Схема защиты от перенапряжений и система источника питания

Схема защиты от перенапряжений и система источника питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к схеме защиты от перенапряжений и системе источника питания, в которой установлена схема защиты от перенапряжений.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Схемы защиты от перенапряжений, которые детектируют перенапряжение источника питания и прерывают подачу питания в нагрузку, стали целесообразными с коммерческой точки зрения. Например, патентные документы 1 и 2, приведенные ниже, раскрывают случай, где схема защиты от перенапряжений в цепях, использующих многофазный источник питания, установлена в кондиционере воздуха, включающем в себя компрессор.

Патентный документ 1: Выложенная патентная заявка Японии, № 161743-285928

Патентный документ 2: Выложенная патентная заявка Японии, № 11-218346

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако только компрессор может быть защищен технологиями, раскрытыми в патентных документах 1 и 2, приведенных выше, что приводит к проблеме, заключающейся в том, что другие составляющие компоненты (например, печатная плата управления и вентилятор, присоединенный к печатной плате) не могут быть защищены.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить технологию защиты множества составляющих компонентов в случае, когда детектировано перенапряжение.

Для решения вышеупомянутой задачи, первый вариант изобретения относится к схеме (10) защиты от перенапряжений, включающей в себя второе реле (140), передающее питание с источника (12) питания на первую схему (100) управления, управляющую возбуждением первого реле (14), при получении питания от источника питания, первое реле, передающее питание из источника питания в первую нагрузку (16); схему (22) детектирования перенапряжения, детектирующую перенапряжение источника питания; и блок (24) возбуждения реле, побуждающий второе реле выполнять операцию прерывания при детектировании перенапряжения.

Согласно второму варианту изобретения, в первом варианте изобретения, первое реле (14) включает в себя: катушку (14a) реле, предусмотренную в первой схеме (100) управления и питаемую через второе реле (140); и нормально разомкнутый контакт (14b) реле, помещенный между источником (12) питания и первой нагрузкой (16).

Согласно третьему варианту изобретения, в первом или втором вариантах изобретения, первая схема (100) управления имеет меньшую величину потребления мощности, чем первая нагрузка (16).

Четвертый вариант изобретения дополнительно включает в себя, во второму варианту изобретения, нормально разомкнутое четвертое реле (240), предусмотренное между источником (12) питания и второй схемой (200) управления, причем вторая схема управления управляет возбуждением нормально разомкнутого третьего реле (212), передающего питание из источника питания на вторую нагрузку (18), при получении питания от источника питания, при этом второе реле (140) и четвертое реле работают от общей катушки (140a) реле, а блок (24) возбуждения реле управляет подачей питания на эту катушку реле.

Пятый вариант изобретения дополнительно включает в себя, по любому из с первого по четвертый вариант изобретения, управляемый источник (26) питания, преобразующий напряжение и ток источника (12) питания в предопределенные состояния для подачи питания на схему (22) детектирования перенапряжения и блок (24) возбуждения реле.

Шестой вариант изобретения относится к системе источника питания, включающей в себя схему (10) защиты от перенапряжений согласно любому из с первого по пятый варианты изобретения, источник (12) питания, первое реле (14), и первую схему (100) управления.

Питание подается на первую нагрузку через первое реле, которое возбуждается под управлением первой схемы управления, а первая схема управления управляется подачей питания из источника питания. Поэтому, согласно первому варианту изобретения, подача питания не только на схему управления, но также и на первую нагрузку прерывается в результате размыкания второго реле при детектировании перенапряжения.

Согласно второму варианту изобретения, ток не протекает через катушку реле при операции прерывания второго реле, и, таким образом, контакт реле делается разомкнутым, и первое реле размыкается.

Для того чтобы защитить нагрузку, имеющую большую величину потребления мощности, требуется предусматривать большое реле соответственно величине потребления мощности, и отдельно требуется управляющее устройство для размыкания реле. Согласно третьему варианту изобретения, посредством прерывания подачи питания на схему управления, имеющую небольшую величину потребления мощности, также можно прерывать подачу питания на нагрузку, не используя управляющее устройство.

Согласно четвертому варианту изобретения, множество контактов реле приводятся в действие общей катушкой реле, которая содействует управлению нагрузкой.

Согласно пятому варианту изобретения, технические условия цели защиты у схемы защиты от перенапряжений имеют отличия от технических условий схемы детектирования перенапряжения и блока возбуждения реле. Поэтому, напряжения пробоя схемы детектирования перенапряжения и блока возбуждения реле, могут быть взяты меньшими, чем напряжение пробоя цели защиты, что обеспечивает снижение себестоимости.

