Разрядник для защиты от перенапряжений цепей переменного тока

Разрядник для защиты от перенапряжений цепей переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение надежности защиты от перенапряжений путем повышения пропускной способности по току и снижение стоимости. Разрядник содержит две параллельные цепи, состоящие из искровых промежутков и встречно включенных рабочих диодов Последовательно с этими цепями включена катушка индуктивности. Рабочие диоды вместе с катушкой индуктивности шунтированы ограничителями перенапряжений. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я Н 02 Н 9/Об, Н 01 Т 4/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4449725/07 (22) 04.07.88 (46) 23.10.91. Бюл. 1Ф 39 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С, M. Кирова (72) Н. М. Беляев, Л. П. Животиков, П. П. 3олочевский, В. А. Кальтвасер, M. П, Лисовский, l0. Л. Масайтис, К. К. Намитоков и Э.Н. Фоминич (53) 621.316.933(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 202289, кл. Н 01 Т 4/10, 1963, Патент Швейцарии ЬЬ 389760, кл. 21 с 72, 1961.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технике защиты от перенапряжений, и может быть использовано в силовых и слаботочных цепях как низкого; так и высокого напряжения, Целью изобретения является повышение надежности защиты от перенапряжений путем повышения пропускной способности по току и снижение стоимости.

На фиг. 1 дана электрическая схема данного разрядника с катушкой индуктивности с ограничителями перенапряжений в виде варисторов; на фиг. 2 — то же, с ограничителями перенапряжений в виде встречно-последовательно включенных стабилитронов; на фиг. 3 — использование разрядника без катушки. Инду кт и в ности.

Все.эти электрические схемы раэ рядников предназначены для защиты от быстронарастающих перенапряжений, Разрядник содержит два встречно-параллельно включенных рабочих диода 1 и 2,,,!Й2,„, 1686589 А1 (54) РАЗРЯДНИК ДЛЯ ЗАЩИТЫ OT ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО

ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение надежности защиты от перенапряжений путем повышения пропускной способности по току и снижение стоимости. Разрядник содержит две параллельные цепи, состоящие из искровых промежутков и встречно включенных рабочих диодов. Последовательно с этими цепями включена катушка индуктивности. Рабочие диоды вместе с катушкой индуктивности шунтированы ограничителями перенапряжений. 3 ил, последовательно с которыми включены искровые промежутки 3 и 4. Последовательно с диодами включена катушка 5 индуктивности (фиг. 1 и 2), цепочки, образованные одним из диодов 1 или 2 и катушкой 5 индуктивности, шунтированы варисторами 6 и 7 (фиг. I) или двумя встречно-последовательно включенными стабилитронами, или ограничительными диодами 8 — 11 (фиг. 2).

Каждый из рабочих диодов 1 и 2 (фиг. 3) шунтирован цепочкой из конденсатора 12 или 13, соединенного последовательно со стабилитроном, или ограничительным диодом 14 или 15, который включен в соответствии с полярностями рабочих диодов 1 и 2.

Разрядник работает следующим образом, В нормальном режиме к выводам разрядника приложено рабочее напряжение защищаемой цепи, недостаточное для пробоя рабочих диодов 1 и 2 по обратной ветви вольт-амперной характеристики и для пробоя искровых промежутков 3 и 4, 1686589

При появлении перенапряжения. полярность которого совпадает с направлением проводимости одного из рабочих диодов, например диода 1, начинается одновременно развитие пробоя в искровых промежутках 3 и 4. К искровому промежутку

3 напряжение прикладывается через сопротивление прямой проводимости диода 1, э к искровому промежутку 4 — через сопротивление обратной проводимости диода 2, которое много меньше сопротивления утечки искрового промежутка 4.

Пробой искровых промежутков 3 и 4 происходит не через рабочие диоды 1 и 2, а через ограничители перенапряжений в качестве которых могут быть использованы варисторы 6 и 7 (фиг.1) или диоды 8-11 (фиг, 2), катушка 5 индуктивности задерживает нарастание тока в рабочих диодах 1 и 2. В случае пробоя первым того искрового промежутка, последовательно с которым рабочий диод включен в непроводящем направлении по отношению к полярности импульса перенапряжения, катушка 5 индуктивности, препятствуя нарастанию обратного тока в этом рабочем диоде. защитит его от повреждения в течение времени, необходимого для пробоя доугого искрового промежутка, В течение этого времени функции защиты будет выполнять цепочка из пробитого искрового промежутка и ограничителя перенапряжения, Ограничительные диоды и варисторы. используемые в ка:,естве ограничителей перенапряжения, ра"-считаны на кратковременную работу в режиме пропускания больших импульсов тока, на что не рассчитаны рабочие диоды.

