УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОЗОНАТОРА ОТ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электронному коммутатору, а также к устройствам для защиты озонаторов от аварийных режимов.
Известно устройство «Электронный коммутатор цепи переменного тока» (Заяв. 95122004/09, от 20.12.1995 г.) содержащий запускающий ключ, выпрямительный мост, формирователь импульсов, интегратор и симистор. Данное устройство также содержит токоограничивающий первый резистор и предохранитель, а формирователь импульсов состоит из делителя напряжения, образованного вторым и третьим резисторами, и КМОП-инвертора, один полюс запускающего ключа соединен с одним полюсом источника переменного напряжения, другой полюс соединен с одним входом выпрямительного моста, второй вход которого соединен с другим полюсом источника переменного напряжения. Один выход моста соединен с общей шиной, другой - через делитель напряжения, образованный последовательно соединенными вторым и третьим резисторами, соединен с общей шиной. Точка соединения резисторов подключена к входу КМОП-инвертора, выход которого соединен с интегратором и через токоограничивающий первый резистор и предохранитель - с управляющим электродом симистора, включенного в электрическую цепь последовательно с нагрузкой. Электронный коммутатор, содержащий маломощный тиристор, выход формирователя импульсов соединен с управляющим электродом маломощного тиристора, анод которого соединен с источником питания, также содержит четвертый резистор, катод тиристора соединен через четвертый резистор с общей шиной и через токоограничивающий первый резистор и предохранитель - с управляющим электродом симистора. Электронный коммутатор содержит вместо запускающего ключа запускающую кнопку двухполюсного включения с первым и вторым полюсами с нормально разомкнутыми контактами, маломощный симистор и отключающую кнопку с нормально замкнутыми контактами. Один вход выпрямительного моста соединен через нормально разомкнутые контакты первого полюса запускающей кнопки и включенный параллельно этому полюсу маломощный симистор с одним полюсом источника переменного напряжения. Выход формирователя импульсов через нормально разомкнутые контакты второго полюса запускающей кнопки соединен с управляющим электродом маломощного тиристора, катод которого соединен через токоограничивающий первый резистор, предохранитель, нормально замкнутые контакты отключающей кнопки с управляющим электродом маломощного симистора и с управляющим электродом симистора, включенного в цепь последовательно с нагрузкой. Электронный коммутатор, из которого исключен маломощный симистор, содержит вместо запускающей кнопки двухполюсного включения запускающую кнопку однополюсного включения с нормально разомкнутыми контактами и диод. Один вход выпрямительного моста соединен через нормально разомкнутые контакты запускающей кнопки с одним полюсом источника переменного напряжения. Выход формирователя импульсов соединен с управляющим электродом маломощного тиристора, катод которого соединен с катодом диода и через первый резистор, нормально замкнутые контакты отключающей кнопки и предохранитель - с управляющим электродом симистора, анод диода соединен с выходом вспомогательного источника напряжения в блоке питания, блок питания является нагрузкой коммутируемой цепи переменного тока. Электронный коммутатор, в который вместо запускающей кнопки однополюсного включения введена запускающая кнопка двухполюсного включения с первым и вторым полюсами с нормально разомкнутыми контактами, в качестве источника питания содержит гальванический элемент. Один выход выпрямительного моста соединен через нормально разомкнутые контакты первого полюса запускающей кнопки с одним полюсом источника переменного напряжения, отрицательный полюс гальванического элемента соединен с общей шиной, а положительный полюс через нормально разомкнутые контакты второго полюса запускающей кнопки соединен с шиной питания формирователя импульсов и с анодом маломощного тиристора. Электронный коммутатор содержит первый логический элемент 2И и включает в себя D-триггер. Причем S- и R-входы триггера соединены с общей шиной. С-вход триггера, срабатывающий от положительного фронта импульса, соединен с выходом формирователя импульсов. Управляющий сигнал от внешнего источника поступает на один вход первого элемента 2И и на D-вход триггера. Единичный выход триггера соединен с другим входом первого логического элемента 2И, выход которого соединен с интегратором и через токоограничивающий первый резистор и предохранитель с управляющим электродом симистора, включенного в цепь переменного тока последовательно с нагрузкой. Электронный коммутатор, отличающийся тем, что управляющий сигнал от внешнего источника поступает на анод маломощного тиристора. Электронный коммутатор, содержащий первый логический элемент 2И, из коммутатора исключен управляющий сигнал от внешнего источника, кроме того он содержит блок управления. Блок управления образованный, например, первым одновибратором, вторым логическим элементом 2И и вторым