RU2124257C1 - Overcurrent protective device for dc circuits - Google Patents
Overcurrent protective device for dc circuits Download PDFInfo
- Publication number
- RU2124257C1 RU2124257C1 RU97116937A RU97116937A RU2124257C1 RU 2124257 C1 RU2124257 C1 RU 2124257C1 RU 97116937 A RU97116937 A RU 97116937A RU 97116937 A RU97116937 A RU 97116937A RU 2124257 C1 RU2124257 C1 RU 2124257C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- resistor
- output
- circuit
- power supply
- Prior art date
Links
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности, к устройствам токовой защиты. The invention relates to the electric power industry, in particular, to current protection devices.
Известны устройства токовой защиты для цепей постоянного тока (1 - 8), в том числе с питанием от напряжения защищаемой цепи постоянного тока (9). Known current protection devices for DC circuits (1 - 8), including those powered by the voltage of the protected DC circuit (9).
Наиболее близким к предлагаемому является устройство (10). Closest to the proposed device is (10).
Оно содержит состоящий из входного реле, контура выдержки времени, преобразователя постоянного тока в переменный, выходного каскада и управляемого ключа управляющий блок защиты, ко входу которого подключен выход измерительного элемента, к выходу - электромагнитный расцепитель, а у цепям питания - выходы блока питания, включающего в себя диодный мост, одна диагональ которого является входом блока питания и подключена к шинам защищаемой цепи, другая диагональ - к первым выводам балластного резистора и стабилитрона, первый и второй выводы которого являются выходами блока питания, а второй вывод резистора соединен со вторым выводом стабилитрона. It contains a control protection unit consisting of an input relay, a time delay circuit, a DC to AC converter, an output stage and a controlled key, to the input of which the output of the measuring element is connected, an electromagnetic release is connected to the output, and the outputs of the power supply including a diode bridge, one diagonal of which is the input of the power supply and connected to the buses of the protected circuit, the other diagonal - to the first terminals of the ballast resistor and zener diode, the first and second conclusions to torogo are the outputs of the power supply and the second terminal of the resistor connected to the second terminal of the zener diode.
Величина сопротивления балластного резистора определяется напряжением Uп питания управляющего блока защиты, током потребления Iп и номинальным напряжением защищаемой цепи U. Ток потребления Iп складывается из токов потребления узлов управляющего блока защиты и тока через стабилитрон. Сумма токов потребления узлов в процессе работы устройства изменяется мало; диапазон допустимых минимального и максимального значений допустимых токов через стабилитрон невелик; следовательно, при постоянном значении величины сопротивления балластного резистора напряжение U защищаемой цепи может изменяться в очень небольшом диапазоне.The resistance value of the ballast resistor is determined by the supply voltage U p of the control unit of protection, the current consumption I p and the rated voltage of the protected circuit U. The current consumption I p is the sum of the current consumption of the nodes of the control unit of protection and current through the zener diode. The sum of the currents of consumption of nodes during the operation of the device varies little; the range of permissible minimum and maximum values of permissible currents through the zener diode is small; therefore, with a constant value of the resistance of the ballast resistor, the voltage U of the protected circuit can vary in a very small range.
Это является недостатком устройства, т.к. необходимость изменения сопротивления балластного резистора в зависимости от напряжения U приводит к определенным эксплуатационным неудобствам или к вариантам исполнения устройства защиты, что неудобно в производстве у изготовителя. This is a disadvantage of the device, because the need to change the resistance of the ballast resistor depending on the voltage U leads to certain operational inconveniences or to versions of the protection device, which is inconvenient in the manufacture of the manufacturer.
В реальной схеме устройства (10), описанной в (11), в соответствии с диапазоном возможных значений U балластное сопротивление состоит из нескольких резисторов, коммутируемых переключателем, что снижает надежность работы устройства. In the real circuit of the device (10) described in (11), in accordance with the range of possible values of U, the ballast resistance consists of several resistors switched by a switch, which reduces the reliability of the device.
