МОДУЛЬ ЗАЩИТЫ

Область техники
Предлагаемая полезная модель относится к технике сетей электропитания, а более конкретно - к области защиты устройств (нагрузки) от перенапряжений, возникающих в сети питания.
Уровень техники
Из уровня техники широко известны устройства, предназначенные для защиты цепей нагрузки от скачков тока/напряжения, вследствие различных факторов, возникающих в сети питания бытовых или промышленных устройств.
Известные технические решения основаны либо на пассивном принципе работы (использование предохранителей), либо основаны на применении датчиков, контролирующих электрические параметры, поступающие на вход нагрузки и выдающие команду на отключение нагрузки в случае достижения значениями тока/напряжения критической величины.
Недостатком известных решений является низкая функциональность, поскольку в них не предусмотрена возможность автоматического восстановления подачи питания в случае возвращения электрических параметров сети питания к номинальным значениям.
Также в существующих решениях отсутствует возможность применения одного и того же устройства для защиты нагрузок, рассчитанных на разные условия применения (например, в сетях питания с различными параметрами напряжения).
Кроме того, в известных решениях не предусмотрена защита от ложных срабатываний, вызываемых небольшими изменениями электрических параметров сети питания.
Таким образом, задачей, на решение которой направлена предложенная полезная модель, является расширение функциональных возможностей модуля защиты электрических устройств, заключающееся в обеспечении возможности применения модуля защиты независимо от параметров сети питания с реализацией автоматического восстановления питания нагрузки и обеспечения защиты от ложных срабатываний.
В качестве наиболее близкого аналога предлагаемой полезной модели принято известное техническое решение - устройство (модуль) защиты от перенапряжений, содержащее входную цепь для подключения сети питания, выходную цепь для подключения нагрузки, диодный выпрямитель, узел коммутации (реле), раскрытое в патенте на полезную модель RU 18596 U1, 27.06.2001.
Известное решение имеет те же перечисленные выше недостатки, на преодоление которых направлено осуществление предложенной полезной модели.
Раскрытие полезной модели
Указанные выше недостатки уровня техники преодолеваются за счет того, что в известный модуль защиты, содержащий входную цепь для подключения сети питания, выходную цепь для подключения нагрузки, диодный выпрямитель, узел коммутации дополнительно введены источник опорного напряжения и узел анализа и управления, при этом диодный выпрямитель включен параллельно входной цепи модуля и электрически соединен с источником опорного напряжения и узлом анализа и управления таким образом, что выпрямленное постоянное напряжение поступает на вход источника (преобразователя) опорного напряжения и на первый вход узла анализа и управления, источник опорного напряжения выполнен с возможностью преобразования выпрямленного постоянного напряжения в стабильные неизменные постоянные опорные напряжения: опорное напряжение для включения режима защиты нагрузки и опорное напряжение для выключения режима защиты нагрузки, которые соответственно поступают на второй и третий входы узла анализа и управления, при этом узел анализа и управления выполнен с возможностью сравнения выпрямленного постоянного напряжения с опорным напряжением для включения режима защиты нагрузки и опорным напряжением для выключения режима защиты нагрузки и связан с узлом коммутации, при этом узел анализа и управления выполнен с возможностью подачи на узел коммутации сигнала для размыкания сети нагрузки в случае, если выпрямленное постоянное напряжение становится больше опорного напряжения для включения режима защиты нагрузки и сигнала для замыкания цепи нагрузки, в случае, если выпрямленное постоянное напряжение становится меньше опорного напряжения для выключения режима защиты нагрузки.
Далее приводится описание осуществления предложенной полезной модели, в котором раскрывается причинно-следственная связь существенных признаков полезной модели и указанного технического результата.
Осуществление полезной модели
В предпочтительном варианте осуществления использование предлагаемого устройства осуществляется путем включения в разрыв между питающей сетью переменного тока и защищаемой нагрузкой.
Таким образом, на входную цепь модуля подается напряжение сети питания, а выходная цепь устройства служит для подключения устройств (нагрузки), предназначенных для работы с соответствующей сетью питания. Переменное напряжение, поступающее на вход модуля, подается в выходную цепь модуля через устройство коммутации. При этом входное напряжение также выпрямляется диодным выпрямителем, включенным параллельно входной цепи модуля. Выпрямленное постоянное напряжение подается как на вход источника опорного напряжения, так и на первый вход узла анализа и управления.
Источник опорного напряжения преобразует выпрямленное постоянное напряжение в стабильные неизменные постоянные опорные напряжения: опорное напряжение для включения режима защиты нагрузки и опорное напряжение для выключения режима защиты нагрузки. При этом величина указанных опорных напряжений может быть заранее задана в зависимости от конкретных условий эксплуатации, в частности, от величины напряжения питающей сети, либо типа оборудования, используемого в качестве нагрузки.
Опорные напряжения из источника опорного напряжения поступают на соответствующие входы (второй и третий) узла анализа и управления. Следует отметить, что в рамках настоящей заявки указанные входы узла управления указаны лишь в качестве иллюстрации варианта реализации предложенной полезной модели. Для специалиста очевидно, что в зависимости от применяемой элементной базы для осуществления составных блоков предложенного решения функции указанных входов могут быть выполнены различным образом. В частности, в случае применения цифровых кодовых посылок для обозначения установленных величин пороговых напряжений, функции входов узла анализа и управления могут быть объединены, при этом источник опорного напряжения, узел анализа и управления и коммутирующее устройство могут быть выполнены с возможностью передачи и приема цифровой информации. Поэтому приведенный в материалах описания вариант осуществления представлен для наиболее простого понимания сущности предложенного решения.
Очевидно также, что перечисленные блоки предлагаемого устройства имеют электрическое соединение, в некоторых случаях описанное в материалах заявки на уровне функционального назначения и передачи сигналов, при этом указанные блоки в предпочтительном варианте выполняются размещенными в едином корпусе и соединенными известными из уровня техники методами.
Далее в узле анализа и управления выпрямленное постоянное напряжение сравнивается с опорным напряжением для включения режима защиты. При наступлении условия, когда выпрямленное постоянное напряжение становится больше опорного напряжения для включения режима защиты нагрузки, узел анализа и управления передает разрешающий или управляющий сигнал на узел коммутации. Узел коммутации размыкает цепь питания защищаемой нагрузки от сети переменного тока.
Узел анализа и управления переходит в режим ожидания и начинает сравнивать выпрямленное постоянное напряжение с опорным напряжением для выключения режима защиты нагрузки. При наступлении условия, когда выпрямленное постоянное напряжение становится меньше опорного напряжения для выключения режима защиты нагрузки, узел анализа и управления снимает разрешающий сигнал с узла коммутации или передает соответствующий управляющий сигнал. Узел коммутации замыкает цепь питания защищаемой нагрузки от сети переменного тока.
Например, для сети питания 220 В значения напряжения отключения нагрузки и напряжения подключения нагрузки могут быть установлены как 290Vac и 275Vac соответственно. При использовании модуля в сетях с другим напряжением указанные значения могут быть изменены.
В дополнительном варианте осуществления между значениями опорного напряжения для включения режима защиты нагрузки и опорного напряжения для выключения режима защиты нагрузки предусматривается гистерезис, который предотвращает ложные срабатывания из-за незначительных колебаний напряжения в сети питания переменного тока. Данная функция предпочтительно выполняется в узле анализа и управления.
Таким образом, функциональные возможности модуля защиты, преимущественно выполненного в едином корпусе, представляются существенно расширенными, поскольку он позволяет осуществлять эксплуатацию в автоматическом режиме независимо от условий питающей сети и питаемого оборудования.