Низковольтный многозазорный разрядник для защиты от перенапряжений

Низковольтный многозазорный разрядник для защиты от перенапряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - уменьшение разброса статистического напряжения срабатывания и повышение надежности защиты оборудования от перенапряжений. Элементы связи разрядника снабжены резисторами , шунтирующими конденсаторы. 1 ил.

4 союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕ СКИХ

Ре сттубли к (51)5 Н 01 Т 4/16

ГОСУДАРСТВЕ) й":.1Й KOMVITET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЛМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ (КНТ СССР. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4750767/07 (22) 25.08.89 (46) 07.01.92. Бюл. М 1 (71) Харьковский институт инженеров желеэнодорожпого транспорта им. С.М. Кирова (72) К.К. Намитоков. H.Ф. Котляренко, ПЯ. Золочевский, В.Ф Кустов. Г.Д. Родин, H.M. Беляев, Ю.Л. Масайтис, M,Ï. Лисовский и В.А. Кальтвасер (53) 621.316,933(088.8) (56) Патент Великобритании

1Ф 1257668. кл. Н 3 P. 1969.

Авторское свидетельство СССР

М 731506, кл. Н 01 Т 4/16. 1978.

Изобретение относится к технике защиты от перенапряжений, а более конкретно к разрядникал1 для защиты низковольтной аппаратуры, и может быть использовано в устройствах распределения электроэнергии, устройствах свяэл, устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики.

Известен многозазорный разрядник, содержащий цепь соединенных последовательно искровых промежутков.

Недостатком разрядника п рименительно к защите низковольтного оборудования. является высокое напряжение срабатывания, равное сумл1е напряжений пробоя всех, его искровых промежутков. которое может оказаться выше электрической прочности защищаемого оборудования.

Известен многоэазорный разрядник. в котором имеется цепь соединенных последовательно искроэых промежутков, точки соединения которых через элементы связи, состоящие иэ конденсаторов, соединенных последовательно с нглинейныл и э.-ементаЖ 1704208 А1 (54) НИЗКОВОЛЬ ГНЫЙ МНОГОЗАЗОРНЫЙ РАЗРЯДНИКДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — уменьшение разброса статистического напряжения срабатывания и повышение надежности защиты оборудования от перенапряжений.

Элементы связи разрядника снабжены резисторами, шунтирующими конденсаторы.

1 ил. ми, соединены с вывыдами разрядника. В качестве нелинейных элементов использованы диоды.

Недостатками разрядника являются зависимость напряжения срабатывания от полярности приложенного напряжения и большой разброс статического напряжения срабатывания.

Первый недостаток. вызванный различием величин прямого и обратного напряжений, необходимых для перевода диода иэ непроводящего состояния в проводящее. может быть устранен применением симметричных диодов (стабилитронов, ограничителей напряжения, ограничительных диодов) или заменой диодов варисторами.

Второй недостаток — большой разброс статического напряжения срабатывания— связан с наличием конденсаторов в цепях поджига искровых промежутков. При медленнол1 нарастании напряжения на разряднике пробой его искровых промежутков происходит неодновременно вследствие

170-12; >Ы рл >()0(а (ÿn; .".<. !I)."; I!роб<)я, i T0> и li це (l><х (iз (ж)1; 7 иск<»". (,", (Ifiot1< кс><> имс<от !

go ë у >0 <,,- 1 I с(\ >1 „ т к к) i О Гl»< L«(H LI б<);<» . <(i, -Oil!! >1,>с<-,, ; (<(0-,0РОВ, КО(<», !OЕ i<- .i ??(?? :> ° 0t", "<= (< Н:".".Е СVOPO- >

C f, i;O 4eI(31>L .С Н-3() (>:< ж<><<, а О ив И ОL1 п )эе оке статичсс<.ог»:(апрлж:нил пробоя раз»,>ника вс (д < t!->>.<. При мало;1 токе в