Питание подается на первую нагрузку через первое реле, которое возбуждается под управлением первой схемы управления, а первая схема управления управляется подачей питания из источника питания. Поэтому, согласно шестому варианту изобретения, размыканием второго реле при детектировании перенапряжения можно прерывать подачу питания не только на схему управления, но также и на первую нагрузку.

Эти и другие цели, свойства, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из последующего подробного описания настоящего изобретения, в соединении с прилагаемыми чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1. показывает, в качестве примера, конфигурацию схемы защиты от перенапряжений, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2. показывает блок-схему последовательности операций способа, описывающую работу схемы защиты от перенапряжений;

Фиг.3. показывает, в качестве примера, конфигурацию схемы защиты от перенапряжений, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4. показывает блок-схему последовательности операций способа, описывающую работу схемы защиты от перенапряжений.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылкой на чертежи. Отметим, что на чертежах, в том числе, на Фиг.1, показаны только элементы, имеющие отношение к настоящему изобретению.

Первый вариант осуществления

Конфигурация схемы

На Фиг.1 показана, в качестве примера, конфигурация схемы 10 защиты от перенапряжений согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Схема 10 защиты от перенапряжений детектирует перенапряжение многофазного источника 12 питания трехфазной четырехпроводной системы для защиты компрессора 16, который является нагрузкой, питаемой многофазным источником 12 питания через первое реле 14.

Многофазный источник 12 питания также соединен со схемой 100 управления (эквивалентной «первой схеме управления»), имеющей меньшую величину потребления мощности по сравнению с компрессором 16, через второе реле 140, и схема 100 управления питается многофазным источником 12 питания для управления работой вентилятора 17, который является нагрузкой, присоединенной к схеме 100 управления.

Например, нормальное разомкнутое реле применяется в качестве первого реле 14, когда подачей питания на катушку 14a первого реле управляют для управления размыканием/замыканием контакта 14b первого реле. Более точно, катушка 14a первого реле установлена в схеме 100 управления. В случае, когда схема 100 управления запитана, контакт 14b первого реле передает питание через ключ Q, в силу чего питание подается из многофазного источника 12 питания на компрессор 16. В случае, когда подача питания на схему 100 управления прервана, контакт 14b первого реле разомкнут, в силу чего прервана подача питания из многофазного источника 12 питания на компрессор 16.

Отметим, что схема 102 детектирования противофазы, которая детектирует противофазу многофазного источника 12 питания, может быть установлена в схеме 100 управления и, в случае, когда схема 102 детектирования противофазы детектирует противофазу, ключ Q может быть разомкнут, так что подача питания на катушку 14a первого реле прерывается. Другими словами, традиционно применяемое реле подачи питания может применяться в качестве первого реле 14.

Здесь, в случае, когда большая величина тока приблизительно 100 А протекает через компрессор 16 (нагрузку), требуется большое реле для прерывания тока. Это происходит потому, что реле необходимо размыкать/замыкать контакт, соответствующий этой большой величине тока и, соответственно, большой ток требуется для возбуждения реле. Поэтому, для того чтобы защищать нагрузку от перенапряжения, дополнительно требуется устройство управления, предусмотренное для побуждения протекания тока для возбуждения реле, в добавление к блоку детектирования, который детектирует перенапряжение. Дополнительное оснащение таким устройством управления нежелательно с точки зрения снижения мощности, габаритов и себестоимости. Величина потребления мощности схемы 100 управления является меньшей, чем величина потребления мощности компрессора 16. Соответственно, когда подача питания на схему 100 управления прерывается в случае, когда схема 22 детектирования перенапряжения детектирует перенапряжение, можно косвенно прерывать подачу питания на компрессор 16 с помощью более простой конфигурации по сравнению со случаем, когда подача питания на компрессор 16 прерывается непосредственно. Это дает возможность снижения мощности, габаритов и себестоимости.

К схеме 22 детектирования перенапряжения, на стороне, более близкой к многофазному источнику 12 питания, чем первое реле 14, подключены линии 41a по 43a источника питания, ответвляющиеся от линий с 41 по 43 источника питания многофазного источника 12 питания, и нейтральная линия 44a, ответвляющаяся от нейтральной линии 44, при этом перенапряжение многофазного источника 12 питания детектируется посредством заранее определенной технологии. Отметим, что сама технология детектирования перенапряжения является широко известной технологией и, соответственно, ее подробное описание опущено.

Когда схема 22 детектирования перенапряжения детектирует перенапряжение, сигнал детектирования передается в блок 24 возбуждения реле. По приему сигнала детектирования, блок 24 возбуждения реле побуждает второе реле 140 выполнить операцию прерывания. Схема 22 детектирования перенапряжения и блок 24 возбуждения реле, например, работают на постоянном токе, и их рабочее напряжение имеет значение приблизительно от 5 В до 24 В. В противоположность этому, например, промышленный источник питания (переменного тока) применяется в многофазном источнике 12 питания, и его напряжение имеет значение приблизительно от 200 В до 400 В. Поэтому, управляемый источник 26 питания выполняет, например, преобразование AC/DC (переменного тока в постоянный ток) и деление напряжения для подачи питания на схему 22 детектирования перенапряжения и блок 24 возбуждения реле.