Задача предлагаемого устройства - повышение надежности и удобства при изготовлении и эксплуатации. The objective of the proposed device is to increase reliability and convenience in the manufacture and operation.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройство токовой защиты для цепей постоянного тока, содержащее управляющий блок защиты, ко входу которого подключен выход измерительного элемента, к выходу - электромагнитный расцепитель, а к цепям питания - выходы блока питания, включающего в себя диодный мост, одна диагональ которого является входом блока питания и подключена к шинам защищаемой цепи, другая диагональ - к первым выводам резистора и стабилитрона, а первый и второй выводы стабилитрона являются выходами блока питания, дополнительно введены два транзистора и второй резистор, коллектор первого транзистора подключен к первому выводу первого резистора, база - ко второму выводу первого резистора и к коллектору второго транзистора, эмиттер первого транзистора соединен с базой второго транзистора и с первым выводом второго резистора, а эмиттер второго транзистора - со вторыми выводами второго резистора и стабилитрона. The solution to this problem is provided by the fact that the current protection device for DC circuits contains a control protection unit, the input of which is connected to the output of the measuring element, the output is an electromagnetic release, and to the power circuits are the outputs of the power supply unit, which includes a diode bridge, one diagonal of which is the input of the power supply and is connected to the buses of the circuit to be protected, the other diagonal is to the first terminals of the resistor and zener diode, and the first and second conclusions of the zener diode are outputs of the power supply, additionally introduced two transistors and a second resistor, the collector of the first transistor is connected to the first output of the first resistor, the base is connected to the second output of the first resistor and to the collector of the second transistor, the emitter of the first transistor is connected to the base of the second transistor and to the first output of the second resistor, and the emitter of the second transistor - with the second terminals of the second resistor and zener diode.
На чертеже приведена структурная схема устройства. Оно содержит управляющий блок защиты 1, ко входу которого подключен выход измерительного элемента 2, к выходу - электромагнитный расцепитель 3, к цепям питания - выходы блока питания 4, включающего в себя диодный мост 5, одна диагональ которого является входом блока питания 4 и подключена к шинам 6 защищаемой цепи, другая диагональ - к первым выводам резистора 7 и стабилитрона 8; первый и второй выводы стабилитрона 8 являются выходами блока питания 4, в который введены также первый транзистор 9, второй транзистор 10 и второй резистор 11. Коллектор первого транзистора 9 подключен к первому выводу первого резистора 7, база - ко второму выводу первого резистора 7 и к коллектору второго транзистора 10, эмиттер первого транзистора 9 соединен с базой второго транзистора 10 и с первым выводом второго резистора 11, а эмиттер второго транзистора 10 - со вторыми выводами второго резистора 11 и стабилитрона 8. The drawing shows a structural diagram of the device. It contains a control unit of protection 1, to the input of which the output of the measuring element 2 is connected, to the output is an electromagnetic release 3, to the power circuits are the outputs of the power supply 4, which includes a diode bridge 5, one diagonal of which is the input of the power supply 4 and is connected to tires 6 of the protected circuit, another diagonal - to the first conclusions of the resistor 7 and the zener diode 8; the first and second conclusions of the zener diode 8 are the outputs of the power supply 4, into which the first transistor 9, the second transistor 10 and the second resistor 11 are also introduced. The collector of the first transistor 9 is connected to the first output of the first resistor 7, the base to the second output of the first resistor 7 and to the collector of the second transistor 10, the emitter of the first transistor 9 is connected to the base of the second transistor 10 and to the first terminal of the second resistor 11, and the emitter of the second transistor 10 is connected to the second terminals of the second resistor 11 and zener diode 8.
При увеличении тока в защищаемой цепи 6 возрастает напряжение на выходе измерительного элемента 2; когда оно превысит заданную уставку, управляющий блок защиты 1 подает напряжение на электромагнитный расцепитель 3, который отключает выключатель 12. With increasing current in the protected circuit 6 increases the voltage at the output of the measuring element 2; when it exceeds the setpoint, the control unit 1 protects the electromagnetic release 3, which opens the switch 12.