Цег)и t!cKPO(в с> (po(! f)l, >e. утке>д

П )ОТС .аНИС TÎ::с . (>О ИЛО Вой ив пи pe:<ря>ди(1 ка, с<) )î"-<(..;Oé L"з .:соединенных noc/:åäîâà- 1.) т(.л((<О L1(.> 1()о()ых ((;.С>(. е:.:QT vol., (1(:к 7>очено, l1> :. !:,,< ii1 !)з fio, tn ":"«t!! (ых искров . . про)10 ж «Ко;-,0>)У (а>Т < >, Т;3> < <1;ъ f1 и В >> Ь ПО с (3(3ЕII ЦС.. и:1 ис>джигз. в еc ) of .-.и и;.1е отся <>луктуаееии

T0Kç. 20

B0 сре) lл )>(le i;! < .;л тОка в цепи искРолосо П<РО)«Е«жУ i >;.а П )0>1СУО, LL!T (СТ P!> (1 >

3- -.р:),ä,r.о> 7С;<са)е; а в ц пи е- уменьщсние токэ t цепи !1скр.(ого и;,0<)е I угка и 25 гозрастание вну)ренн". 0 соирот ".ëoíèÿ после,;СТОЧi)ÈК» С ">!>:"! . . 0 O I«. IIP <,OНИЛ II 3

Уа> 0(! ГО МГНОВ(>с<ИЕ С)а><ОВИТС. 1 !!"" ".СТ<7)ОЧ

1(»<мд;л продолжения процесса дзль((ейше- 30

ГО пОДзс)г)л/(<7 ????(<?? : c".t??p 3 ?? ???? ??и

f)г)>"(> к(",Га искp .)(301 0 i)pо!.(еж >> Г .а, f3 pез",л ьта— те <е() 10v. в Gfl i ;,.(((гэ на t. .(7 Опение ирск)р=. <цаетсл, (то и()иводит к г:ог ñàíè!î 35 искра ого npofwe. ::)>)ка.

l1ooTnp«i,й иод киг погасшего промежУТКа t,0)<; Т ПРГ 1 Г «i)!1 ЛИШЬ ПРИ I< >ПРЛж(3Hi1i1 бол hш (1 ч "м на и рЯжenl10 пер вoГО поджига на вел,::i и / напряжс<л я,,;o кото- 10 рого с Галсл зар"-..-.Ii конден а)0р (3 этой

ЦЕП!) f ОД:КИГс! ИОС . ИОГас>7Н(.Я IICКРof30) иромс:,;;, тка.

Поскольку ио< r c«ili !" Од:!Ого 1(ли Не скольv.;К искровы ("„:: óòKO(I) ир;: L<:с(,c -15

i) 0 > ."«,((га р<1 ???????? .! !. ??> (<0>><. е т (iро из(i>i1 > и, а (10же и не произойти, < о возника(от рoçáðîсы стэ)и <сскс)<0 (" ()ряжения поджиг,) разряд)>Ила, i1";),)>1! 00, у рсээ)с)аботс)<<НОГО

1)нст<:) ут<7(1 ВН»<, .:- =/(КОРАВ ("() 1А"> !>13Л- 50

Ц<Л>(и l":t1L",Tot! рэ >, .,)I!(IKО РУ-2, >еfl.! поджига искровых f),;о((с:ку) ков ко< орого содср:>:эт Г7pL;cтор. со ;.". .eiи i)oc;li.до(i Э 1 С Л >, I! 0 С К 0 Н Д Е I < С а Г . Р: " 1. Р ñ) З >) Р 0 ". С Т >7 I 1Ч Е ск:(0;;! <1>элж<. .t(i! я c: зб() Г<л()с)); 500-12(; Б

"->;ч:и- > (. !."..-:)б> ".. с)7", ct;i>fî наfif>ч л, < L(>< s,o 1(>i)T<4.;". .Я l >з»>1>>(о-s;03 обеспечи)ь высо«,у<э с <е(<ень

>(> < 7 . 1 З! «(И > ) i)>>,,, >> » I ° I (>) >H Р наи!)Я)кении<, тэк KQK зл < руд><лет выбор р (< 3 Г) с(д н и к а д. < ч к э ж д «й к 0 H i. р е т (< 0 и (, (! i i I, и требует ири;.О< ения з><ец(1(<(ае >oi0 об()ру/ 0 <.3нил с э !< К1 » ич "c> 0(: и»очнос)!>(О боль

<3>ей, чем Ii 7L«U>0/Iû. )eå из возглож! ых з((ачений р:<зб i!Oa с а)иче кого напряжения срагатыв:. ни<я n"-зрлд <ика.