Например, нормальное разомкнутое реле также применяется в качестве второго реле 140, и это второе реле 140 управляет подачей питания на катушку 140a второго реле для управления размыканием/замыканием контакта 140b второго реле. Более точно, контакт 140b второго реле присоединен к линиям 41b и 43b источника питания, ответвляющимся от линий 41 и 43 источника питания, соответственно, и управляет состоянием проводимости/непроводимости между многофазным источником 12 питания и схемой 100 управления. Еще боле точно, блок 24 возбуждения реле запитывает катушку 140a второго реле, чтобы приводить контакт 140b второго реле в соединение с ним, в состоянии, когда схема 22 детектирования перенапряжения не детектирует перенапряжение, тем самым, сохраняя состояние проводимости между многофазным источником 12 питания и схемой 100 управления. С другой стороны, в состоянии, когда схема 22 детектирования перенапряжения детектирует перенапряжение, блок 24 возбуждения реле прерывает подачу питания на катушку 140a второго реле, чтобы побудить контакт 140b второго реле отсоединяться от него, тем самым, изменяя состояние проводимости между многофазным источником 12 питания и схемой 100 управления на состояние непроводимости.

Как описано выше, катушка 14a первого реле установлена в схеме 100 управления и, таким образом, когда подача питания на схему 100 управления прерывается, второе реле 140 выполняет операцию прерывания в случае, когда детектировано перенапряжение, так что первое реле 14 выполняет операцию прерывания. Соответственно прерывается подача питания на компрессор 16.

Работа схемы 10 защиты от перенапряжений

На Фиг.2 показана блок-схема последовательности операций способа, описывающая работу схемы 10 защиты от перенапряжений. Дано описание работы схемы 10 защиты от перенапряжений, которая имеет конфигурацию, описанную выше.

Когда многофазный источник 12 питания включается, запускается последовательность операций согласно блок-схеме последовательности операций способа по Фиг.2, при этом передачу питания на второе реле 140 продолжают (этап S12) до тех пор, пока схема 22 детектирования перенапряжения не задетектирует перенапряжение многофазного источника 12 питания (ветвь «Нет» от этапа S11).

Когда схема 22 детектирования перенапряжения детектирует перенапряжение (ветвь «Да» от этапа S11), блок 24 возбуждения реле побуждает размыкать второе реле 140 (этап S13), и, соответственно, первое реле 14 размыкают (этап S14). После того, последовательность операций возвращается на этап S11 для повторения последовательностей операций, когда многофазный источник 12 питания не выключен (ветвь «Нет» от этапа S15), а когда многофазный источник 12 питания выключают (ветвь «Да» от этапа S15), последовательность операций завершается (этап S15).

Второй вариант осуществления

Несмотря на то, что дано описание режима схемы 10 защиты от перенапряжений в случае, где многофазный источник 12 питания непосредственно подает питание только на компрессор, настоящее изобретение не ограничено этим. Далее дано описание режима схемы 10A защиты от перенапряжений в случае, где многофазный источник 12 питания подает питание на множество схем управления, и множество схем управления приводят в действие множество нагрузок, со ссылкой на чертежи.

На Фиг.3 показана принципиальная схема, показывающая, в качестве примера, конфигурацию схемы 10A защиты от перенапряжений согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Схема 10A защиты от перенапряжений подает питание на компрессор 16, компрессор 18 с обратным преобразователем и вентилятор 19 с обратным преобразователем, которые присоединены параллельно с многофазным источником 12 питания для работы. Отметим, что фильтр 13 помех может быть присоединен к линиям с 41 по 43 источника питания и нейтральной линии 44, которые выводятся из многофазного источника 12 питания, так что подается питание, из которого были удалены помехи.

Компрессор 18 с обратным преобразователем подключен к многофазному источнику 12 питания через первый обратный преобразователь 210, включающий в себя нормально разомкнутое третье реле 212, и первый обратный преобразователь 210 соединен с вентилятором 19 с обратным преобразователем через второй обратный преобразователь 220. Первый обратный преобразователь 210 и второй обратный преобразователь 220 составляют схему 200 обратного преобразователя (эквивалентную «второй схеме управления»).