одновибратором, пятым резистором и первым конденсатором, образующими времязадающую RC-цепь первого одновибратора, шестым резистором и вторым конденсатором, образующими времязадающую RC-цепь второго одновибратора. Причем один из элементов этой цепи, например шестой резистор, имеет переменную величину сопротивления. Прямой выход первого одновибратора, являющийся выходом блока управления, соединен с одним входом первого логического элемента 2И и с анодом маломощного тиристора. Катод маломощного тиристора соединен с другим входом первого логического элемента 2И, выход которого соединен с интегратором и через первый резистор и предохранитель - с управляющим электродом симистора. Инверсный выход первого одновибратора соединен с одним входом второго логического элемента 2И, с другим входом которого соединен выход формирователя импульсов. Выход второго элемента 2И соединен с входом второго одновибратора. Который запускается положительным фронтом импульса. Выход второго одновибратора соединен с входом первого одновибратора, запускаемым отрицательным фронтом импульса. Один полюс первого конденсатора соединен с С-входом первого одновибратора, другой - с RC-входом первого одновибратора и через пятый резистор с источником питания. Один полюс второго конденсатора соединен с С-входом второго одновибратора, другой - с RC-входом второго одновибратора и через шестой резистор с источником питания. Электронный коммутатор содержит пятый резистор, причем пятый резистор имеет переменную величину сопротивления, изменение величин сопротивлений пятого и шестого резисторов осуществляется одним регулятором, причем при увеличении/уменьшении величины сопротивления пятого резистора уменьшается/увеличивается сопротивление шестого резистора. Электронный коммутатор, включает в себя КМОП-инвертор, причем в КМОП-инверторе исток МОП-транзистора n-структуры соединен через седьмой резистор с общей шиной.
Существенным недостатком данного устройства является сложность конструкции.
За прототип принимаемся наиболее близкое по технической сущности к предлагаемой полезной модели устройство (Заяв. 95113710/07, от 29.05.1995 г.) электронный коммутатор для подключения/отключения нагрузки к сети переменного тока, содержащий электромагнитное реле и управляемый двусторонний полупроводниковый переключатель, например симистор соединенный параллельно с выключателем реле, и блок управления для управления реле и полупроводниковым переключателем так, что при подключении нагрузки к источнику энергии сначала включается полупроводниковый переключатель в нулевой точке напряжения переменного тока, а после задержки включается выключатель реле, а при отключении нагрузки от источника энергии сначала выключается выключатель реле, а после задержки отключается полупроводниковый переключатель в нулевой точке переменного тока, блок управления также содержит средство для отключения полупроводникового переключателя последовательно с включением выключателя реле при подключении нагрузки к источнику энергии и для включения полупроводникового переключателя перед отключением выключателя реле при отключении нагрузки от источника энергии, отличающийся тем, что блок управления содержит цепь, имеющую постоянную времени, предпочтительно цепочку резистор-емкость, источник опорного напряжения для формирования трех опорных напряжений и блок сравнения, имеющий три компаратора напряжений для сравнения управляющего напряжения поступающего через цепь, имеющую постоянную времени, с опорными напряжениями и для включения и выключения выключателя реле и полупроводникового переключателя в определенное время, при этом три компаратора напряжений блока сравнения подключены так, что первый и третий компараторы предназначены для управления полупроводниковым переключателем, а второй компаратор предназначен для управления реле. В электронном коммутаторе первый компаратор напряжений содержит полевой транзистор, пороговое напряжение которого используется в качестве первого опорного напряжения, с которым сравнивается управляющее напряжение цепи, имеющей постоянную времени, для включения полупроводникового переключателя при подключении нагрузки к источнику энергии и для отключения его при отключении нагрузки от источника энергии, при этом третий компаратор напряжений соединен последовательно с полевым транзистором перед ним для отключения полупроводникового переключателя после того, как нагрузка подключена к источнику энергии через выключатель реле, и для включения полупроводникового переключателя перед отключением выключателя реле и нагрузки си-источника энергии. Кроме того в электронном коммутаторе источник опорного напряжения содержит резисторную цепь для формирования второго и третьего опорных напряжений из заданного напряжения постоянного тока, блок управления содержит оптический ключ указывающий нулевой фазовый угол переменного тока для управления полупроводниковым переключателем.
Недостатком данного устройства являются недостаточное быстродействие.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции и повышение быстродействия устройства.
