ПЕРЕГРУЗОК ПО ТОКУ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам коммутации и может быть использована при разработке и изготовлении устройств плавного включения нагрузки в сеть или плавного включения энергии.

При использовании электрических реле для подключения электрооборудования (лампочки, электромотор и так далее) между контактами реле возникает искра. При больших нагрузках (высокая потребляемая мощность прибора, который подключается, особенно это касается пусковых токов), искра может окислять и оплавливать контакты и выдавать препятствия в сеть электропитания и даже сваривать контакты между собой.

Известны разные решения схемотехники источников вторичного электропитания, например: "Импульсный стабилизатор постоянного напряжения" (Патент Украины .4254292 А, МПК-7 G05F 1/56, бюл. JV°2, в 2003 г.); "Импульсный стабилизатор напряжения" (Патент Украины N264247 А, МПК-7 G05F 1/56, Н02М 3/335, Н02М 7/00, бюл. Jfe2, в 2004 г.).

Известен также "Преобразователь переменного напряжения в постоянную" (Патент Украины JV220830, МПК (201 1 ) Н02М 7/00, БВ- 10-97 г.). Устройство содержит входной выпрямитель, трансформатор со вторичной обмоткой, два силовых транзистора, исходный выпрямитель, емкостной фильтр и систему управления.

Недостатком известных устройств является невозможность использования их для реализации необходимого алгоритма работы заявляемого устройства.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сути и результату, который достигается, и выбранным за прототип, является устройством, которое реализует "Способ шунтирования индуктивности катушки искрогасительным контуром" (Электронный ресурс http://www.rza.org.ua/rele/read/Rele-toka~RT-40-i-RT- 140— rele-maksimalnogo- toka_10-6.html.), содержащее источник питания, потребитель электроэнергии и аппаратуру защиты. Для уменьшения новообразования на контактах в момент разрыва цепи применяют разные искусственные способы: шунтирование индуктивности разр1ваемой цепи (катушки реле) или шунтирования контактов реле, которые запирают эту цепь. В обоих случаях магнитная энергия индуктивности цепи тратится в основном не на искрение, а в шунтирующем устройства.

Недостатком известного устройства является невозможность использования его для реализации необходимого алгоритма работы заявляемого устройства.

Задачей изобретения является разработка новой системы защиты контактов реле и контроля перегрузок по току, что позволяет минимизировать коммутационные препятствия в цепях переменного тока, а также продлить срок службы реле (препятствуя возникновению искры, дуги и залипания контактов реле в момент их замыкания или размыкания).

Поставленная задача решается тем, что "Система защиты контактов реле и контроля перегрузок по току" содержит вход и выход для подключения в разрыв питания потребителя электроэнергии и включает схему защиты. В соответствии с изобретением, в схеме защиты использован симистор, установленный параллельное реле, а также схема управления симистором.

В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения, в цепь с симистором может устанавливаться элемент NTC для снижения пускового тока.

В соответствии с еще одним из вариантов реализации изобретения, в схему дополнительно установлен датчик тока цепи нагрузки, схема синхронизации (определение момента перехода напряжения через 0 и расчета точек ΝΙ .,.Νη), а также используется схема управления симистором с возможностью включения в произвольный момент (не только в точке нуля).

В соответствии с еще одним из вариантов реализации изобретения, в цепь нагрузки рекомендуется устанавливать термопредохранитель (для защиты от повышения температуры схемы, а также предохранитель для защиты от превышения тока).

Между существенными признаками заявляемого изобретения и техническим результатом, который достигается, существует следующая причинно-следственная связь.

Предложенная схема устраняет проблему возникновения искры, направляя пусковой ток через симистор. Таким образом, кратковременно, ток течет через симистор, и разница потенциалов на контактах реле снижается и составляет около 1 В. После этого реле защелкивается с минимальной искрой.

Для защиты от перегрузок по току предусмотрена схема пошагового увеличения напряжения на нагрузке. Симистор открывается в момент спада напряжения на синусоиде, первый раз незадолго до нулевой точки. Это происходит на каждой полуволне, как позитивной, так и негативной. Если сила тока не превышает допустимое значение, симистор открывается раньше и раньше (точки Nl-Nn), пока не наступит момент когда он открыт все время.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема системы защиты контактов реле и контроля перегрузок по току; на фиг.2 изображен График зависимости переменного напряжения от времени.

Рассмотрим детально основные элементы системы защиты контактов реле и контроля перегрузок по току. Система имеет вход и выход для подключения в разрыв питания потребителя электроэнергии и включает схему защиты, выполненную в виде симистора 5. В цепь с симистором 5, последовательно с ним и параллельно реле 4, дополнительно установлен элемент NTC 3. В системе установлены датчик тока 1 цепи нагрузки и схема синхронизации, 2 (определение момента перехода напряжения через 0 и расчета точек Nl...Nn), а также схема управления симистором 6, выполненная с возможностью включения в произвольный момент (не только в точке нуля). В цепь нагрзки системы дополнительно установлен термопредохранитель 7.

Система используется таким образом. При подаче управляющего сигнала на включение назгрузки, схема управления выполняет следующие действия (см. Фиг. 1):

- подает сигнал включения на симистор. Для улучшения характеристик устройства преимущественно использовать схему управления симистором с переключением "в нуле";

- с задержкой не менее 10 мс, после срабатывания симистора и прохождения основного пускового тока, схема управления подает сигнал на включение реле, при этом срабатывание реле происходит с низким потенциалом на контактах (около 1 В), что препятствует возникновению искры и залипанию контактов реле в момент их замыкания.

При подаче управляющего сигнала на В1ключение нагрузки схема управления выполняет следующие действия:

- подается сигнал на размыкание контактов реле, в момент размыкания основной ток начинает протекать через симистор, при этом на контактах реле не возникает высокий потенциал и не образуется электродуга;

- после размыкания контактов реле снимается управляющий сигнал с симистора и он отключается в момент перехода напряжения через точку нуля.

При использовании алгоритма плавного пуска и защиты от перегрузки включения нагрузки происходит таким образом:

- Сигнал на включение симистора подается в момент спада напряжения при приближении к точке нуля (точка N1). После открытия симистора управляющий сигнал снимается, при этом происходит измерение силы тока в цепи нагрузки. Если показания датчика тока превышают допустимый предел, алгоритм завершает работу ошибочно (обнаружено короткое замыкание или нагрузка превышает максимально допустимую), иначе импульс включения симистора сдвигается в более раннюю точку (N2, N3 ...), и алгоритм повторяется к полному открытию симистора. Таким образом, происходит постепенное (ступенчатое) повышение напряжения на нагрузке с измерением силы тока.

После полного открытия симистора и прохождения основного пускового тока схема управления подает сигнал на включение реле, при этом срабатывание реле происходит с низким потенциалом на контактах (около 1 В), что препятствует возникновению искры и залипания контактов реле в момент их замыкания.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет минимизировать коммутационные препятствия в цепях переменного тока, а также продлить срок службы реле (препятствуя возникновению искры, дуги и залипания контактов реле в момент их замыкания или размыкания).