Третье реле 212 соединено с линией 41 источника питания и нейтральной линией 44. Здесь, четвертое реле 240 помещено между линией 41 источника питания и реле 212 ограничения тока источника питания, и блок 24 возбуждения реле управляет состоянием проводимости/непроводимости. Более точно, нормально разомкнутое реле применяется в качестве четвертого реле 240, которое, как в первом реле 14, втором реле 140 и третьем реле 212, управляет подачей питания на катушку 140a второго реле для управления размыканием/замыканием контакта 240b четвертого реле. Отметим, что, несмотря на то, что контакт 140b второго реле и контакт 240b четвертого реле легко управляются при управлении их размыканием/замыканием посредством общей катушки реле (катушки 140a второго реле), размыканием/замыканием можно управлять по отдельности.

Работа схемы 10A защиты от перенапряжений

На Фиг.4 показана блок-схема последовательности операций способа, описывающая работу схемы 10A защиты от перенапряжений. Дано описание работы схемы 10A защиты от перенапряжений, имеющей конфигурацию, описанную выше.

Когда многофазный источник 12 питания включается, запускается последовательность операций согласно блок-схеме последовательности операций способа по Фиг.4, и передачу питания на второе реле 140 и четвертое реле 240 продолжают (этап S12), до тех пор, пока схема 22 детектирования перенапряжения не задетектирует перенапряжение многофазного источника 12 питания (ветвь «Нет» от этапа S21).

Когда схема 22 детектирования перенапряжения детектирует перенапряжение (ветвь «Да» от этапа S21), блок 24 возбуждения реле побуждает размыкать второе реле 140 и четвертое реле 240 (этапы S23 и S24), и соответственно, первое реле 14 и третье реле 212 размыкаются (этап S25). После этого, последовательность операций возвращается на этап S21, и последовательности операций повторяются, когда многофазный источник 12 питания не выключен (ветвь «Нет» от этапа S26), а когда многофазный источник 12 питания выключают (ветвь «Да» от этапа S26), последовательность операций завершают (этап S26).

Как описано выше, в настоящем изобретении, когда детектируют перенапряжение, нагрузка и блок управления предохраняются от повреждения, обусловленного перенапряжением, посредством прерывания подачи питания на блок управления (например, схему 100 управления), имеющий меньшую величину потребления мощности по сравнению с нагрузкой, а не непосредственным прерыванием подачи питания на нагрузку. Соответственно, защита множества составляющих элементов, и кроме того, защита устройства в целом, достигается прерыванием питания в один момент. Например, компрессор и схема управления, включенные в кондиционер воздуха, могут быть защищены прерыванием питания для схемы управления, приводящим к защите кондиционера воздуха в целом. Дополнительно, настоящее изобретение также применимо к устройству, включающему в себя нагрузку, имеющую большую величину потребления мощности, и к системе, полученной комбинированием этих устройств. Более того, настоящее изобретение может быть установлено независимо от того, является ли цель управления обратным преобразователем или необратным преобразователем.

Несмотря на то, что изобретение было подробно показано и описано, вышеизложенное описание по всем аспектам является иллюстративным и неограничивающим. Поэтому, понятно, что многочисленные модификации и варианты могут быть предложены, не выходя из объема изобретения.

1. Схема (10) защиты от перенапряжений, содержащая: второе реле (140), передающее питание из источника (12) питания на первую схему (100) управления, управляющую возбуждением первого реле (14), при получении питания от источника питания, первое реле, передающее питание из источника питания на первую нагрузку (16); схему (22) детектирования перенапряжения, детектирующую перенапряжение источника питания; и блок (24) возбуждения реле, побуждающий второе реле выполнять операцию прерывания при детектировании перенапряжения; причем первое реле (14) включает в себя: катушку (14a) реле, предусмотренную в первой схеме (100) управления и питаемую через второе реле (140); и нормально разомкнутый контакт (14b) реле, размещенный между источником (12) питания и первой нагрузкой (16); при этом первая схема (100) управления имеет меньшую величину потребления мощности, чем первая нагрузка (16).

2. Схема по п.1, дополнительно содержащая нормально разомкнутое четвертое реле (240), предусмотренное между источником (12) питания и второй схемой (200) управления, причем вторая схема управления управляет возбуждением нормально разомкнутого третьего реле (212), передающего питание из источника питания на вторую нагрузку (18), при получении питания от источника питания, при этом второе реле (140) и четвертое реле работают от общей катушки (140a) реле; и блок (24) возбуждения реле управляет подачей питания на упомянутую катушку реле.

3. Схема по п.1, дополнительно содержащая управляемый источник (26) питания, преобразующий напряжение и ток источника (12) питания в предопределенные состояния для подачи питания на схему (22) детектирования перенапряжения, и блок (24) возбуждения реле.

4. Система источника питания, содержащая: схему (10) защиты от перенапряжений по п.1; источник (12) питания; первое реле (14) и первую схему (100) управления.