Для достижения поставленной задачи устройство защиты озонатора от аварийных режимов, содержащее, блок управления, полупроводниковый переключатель, электромагнитное реле, причем, блок управления соединен первым входом с первым выходом полупроводникового переключателя, а вторым входом блок управления подключен ко второму выходу полупроводникового переключателя, а третьим и четвертым входом подключен к двум входам трансформатора тока. Причем, первый выход блока управления соединен с первым входом полупроводникового переключателя, а вторым выходом, блок управления соединен со вторым входом полупроводникового переключателя. Далее первый выход полупроводникового переключателя соединен с первым выводом электромагнитного реле, причем вторым выводом электромагнитное реле соединено с первым проводом однофазной электрической сети. А второй выход полупроводникового переключателя соединяется со вторым проводом однофазной электрической сети. Кроме того, оба провода однофазной электрической сети подключаются посредством контактов электромагнитного реле к входам высоковольтного блока. Далее первый выход высоковольтного блока соединяется с посредством первичной обмотки трансформатора тока с первым выводом токоограничивающего резистора, а второй вывод токоограничивающего резистора соединен с первым выводом разрядного промежутка озонатора. Причем разрядный промежуток озонатора вторым выводом подключен ко второму выходу высоковольтного блока. Кроме того, параллельно токоограничивающему резистору подключен первым и вторым входом полупроводниковый переключатель.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами. На фиг.1 представлена функциональная схема устройства защиты озонатора от аварийных режимов.
Устройство защиты озонатора от аварийных режимов работы содержит (фиг.1) блок управления 1 соединенный первым входом с первым выходом полупроводникового переключателя 2, а вторым входом блок управления 1 подключен к второму выходу полупроводникового переключателя 2, а третьим и четвертым входом подключен к двум входам трансформатора тока 3. Причем, первый выход блока управления 1 соединен с первым входом полупроводникового переключателя 4, а вторым выходом, блок управления 1 соединен со вторым входом полупроводникового переключателя 4. Далее первый выход полупроводникового переключателя 4 соединен с первым выводом электромагнитного реле 5, причем вторым выводом электромагнитное реле 5 соединено с первым проводом однофазной электрической сети. А второй выход полупроводникового переключателя 4 соединяется со вторым проводом однофазной электрической сети. Кроме того, оба провода однофазной электрической сети подключаются посредством контактов электромагнитного реле 6 к входам высоковольтного блока 7. Далее первый выход высоковольтного блока 7 соединяется с посредством первичной обмотки трансформатора тока 3 с первым выводом токоограничивающего резистора 8, а второй вывод токоограничивающего резистора 8 соединен с первым выводом разрядного промежутка озонатора 9. Причем разрядный промежуток озонатора 9 вторым выводом подключен к второму выходу высоковольтного блока 7. Кроме того, параллельно токоограничивающему резистору 8 подключен первым и вторым входом полупроводниковый переключатель 2.
Устройство защиты озонатора от аварийных режимов работает следующим образом.
Блок управления 1, фиг.1, посредством трансформатора тока 3 измеряет амплитуду токов рабочей частоты, а также амплитуду токов ВЧ, в диапазоне 10-100 кГц. В случае превышения амплитудой тока рабочей частоты установленного порога, блок управления 1 перестает подавать ток на светодиод полупроводникового переключателя 4, что приводит к закрытию полупроводникового переключателя 2, тем самым, в цепь между высоковольтным блоком 7 и разрядным промежутком озонатора 9 включается токоограничивающий резистор 8, который ограничивает ток, протекающий по данной цепи до номинального значения.
В случае превышения амплитудой ВЧ тока установленного значения, блок управления 1, через установленную задержку по времени, необходимую для защиты от ложных срабатываний, перестает подавать ток на светодиод полупроводникового переключателя 2, что приводит к закрытию полупроводникового переключателя 2, тем самым, в цепь между высоковольтным блоком 7 и разрядным промежутком озонатора 9 включается токоограничивающий резистор 8, который ограничивает ток, протекающий по данной цепи до номинального значения.
Далее, с задержкой по времени, необходимой для завершения переходного процесса, блок управления 1 снова подает ток, на светодиод полупроводникового переключателя 2, что приводит к шунтированию токоограничивающего резистора 8, возвращая цепь в исходное состояние.
Если, после повторного включения, амплитуды тока рабочей частоты и/или ВЧ тока превышают установленные значения, то блок управления 1, без задержки, подает прямоугольный импульс тока, длительностью в одну секунду, на полупроводниковый переключатель 4, что вызывает подачу импульса переменного напряжения на катушку электромагнитного реле 5, в следствии чего, размыкаются контакты электромагнитного реле 6, тем самым устройство обесточивается.