Для определения допустимых значений напряжения U защищаемой цепи, при которых блок питания 4 нормально может функционировать, рассмотрим два предельных режима его работы:
U = Umin ,(1)
U = Umax .(2)
Для приведенной схемы блока питания справедливо равенство
U = Uкэ1 + Uбэ2 + Uп, (3)
где
Uкэ1 - напряжение между коллектором и эмиттером первого транзистора 9;
Uбэ2 - напряжение между базой и эмиттером второго транзистора 10.To determine the permissible voltage values U of the protected circuit, at which the power supply unit 4 can function normally, we consider two limiting modes of its operation:
U = U min , (1)
U = U max . (2)
For the given power supply circuit, the equality
U = U ke1 + U be2 + U p , (3)
Where
U ke1 - voltage between the collector and the emitter of the first transistor 9;
U BE2 - voltage between the base and emitter of the second transistor 10.
В режиме (1) транзистор 9 - насыщен, транзистор 10 - закрыт. При этом допустимо считать, что Uкэ1 = 0; Uбэ2 < 1B; тогда из (3) следует
Umin ≈ Uп .(4)
Для обеспечения закрытого состояния транзистора 10 сопротивление резистора 11 должно удовлетворять неравенству
R11 ≤ Uбэ2/Iп ≤ 1/Iп .(5)
Для обеспечения насыщенного состояния транзистора 10 должно удовлетворяться условие
где
R7, R11 - соответственно величина сопротивления резисторов 7, 11;
β - коэффициент усиления транзистора 9.In mode (1), transistor 9 is saturated, transistor 10 is closed. Moreover, it is permissible to assume that U ke1 = 0; U be2 <1B; then from (3) it follows
U min ≈ U p . (4)
To ensure the closed state of the transistor 10, the resistance of the resistor 11 must satisfy the inequality
R 11 ≤ U be2 / I p ≤ 1 / I p . (5)
To ensure the saturated state of the transistor 10, the condition must be satisfied
Where
R 7 , R 11 - respectively, the resistance value of the resistors 7, 11;
β is the gain of the transistor 9.
После несложных преобразований из (6) с некоторыми допущениями
В режиме (2) транзистор 9 закрыт по цепи коллектора, транзистор 10 - насыщен; при этом справедливо
U ≈ Iп • R7 + Uп. (8)
Из (8) и (7) наибольшее значение U:
Umax≈ (β+1)Umin .(9)
Как следует из (9), минимальное и максимальное значения напряжения U защищаемой цепи могут отличаться по крайней мере в 10 раз. Реально эти значения ограничиваются допустимыми токами и напряжениями транзисторов, но этого достаточно для обеспечения практических потребностей, т.к. для промышленных сетей постоянного тока применяются напряжения 110, 220 и 440В, а с учетом допустимых предельных значений от 0,8 до 1,1 номинального, т.е. от 88 до 484 В, или в 5,5 раза.After simple transformations from (6) with some assumptions
In mode (2), transistor 9 is closed along the collector circuit, transistor 10 is saturated; this is true
U ≈ I p • R 7 + U p . (eight)
From (8) and (7) the largest value of U:
U max ≈ (β + 1) U min . (9)
As follows from (9), the minimum and maximum voltage U of the protected circuit can differ by at least 10 times. In reality, these values are limited by the permissible currents and voltages of the transistors, but this is enough to ensure practical needs, because For industrial DC networks, voltages of 110, 220 and 440V are used, and taking into account the permissible limit values from 0.8 to 1.1 of the nominal, i.e. 88 to 484 V, or 5.5 times.
Таким образом, предлагаемое устройство устраняет необходимость коммутации балластных резисторов в зависимости от напряжения U защищаемой цепи, что повышает надежность и удобства при его производстве и эксплуатации. Thus, the proposed device eliminates the need for switching ballast resistors depending on the voltage U of the protected circuit, which increases the reliability and convenience in its production and operation.
Источники информации
1. А.С. СССР N 1064363, H 02 H 3/08, 1983.Sources of information
1. A.S. USSR N 1064363, H 02 H 3/08, 1983.
2. А.С. СССР N 1008839, H 02 H 3/08, 1985. 2. A.S. USSR N 1008839, H 02 H 3/08, 1985.
3. А.С. СССР N 1228178, H 02 H 3/08, 1986. 3. A.S. USSR N 1228178, H 02 H 3/08, 1986.
4. А.С. СССР N 1390685, H 02 H 3/08, 1988. 4. A.S. USSR N 1390685, H 02 H 3/08, 1988.
