RU2466487C1 - Защита от перегрузок устройства, понижающего напряжение - Google Patents
Защита от перегрузок устройства, понижающего напряжение Download PDFInfo
- Publication number
- RU2466487C1 RU2466487C1 RU2011128356/07A RU2011128356A RU2466487C1 RU 2466487 C1 RU2466487 C1 RU 2466487C1 RU 2011128356/07 A RU2011128356/07 A RU 2011128356/07A RU 2011128356 A RU2011128356 A RU 2011128356A RU 2466487 C1 RU2466487 C1 RU 2466487C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transformer
- load
- current
- power source
- fuse
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 2
- 206010062243 Shunt malfunction Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
- H01F27/40—Structural association with built-in electric component, e.g. fuse
- H01F27/402—Association of measuring or protective means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Protection Of Transformers (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для понижения напряжения электрического источника питания переменного тока для нагрузки с целью эффективного использования энергии. Техническим результатом является обеспечение системы, посредством которой трансформатор может быть шунтирован для исключения перегрева, предотвращения разрушения трансформатора и снижения потенциального риска пожара. Система для понижения напряжения электрического источника питания переменного тока для нагрузки с целью повышения эффективности энергии содержит трансформатор и преобразователь мощности, подключенный в цепь между электрическим источником переменного тока и нагрузкой, и шунтирующий переключатель S, который обеспечивает выключение трансформатора из цепи и который соединяет электрический источник питания с нагрузкой в случае постоянной перегрузки трансформатора. Система включает в себя средство (14) для измерения температуры трансформатора, средство (17) для измерения электрического тока в цепи и средство (15) управления, принимающее сигналы от датчиков (14, 17), и для управления шунтирующим переключателем S, для шунтирования трансформатора и обеспечения для него возможности его охлаждения. Плавкий предохранитель F2 и устройство (16) теплового размыкания подключены в цепь вторичной обмотки трансформатора как предохранительное средство для прерывания подачи питания в трансформатор в случае отказа в работе шунтирующего переключателя. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.
Description
Область техники
Данное изобретение относится к системе для понижения напряжения электрического источника питания переменного тока для нагрузки с целью эффективного использования энергии.
Предшествующий уровень техники
Как известно, понижение электрического напряжения, прикладываемого к нагрузке, снижает энергию, получаемую этой нагрузкой. Такая система включает в себя трансформатор. Однако в домашних или в малых коммерческих вариантах применения желательно свести к минимуму стоимость такого трансформатора для повышения эффективности потребления энергии при поддержании низкой базовой стоимости для системы в целом.
Известно, что средняя или базовая нагрузка в домашних или в малых коммерческих вариантах применения обычно очень низкая, но в ней возникают пики, когда нагрузка получает в течение коротких периодов времени высокие уровни тока. В таких вариантах применения желательно использовать трансформатор с номинальной непрерывной нагрузкой, соответствующей средней или базовой нагрузке объекта, но который может затем работать в пределах его тепловой номинальной нагрузки в условиях перегрузки в течение очень коротких периодов без чрезмерного перегрева обмоток трансформатора в такой степени, которая может привести к разрушению трансформатора. Кроме того, возникают случаи, когда нагрузка на объекте превышает как непрерывную номинальную нагрузку, так и кратковременную максимальную нагрузку трансформатора, и в этих обстоятельствах стоит задача обеспечить систему, чтобы все же использовать трансформатор с низкой стоимостью.
Краткое изложение существа изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение системы, посредством которой трансформатор может быть шунтирован для исключения перегрева.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить такую систему с предохранительным средством для предотвращения разрушения трансформатора и снижения потенциального риска пожара в случае неисправности шунта.