Поэтому сравнительно дешевые ограничительные диоды и варисторы смогут без повреждений пропускать токи, вызванные перенапряжением в течение времени, необходимого для пробоя другого искрового промежутка, рабочий диод последовательно с которым включен в проводящем направлении по отношению к полярности импульса перенапряжения. а также в течение времени, необходимого для нарастания тока в катушке 5 индуктивности.

Таким образом, введение в схему разрядника недорогих элементов — катушки 5 индуктивности и ограничителей перенапряжения — позволяет существенно снизить его стоимость за счет снижения стоимости используемых в нем рабочих диодов..

Данный разрядник позволяет использовать в нем рабочие диоды с напряжением пробоя, лишь немного (на 20 — 307) превы" шающим статическое напряжение пробоя искровых промежутков, Достигается это эа

10 интервалу между пробоем искровых промежутков 3 и 4. Длительность этого интервала мала, она при быстро нарастающих перенапряжениях измеряется десятыми долями микросекунды, поэтому в варисторах 6 и 7 или ограничительных диодах 8 — 11, 14 и 15 выделяется незначительная энергия, что позволяет использовать в разряднике маломощные и дешевые варисторы или ограничительные диоды, а также конденсаторы небольшой емкости в схеме, приведенной на фиг, 3.

По сравнению с известным предлагаемый разрядник может быть выполнен на любые необходимые рабочие токи, вплоть до тока прямого удара молнии — 200 кА, Рабочие диоды в течение времени 10 мс допускают ток перегрузки в десятки килоампер. В течение времени разряда молнии, имеющего много меньшую длительность, они способны пропустить в несколько раз больший ток, Для создания разрядника на высокое рабочее напряжение необходимо лишь набрать диодные цепи на это напряжение и изменить напряжение пробоя искрового промежутка. Создание искровых промежутков на токи в сотни килоампер не представляет сложностей. Поэтому разрядник может быть изготовлен в меньших габаритах, с меньшей стоимостью и на больший ток по сравнению с известным.

Разрядник позволит также решить проблему обеспечения защиты от перенапряжений низковольтных устройств распределения электроэнергии, сопровождающие токи в которых могут достигать десятков и сотен килоампер.

Разрядник пригоден также для использования в слаботочных ниэковольтн ых цепях, питающих от маломощных источников, При этом очень важную роль начинают играть его малые габариты, связанные с отсутствием элементов, в которых рассеивается большая энергия, таких как рабочие нелинейные резисторы, что позволяет использовать разрядник в микроэлектронной технике.

55 счет введения в схему разрядника катушки индуктивности и ограничителей перенапряжения.

Вместо вэристоров 6 и 7 и ограничительных диодов 8 — 11 в варианте испольэования разрядника без катушки индуктивности (фиг, 3) могут быть использованы последовательные цепочки из конденсаторов 12 и 13 и ограничительных диодов .14 и 15, Варисторы или ограничительные диоды в схеме защиты рабочих диодов 1 и 2 работают лишь в течение времени, равного

1686589

ФигЗ

Составитель E. Ушакова

Редактор Л. Гратилло Техред М.Моргентал Корректор О, Кравцова

Заказ 3605 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород„ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Разрядник для защиты от перенапряжений цепей переменного тока, содержащий две параллельные цепи, каждая из которых 5 состоит из искрового промежутка и рабочего диода, в которых указанные рабочие диоды включены встречно друг к другу, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности защиты от пере- 10 напряжений путем повышения пропускной способности по току и снижения стоимости, он снабжен катушкой индуктивности, включенной последовательно с обоими указанными рабочими диодами ветвей, причем последовательные цепочки, образованные укаэанной катушкой индуктивности и рабочими диодами ветвей, шунтированы каждая соответствующим дополнительно введенным нелинейным ограничителем перенапряжения.