保护性负载关断装置。方案、说明

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无线电电子与电气工程百科全书 / 保护设备免受网络紧急运行、不间断电源的影响

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保护性负载关断装置用于控制单相电网中的电压，并在电压低于额定电压、电压升至额定电压以上以及网络中出现幅度为以下的电压浪涌时断开负载。超出限制。

负载剩余断路装置（UZON）由两级保护组成。第一级保护确保负载电压在指定限值（例如 ± 10%）内时连接到电源。如果电源电压超出下限或上限，负载将从网络上断开。随后的接通（当电源电压正常时）是有时间延迟的，可以快速调整。

对于电源电压频繁重复的峰值或下降（例如，风使电线短路），可能需要开启延迟。

第二级保护用于在标称电源电压显着下降或超过（1,5-2 倍或更多倍）的情况下断开负载和第一级。当电源电压具有对于第一级操作安全的值时，第二级将第一级连接到电源电压。第二级由原电池供电。

UZON的基础是专用集成电路（见图）；其中包含的块由点划线限制。所有 UZON 都可以以适配器的形式安装或内置到电源插头中。

（点击放大）

第一级保护包含以下块：

二次电源I，为UZON块供电；
上限阈值比较器 IV；
下阈值比较器 V；
控制逻辑（DD4-DD9）；
升压直流电压转换器VI；
示例性电压源VII；
计时器 VIII，提供必要的时间延迟；
光晶闸管键（VD10），提供负载连接。

第二级保护包含：上限阈值II的比较器；下阈值比较器III；控制逻辑（DD1-DD3）；电压指示器HL1；继电器 K1，将电源电压连接到第一级。

如果电源电压在要求的限制范围内（例如，± 10%），第一级保护将打开负载。下限和上限阈值可以严格设置（假设该器件是基于集成电路的），也可以在一定限度内调整（这种情况下，必须提供额外的引线用于连接调谐电阻，图中未示出））。高低限比较器 IV 和 V（以及 II 和 III）是基于单电源微功耗运算放大器的反相施密特触发器。如果输入电压（Vin）超过参考电压（Uref），则比较器的输出电压接近地电位。比较器的输入电压 (Uin) 取自电流传感器 T1，经过二极管电桥 VD4 整流并使用电容器 C2 滤波。

如果市电电压小于下阈值或大于上阈值，则激活上阈值IV（如果大于）或下阈值V（如果小于）的比较器。在任何这些情况下，元件 DD5 (2I-NOT) 的输出从 log.“0”切换到 log.“1”。我们假设控制逻辑电路是在CMOS元件上制作的（以降低功耗），因此，比较器的输出电压对应于log。

通过反相器DD6和DD7，正电压降将把D触发器DD9设置为单一状态。触发器DD0的反相输出端输入“9”，将关闭MOSFET VT2，控制光晶闸管VD10，负载将与网络断开。同时，触发器直接输出的log.“1”将使能定时器VIII，并开始计时时间间隔，其持续时间由时间常数t=R6C5决定；可以通过可变电阻R6进行调节。作为定时器，可以使用例如带有二进制计数器的方波发生器（需要提供电源接通时复位定时器的电路Upit1）。时间间隔倒计时结束后，计时器的输出处将出现一个记录脉冲“1”(Um)。如果在倒计时期间网络电压恢复正常，则该脉冲将通过元件DD8（在其第二个输入端，当市电电压正常时，将出现一个log.“1”）并重置触发 DD9 为零。晶体管VT2打开，光晶闸管VD10将负载连接到网络，触发器直接输出处的日志“0”的稳定电平将禁止定时器VIII的操作。

如果市电电压还没有恢复正常，则DD8元件的上输入端将记录“0”，并且复位脉冲不会到DD10触发器的输入端，而是到复位输入端（未示出）图中）的定时器，后者将开始计算新的时间间隔延迟。这将持续到网络电压恢复正常。 R5C4链在次级电源I开启时将DD9触发器设置为初始零状态，R4C3链不允许由干扰或浪涌引起的过短脉冲（其能量不会对负载造成危险）在主电源到触发输入。通过改变外部电容C3的电容量，可以改变器件的灵敏度。

当电源电压显着升高或降低时，不仅对负载来说是危险的，而且对次级电源I（以及整个第一级保护）来说也是危险的。为了保护负载和第一级，提供了第二级保护。第二级保护的基础是气体放电（或带有内置辅助元件的集成 LED）指示器，其中发光区域的长度与所施加的电压成正比。随着电源电压显着增加，发光柱到达VD2光电二极管的孔径，上限比较器重置为日志“0”，DD2（2I-NOT）元件的输出处出现日志“1” ，并且在反相器DD3的输出处出现日志“0”。 MOSFET VT1 闭合，继电器触点 K1 打开，断开第一级的电源电压。

第二级保护由升压转换器VI供电。参数稳定器 R3VD6 或原电池 G1 向其输入提供电压。去耦由二极管VD5和VD7执行。随着市电电压的强烈下降，下限比较器被设置为日志“1”，在反相器DD1的输出处出现日志“0”，在DD2元件的输出处出现日志“1”，并且反相器DD3的输出处出现日志“0”。继电器 K1 断开第一级的电源电压。这样，副电源I工作在轻量化模式，对其要求降低，以目前的技术水平，可以做得很小。通过沿着指示器主体移动光电二极管VD2和VD3，可以改变上限和下限比较器的操作阈值。链 R2C1 不将短脉冲传递到元件 DD3 的输出。

所述装置可用于保护对电源电压敏感的负载：冰箱、吸尘器、电视机等。

作者：V.I. 瓦西连科

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