В соответствии с настоящим изобретением предусмотрена система для понижения напряжения электрического источника питания переменного тока для нагрузки с целью эффективного использования энергии, причем система содержит:
а) трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки в цепи между электрическим источником питания переменного тока и нагрузкой, и
b) шунтирующее средство, обеспечивающее отключение трансформатора от цепи для непосредственного подключения электрического источника питания к нагрузке в случае заранее определенной перегрузки трансформатора;
причем система отличается тем, что
c) шунтирующее средство содержит:
i) шунтирующий переключатель для отведения подаваемого питания непосредственно в нагрузку,
ii) средство для определения температуры трансформатора,
iii) средство для измерения электрического тока через нагрузку,
iv) средство управления для приема сигналов из средства определения температуры и из средства для измерения тока, предназначенное для управления шунтирующим переключателем при максимальном заранее определенном уровне одного из или обоих из температуры и тока; и тем, что данная система дополнительно содержит:
d) предохранительное средство для прерывания тока через вторичную обмотку трансформатора в случае отказа в работе шунтирующего переключателя при любом одном из заранее определенных максимальных уровней, причем предохранительное средство включает в себя:
i) устройство теплового размыкания, соединенное со вторичной обмоткой трансформатора и выполненное с возможностью прерывания соединения вторичной обмотки трансформатора с источником питания при заранее определенной повышенной температуре трансформатора после заранее определенного периода времени; и
ii) плавкий предохранитель, последовательно соединенный с источником питания и устройством теплового размыкания и выполненный с возможностью прерывания соединения вторичной обмотки трансформатора с источником питания при заранее определенном повышенном уровне тока ниже номинального значения максимального тока устройства теплового размыкания.
Электрический источник питания может быть подключен к вторичной обмотке трансформатора.
Можно предотвратить ложное прерывание тока плавким предохранителем с помощью средства измерения тока, которое выполнено с возможностью управлять через средство управления шунтирующим переключателем при уровне тока ниже номинального значения максимального тока плавкого предохранителя. Таким образом, в то время как плавкий предохранитель имеет более низкий номинал, чем максимально разрешенный ток в нагрузке, если система работает правильно, она будет изолирована от нагрузки во время пикового тока при нормальной работе шунтирующего переключателя. Она имеет такой более низкий номинал для защиты устройства теплового размыкания, которое предназначено для размыкания только при продолжительном возрастании высокой температуры вторичной обмотки, причем эта высокая температура не всегда может быть достигнута, несмотря на то, что номинальное значение максимального тока устройства размыкания будет превышено. Однако данная компоновка обеспечивает возможность использования плавкого предохранителя, номинал которого превышает нагрузку по току, что, в случае продолжительного режима, приведет к повышению температуры вторичной обмотки, в случае если шунтирующий переключатель не сработает, выше температуры размыкания устройства теплового размыкания. Таким образом, устройство теплового размыкания и плавкий предохранитель работают совместно друг с другом, защищая вторичную обмотку, в случае когда шунтирующий переключатель не сработает.
Термин "плавкий предохранитель", используемый здесь, включает в себя любой прерыватель цепи, который имеет такие же или аналогичные характеристики, как и у резистивного плавкого предохранителя, то есть такой, который срабатывает быстро при высоком токе перегрузки или, в конечном итоге, после продолжительного более низкого тока перегрузки.
Плавкий предохранитель источника питания может быть подключен между источником питания и нагрузкой и выполнен с возможностью защиты нагрузки в случае шунтирования трансформатора.
Преобразователь мощности может быть подключен между электрическим источником питания и первичной обмоткой трансформатора.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 изображает схему простого и известного устройства защиты трансформатора;
фиг.2 изображает схему улучшенного, но известного устройства защиты трансформатора;
фиг.3 изображает схему, представляющую использование трансформатора для регулирования напряжения;
фиг.4 изображает схему улучшенного устройства защиты трансформатора, в которое встроено управление температурой;
фиг.5 изображает схему дополнительно улучшенного устройства относительно фиг.4;
фиг.6 изображает диаграмму, представляющую тепловые характеристики трансформатора;
фиг.7 изображает диаграмму, аналогичную фиг.6, представляющую тепловые характеристики трансформатора с защитой плавким предохранителем по сравнению с данным примером;
фиг.8 аналогична фиг.7 в отношении другого заданного примера;
фиг.9 изображает схему устройства, обеспечивающего тепловую защиту трансформатора;
фиг.10 изображает диаграмму, представляющую ограничения такой тепловой защиты;
фиг.11 изображает схему трансформатора регулирования напряжения в цепи между электрическим источником питания и нагрузкой, включающую в себя вариант осуществления изобретения;
фиг.12 изображает диаграмму, иллюстрирующую характеристики защиты трансформатора в цепи по фиг.11; и
фиг.13 изображает диаграмму, представляющую комбинированную защиту трансформатора в цепи по фиг.11.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Трансформаторы, используемые для изменения величины напряжения в системе электропитания переменного тока, обычно выбираются, и они работают в пределах своей непрерывной номинальной мощности для предотвращения их перегрева и отказа, который может привести к риску пожара. В таких установках цепь обычно защищена от избыточного тока и короткого замыкания с помощью плавкого предохранителя 10 (фиг.1).
