С момента насыщения транзистора

5 по его коллекторной цепи через резисторы 6 и 7 протекает значитель— ная часть вторичного тока, в результате чего накопительный элемент 4 заряжается разностью вторичного тока и тока коллекторной цепи транзисто20 ра 5. Можно рассчитать параметры элементов колле кторной цепи и цепи управления транзистора 5 таким образом, что напряжение на накопительном элементе 4 достигает заданного, 75 BcJIH вторичный ток оказывается не менее номинального. Как только при номинальном вторичном токе накопительный элемент 4 заряжается до напряжения„ при котором параметрический стабилизатор напряжения обеспечивает номинальный —.ок, пробивается стабилитрон 11. Б результате на базу транзистора 8 подает ся чере з стабилитрон 11 1и резистор 12 положительное смещение, которое уменьшает ток базы транзистора 8. Закрытие транзистора 8 вызывает закрытие транзистора 5, Этот процесс протекает лавинообразно, за счет действия положительной обратной связи по цепи: резистор б — стабилитрон 11 резистор 12. Конденсатор 10 необходим для обеспе чения этого процесса до момента закрытия диода 17.

Восле закрытия транзисторов 8 и 5 ток в нагруз ку протекает по двум цепям: резистор 7 — стабилитрон 11 рези стор 12 — диод 13 — стабилитрон

15 — и через резистор 16 — стабилитрон 15. Через резистор 9 протекает незначительный ток. С момента переключения транзисторов 5 и 8 весь вторичный ток за вычетом тока параметрического стабилизатора заряжает накопительный элемент 4. При его заряжении до напряжения уставки срабатывает ограничитель 3. В течение каждого полупериода, когда вторичный ток меньше тока параметрического стабилизатора, питание последнего осуществляетт ся за счет энергии накопи—

6О тельного элемента. Это выз ывает уменьшение его напряжения и отключе— ние ограничителя 3. Когда вторичный ток по мере своего нарастания лости— гает тока параметрическог", стабили65 затора, то процесс подз ар яда -. а к;—

73б299

60 пительного элемента 4 до напряжения уставки с последующим включением ограничителя 3 повторяется. При срабатывании защиты накопительный элемент 4 разряжается на обмотку отключающего электромагнита устройства защиты. При уменьшении напряжения нанакопительного элемента 4, вызванного либо разрядом на обмотку отключающего электромагнита, либо отключением источника, падение напряжения на диоде 13 уменьшается. При определенном напряжении на накопительном элементе 4, если ток параметрического стабилизатора равен номинальному, падение напряжения на диоде 13 поменяет знак (параметры, соответствующие указанному условию можно рассчитать) . B результате диод 13 закрывается, а транзистор 8 и управляемый им транзистор 5 открываются. Процесс переключения тран зи ст ора 5 из з апертого состояния в состояние насыщения протекает лавинообразно за счет положительной обратной связи по цепи резистор 12 — стабилитрон 11 — резистор 6 ° Насыщенный транзистор 5 через диод 17 шунтирует вновь выходной вывод для подключения цепей питания и смещения схем управления. Параметры схемы можно выбрать с целью обеспечения релейного режима: переключение транзистора 5 из одного состояния в другое происходит при разном напряжении на накопительном элементе 4.

Таким образом, использование в источнике питания в течение переходного процесса установления напряжения на накопительном элементе цепи подгрузки, состоящей иэ двух последовательно соединенных линейных резисторов и подключенного коллектором управляемого нелинейного элемента, 40 шунтирующего через диод выходной вывод для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой, обеспечивает мгновенное установление напряжения на выходе параметрического стабилизатора при заданном (ноь инальном) токе силовых цепей электроустановок. При этом повышается стабильность напряжения источника, а в результате — надежность устройств о релейной защиты. Ввиду отсутствия резисторов в цепи подзаряда накопительного элемента при установившемся режиме повышается КПД источника питания. Габаритные размеры источника питания уменьшаются из-за использо55 вания трансформаторов тока меньшей мощности и отсутствия сглаживающих конде н са торо в .

Формула изобретения

1, Токовый источник питания, содержащий последовательно соединенные, и" крайней мере, один трансформатор тока и выпрямитель напряжения, к выходу которого подключены соединенные параллельно между собой ограничитель напряжения, накопительный элеме н т, пар аме три че ский ст а били з ат ор напряжения и выходной вывод для подключения нагрузки, а также выходной вывод для подключения цепей питания и смещения схем управления нагруз-. кой, от ли ч ающи и с я тем, что, с целью повышения стабильности напряжения для цепей питания и смещения схем управления нагрузкой, увеличения КПД источника и уменьшения его габаритных размеров, в него введена цепь подгрузки трансформатора тока с управляемым нелинейным элементом и узел управления укаэанного нелинейного элемента, причем управляемый нелинейный элемент указанной цепи подгрузки, подключенный параллельно накопительному элементу, подсоединен к выходному выводу для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой.

2. Токовый источник по п.1, о тл и ч аю щи и с я тем, что в цепь параметрического стабилизатора, состоящего из стабилитрона и ограничивающего резистора, включен между указанными элементами дополнительный стабилитрон, а накопительный элемент для обоих выходных выводов источника состоит из одного конденсатора °

3. Токовый источник по п.1, о тличающийсятем,чтоцепь подгрузки трансформатора тока с управляемым нелинейным элементом состоит из двух соединенных между собой линейных резисторов и подключенного к ним коллектором транзистора п-р-и типа проводимости ..

4. Токовый источник по п.1, о тли чающи и ся тем, чтоэмиттер транзистора р-и-р. типа проводимости узла управления, базоэмиттерный переход которого з ашунтирован диодом, соединен с общей точкой резистора и стабилитрона параметрического стабилизатора, а база подключена через дополнительно введенную параллельную RC-цепь к общей точке стабилитронов укаэанного стабилизатора, соединенной с выходным выводом для подключения цепей питания и смещения схем управления нагрузкой, который подключен через вновь введенный диод к коллектору транзистора п-р-п типа проводимости цепи подгрузки трансформатора тока, а общая точка резисторов цепи подгрузки трансформаторов Toка подключена через вновь введенные последовательно соединенные стабилитрон и резистор к базе транзистора р-п-р типа проводимости узла управления, 736299

Составитель С. Ситко

Техред Н.Бабурка Корректор E. Папп

Редактор Н. Воликова

Заказ 2440/44

Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

11 30 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Могилевский Г, В. и др. Бесконтактный расцепитель максимального тока для селективных автоматических выключателей переменного тока— Труды ВНИИэлектроаппарат М Энергия, 19 70, с. 1 7-22, рис. 1, 2. Комплектное устройство максимальной токовой защиты типов КМТЗ-50. и КМТЗ-400 — Техниче ское опи саине и инструкция по эксплуатации, 1973 ОЛХ. 140.020, лист 12, рис. 1 и 2.