ЦЕЛЬ ИЗО<бр> ГЕН!.Л вЂ” ПОЕ<Ы(сцЕНИЕ НадвжНОСтИ Эа(>(« Ь< 060)-,„". -:-,-.. Л От ПсрЕнапрлже;<и-1 путем уменьшения диапазо .;. разброса сгатического напряжения срабатывс>нил раз1)лдника за с (ет ликвидс)ц(1и

Об/IаCТL1 Hа 1бО.IhШИX ЗH<7ЧЕI!(1. 1 ЭТОГО;,Ис-.flа зона, Поставле((нал цельдостигаетсл тем, что конденсаторы I) цепях свлз(< разрядника заill)>«< гированы резисторами.

Прсдлагае .:Ое устройство отличзетсл наличием в ц(плх свлзи разрядника резиCT0POÂ, l)3УН1(1РУ<ОЕЦИХ КОНДЕНСс7ТОРЫ.

3а счет е((ун)ирования конденсаторов и эле;.«ентах связи резисторами, в совокупноСТИ С ИЗВЕСТН (if .И llP(13) ot:сз>4(1>, ИСГ(ОЛЬЗОЬа ние предлагаемого разрядника позволяer у(,;енье(<(«ть д,аиазон разброса ста) ического ! эпряженич срабатыганил разрядника, ли;гидировав >>бласть наибол<- е(их зна (сн<ий э иго диапазона, и за счет этого пзвь.сить

) адзж! ость за(дить(оборудо )а«(ия OT перенапряжений.

На чсртсже ппедставле)>а злектричеСКая СХЕМа И )ЕД>><с)гаЕМОГО t; i(ОГОЗс)ЗОРНО>" О разрядника.

Разрядник содержит I oïü nocледог>ател)л<о соединенньгх искро(п (х иром<3«Kóòêoo

1--12 и эле(<енты 13-16 cf,лз(1, подкл(оченные одн;.«и f301 (30äàìè к точкам соединения искровых промежутков указанной цепи, а другими выводами — к крайним выводам цеи, 17 — 18, явлч)0<ц<(мся одновременно выводами разрядника. Элементы связи содержат нелинейные эле:!0!iThi 19, 20. 21 и

22, соедi!HOHHt.. последовательно с конденГа горами 23-26, которые ((I)>нтированы рез(,стора)<и 27-30.

В качест(.е нелинейных элементов 19-22 в разряднике могут бьиь использованы варисторы, симметри int.å стабилитроны, ограни (ительные диоды или ограничител(1

H7I) ð),)KåíL«s): (<есимме(pll (н((е попарно встреч)<о-пословно(<(.тельно вкл оченные лав(.нные диод i. ст7билигро(lы, ограни

)(аиряжс нил

В ка <ест(:>o itcêl)00(,IK «рок.;)<;у) voi) могут бi tl ü 1(с(70л(зо" э><ь! Г«30»ли!)л><<,><><(Iе p«)зP < j (! f l1i(!1.

Разрядник po,,1.

1704208

10

25

35

45

55

В нормальном режиме к выводам 17 и

18 приложено рабочее напряжение защищаемой цег1и, недостаточное для срабатывания разрядника.

При появлениях на выводах 17 и 18 перенапряжения оно прикладывается к цепи соединенных последовательно искровых промежутков 1 — 12 и подключенным к выводам 17 и 18 цепочкам. состоящим из искровых промежутков и элементов связи.

Первоначально перенапряжение прикладывается лишь к искровым промежуткам

1-3, 5 — 8. 10-12, а к промем<уткам 4 и 9 не прикладывается, так как последние зашунтированы элементами 13-14 и 15 — 16 связи.

Когда величина перенапряжения на разряднике станет больше, чем сумма напряжения перехода нелинейного элемента .из состояния с низкой проводимостью в состояние с высокой проводимостью и напряжения пробоя включенных с ним последовательно искровых промежутков, происходит лробой последних.