5. А.С. СССР N 1422284, H 02 H 3/08, 1988. 5. A.S. USSR N 1422284, H 02 H 3/08, 1988.
6. А.С. СССР N 1658269, H 02 H 3/08, 1991. 6. A.S. USSR N 1658269, H 02 H 3/08, 1991.
7. А.С. СССР N 1661895, H 02 H 3/08, 1991. 7. A.S. USSR N 1661895, H 02 H 3/08, 1991.
8. А.С. СССР N 1704212, H 02 H 3/08, 1992. 8. A.S. USSR N 1704212, H 02 H 3/08, 1992.
9. А.С. СССР N 1261039, H 02 H 3/08, 1986. 9. A.S. USSR N 1261039, H 02 H 3/08, 1986.
10. А.С. СССР N 160741, кл. 21с, 6850, МПК H 02, 1961. 10. A.S. USSR N 160741, class 21c, 6850, IPC H 02, 1961.
11. Блоки полупроводниковые серии БПР11 и БПР22 максимального расцепителя. Техническое описание ИГПН.656111004ТО. 11. Blocks semiconductor series BPR11 and BPR22 of the maximum release. Technical description IGPN.656111004TO.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116937A RU2124257C1 (en) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | Overcurrent protective device for dc circuits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116937A RU2124257C1 (en) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | Overcurrent protective device for dc circuits |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2124257C1 true RU2124257C1 (en) | 1998-12-27 |
| RU97116937A RU97116937A (en) | 1999-02-27 |
Family
ID=20197982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97116937A RU2124257C1 (en) | 1997-10-14 | 1997-10-14 | Overcurrent protective device for dc circuits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2124257C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755516C1 (en) * | 2018-06-13 | 2021-09-16 | Нр Электрик Ко., Лтд | Dc power grid system with several voltage levels, as well as method for controlling and protecting it |
-
1997
- 1997-10-14 RU RU97116937A patent/RU2124257C1/en active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755516C1 (en) * | 2018-06-13 | 2021-09-16 | Нр Электрик Ко., Лтд | Dc power grid system with several voltage levels, as well as method for controlling and protecting it |
| US11342744B2 (en) | 2018-06-13 | 2022-05-24 | Nr Electric Co., Ltd | Multi-voltage level direct current grid system and control protection method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4572992A (en) | Device for regulating ac current circuit | |
| EP1298778A3 (en) | Method and apparatus for maintaining a constant load current with line voltage in a switch mode power supply | |
| EP1569325A3 (en) | A motor starter device having reduced power consumption | |
| EP0740491A1 (en) | Bipolar power device having an integrated thermal protection for driving electric loads | |
| ATE245850T1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR AUTOMATICALLY SWITCHING THREE-PHASE VOLTAGE FOR ENERGY-SAVING TRANSFORMER | |
| SE9800131L (en) | Method for controlling a chopper driver and coupling device for carrying out the method | |
| EP1126610A3 (en) | Semiconductor active fuse operating at high supply voltage employing current oscillation | |
| EP0608974A2 (en) | Base current-control circuit of an output transistor | |
| RU2124257C1 (en) | Overcurrent protective device for dc circuits | |
| DE59602580D1 (en) | Circuit arrangement for limiting switching overvoltages on power semiconductor switches | |
| RU2138897C1 (en) | Power supply circuit | |
| RU96120766A (en) | POWER SUPPLY CIRCUIT FOR THE POWER SUPPLY | |
| KR200168172Y1 (en) | Solid state relay without power | |
| KR900013699A (en) | Power circuit | |
| DE59203395D1 (en) | Clocked converter with current limitation. | |
| SU1325446A2 (en) | Stabilizing power supply source | |
| SU868607A1 (en) | Device for registering network voltage loss duration | |
| RU2193226C2 (en) | Ac voltage regulator | |
| US20020075704A1 (en) | Shutdown circuit for a half-bridge converter | |
| SU1744748A1 (en) | Device for protection of load against current overload | |
| SU1272326A1 (en) | Secondary electric power supply unit | |
| SU1008722A1 (en) | Power supply device having current and minimum voltage value protection | |
| CA1284819C (en) | Converter circuit | |
| SU1410002A1 (en) | D.c. voltage stabilizer | |
| SU936195A1 (en) | Device for protecting power supply units |