Вследствие технологического разброса параметров искровые промежутки имеют различное напряжение пробоя, а нелинейные элементы — различное напряжение перехода в проводящее состояние, До пробоя искровых промежутков напряжение от выводов разрядника 17 и 18 передается к промежуткам через нелинейные элементы

19 — 22 и цепочки из включенных параллельно конденсаторов 23 — 26 и резисторов 2730. При пробое искровых промежутков сопротивление их быстро падает и в цепи поджига возн1;кает скачок тока, который проходит преимущественно по незаряженному конденсатору, сопротивление которого в этом состоянии близко к нулю. По мере заряда конденсатора происходит перераспределение тока между конденсатором и резистором, в результате которого большая часть тока. необходимого для поддержания разряда в искровых промежутках, начинает протекать по резистору, а конденсатор заряжается до напряжения, равного величине падения напряжения на резисторе.

При флуктуациях тока тлеющего разряда в искровых промежутках конденсатор пропускает скачки тока при его увеличении, а резистор. включенный параллельно конденсатору, обеспечивает поддержание тока в искровых промежутках при его уменьшении и обеспе бывает разряд конденсатора при изменении распределения падений напряжения HB элементах цепи поджига, Qbl званных флук уац11ял« тока в искровых промежутках и колебаниями их сопротивления току тлеющего разряда.

Таким образом, включение резистора параллельно конденсатору исключает погасание искровых промежутков вследствие флуктуаций тока тлеющего разряда, а вместе с этим исключает и возможность повторного поджига этих же искровых промежутков при другом, более высоком напряжении на разряднике.

После пробоя промежутков 1-3, 5-8, 10-12 напряжение через промежутки 1 — 3 и

10-12, а также элементы 14 и 15 связи прикладывается к искровым промежуткам 4-9, вызывая их пробой, который приводит к полному срабатыванию разрядника и началу протекания тока по его рабочей цепи, состоящей иэ искровых промежутков 1-12.

По элементам связи протекают лишь незначительные токи утечки, ограниченные высоким сопротивлением варисторов. Исключение погасания искровых промежутков в процессе поджига разрядника и их повторного поджига при более высоком напряжении, приложенном к разряднику, приводит к уменьшению диапазона разброса статического напряжения срабатывания разрядника, причем ликвидируется область наибольших значений напряжения срабатывания разрядника.

Предлагаемый разрядник по сравнению с известным уменьшает разброс статического напряжения срабатывания разрядника, что позволяет обеспечить более надежную защиту оборудования от перенапряжений.

При проведении исследований установлено, что в результате введения в схему указанного разрядника РМ-2 резисторов, шунтирующих конденсаторы, диапазон разброса статического напряжения срабатывания разрядника сократился на 300 В и уложился в пределы 500-900 В. Важно, что отсечена верхняя часть диапазона, что позволяет повысить эффективность защиты оборудования от перенапряжений.

Использование предлагаемого многоэазорного разрядника на сети железных дорог повысит надежность защиты от перенапряжений оборудования автоматики и сократит количество повреждений аппаратуры перенапряжениями, эа счет чего сократится количество задержек поездов и ускорится доставка к местам назначения пассажиров и народнохозяйственных грузов.

Формула изобретения

Низковольтный л1ногозазорный разрядник для защиты от перенапряжений, содержащий цепь последовательно соединенных искровых промежутков и элементы связи, выполненные каждый в виде цепочки последовэтельпо соединс <ных нелинейного эле1704208

-// /

Составитель П. Золочевский

Редактор Н. Лазаренко Техред МА1оргентал Корректор Г. !Иевкун

Заказ 66 Тираж Подписное

ОНИ!лПИ осударственного комитета по изобретениям и о>крытиям прi ГК! !Т CCCf

113035, Москва. Ж-Зб. Раушская нзб., 4/5

Про;;зводстве пго-излательс пй комбинат "(!атент . г. ужгоопд, ул.гагарина !01

l!е; та и ki . денсатора и вклгоченг ые между про!лежуточными и соотее!стсу!ощими крайними выв д".,ми укаэаннМ цепи искровых промежутков, о т л и ч а го шийся тем, что. с целью у!. å÷üøâ ; я . броса статир

1

L ческого напряжения срабатывания и повн!!.ения надежности защиты оборудования 0Т перенапряжений, он снабжен резисторами, шунтиру!ощипали копденса. о5 ры в указанных элементах связи.

I

Г6 !