В некоторых случаях трансформаторы используют в цепях, работающих за пределами непрерывных номинальных значений, но в случае, когда рабочие режимы и условия окружающей среды известны. Во время работы за пределами непрерывных номинальных значений подразумевается, что трансформатор нагревается и продолжает нагреваться. Тепловое равновесие не может быть достигнуто в этих случаях, но отказ трансформатора не произойдет, если перегрузка не будет постоянной по времени до точки, когда температура приведет к отказу трансформатора. В этих случаях защита трансформатора осуществляется с помощью прерывателя цепи или плавкого предохранителя с характеристикой тепловой перегрузки и характеристикой короткого замыкания. Характеристики прерывателя цепи или плавкого предохранителя должны гарантировать прерывание подачи питания, до того как тепловой предел трансформатора будет превышен.
Если рабочий режим трансформатора или условия окружающей среды не могут быть определены и гарантированы, тогда трансформатор не может работать за пределами его непрерывного номинального значения без дополнительной тепловой защиты. В малых трансформаторах такая дополнительная тепловая защита часто воплощена как простой биметаллический прерыватель типа теплового размыкания (TCO, ТТР), который последовательно подключен с первичной обмоткой трансформатора, обычно с обмоткой с более низким током. В более крупных трансформаторах, работающих с большим током, такая дополнительная тепловая защита может быть достигнута с использованием теплового монитора, который дистанционно инициирует прерыватель цепи, установленный в источнике питания. Такая компоновка иллюстрируется на фиг.2, где устройство прерывателя типа теплового выключателя иллюстрируется позицией 11 и включено последовательно с плавким предохранителем 10 в цепи первичной обмотки трансформатора. В этом случае, если температура теплового выключателя достигнет температуры прерывания, тогда TCO прерывает подачу питания в первичную обмотку трансформатора.
В системе для понижения напряжения электрического источника питания переменного тока для нагрузки с целью эффективного использования энергии трансформатор используют для генерирования противофазного напряжения и применяют в преобразователе энергии для простого регулирования напряжения в цепи, как показано на фиг.3. В этой цепи электрический ток, подаваемый в нагрузку из источника VIN переменного тока, подают в нагрузку через вторичную обмотку Vs трансформатора. Преобразователь 12 мощности включен в цепь с первичной обмоткой Vp. Напряжение, вырабатываемое во вторичной обмотке Vs, пропорционально напряжению, подаваемому в первичную обмотку Vp, и вырабатываемое напряжение Vs известно как противофазное напряжение питания и поэтому вычитается из него. Электрическая нагрузка поэтому принимает напряжение VL, которое равно напряжению VIN питания минус величина вторичного напряжения Vs. Это дополнительно поясняется в следующем примере.
Предположим, что напряжение питания равно 250 В и используется трансформатор с соотношением витков 10:1, тогда напряжение на вторичной обмотке Vs составит 25 В. Преобразователь мощности можно использовать для изменения напряжения, подаваемого на первичную обмотку от 0 В до 250 В. Преимущество такой цепи состоит в том, что номинальная мощность преобразователя мощности и трансформатора может быть значительно меньше, чем номинальная мощность нагрузки. Фактическую номинальную мощность устанавливают по соотношению витков трансформатора, то есть для соотношения 10:1, номинальная мощность преобразователя мощности и трансформатора должна составлять только 10%. В цепи, показанной на фиг.3, защита от перегрузки и короткого замыкания достигается с помощью плавкого предохранителя F1.
Цепь регулирования напряжения, такая как показана на фиг.3, может использоваться в быту для повышения эффективности энергии. Режим нагрузки такого объекта должен показывать протяженные периоды очень низкой нагрузки с нечастыми случаями высоких пиковых нагрузок короткой длительности. В таком случае достигаемая пиковая нагрузка намного выше, чем средняя нагрузка на объекте. Предлагается, что такая цепь может быть рассчитана на среднюю нагрузку, потребляемую объектом, и выполнена с возможностью работы в условиях перегрузки в течение коротких периодов времени по время высоких пиков мощности. Такая цепь может включать в себя устройство шунтирования с тепловым управлением, которое обеспечивает шунтирования электроэнергии мимо цепи регулирования напряжения, если будет достигнут тепловой предел такой цепи. Такая система описана в патенте EP 1913454.
На фиг.4 схема включает в себя шунтирующий переключатель S с тепловым управлением. В этой схеме преобразователь 12 мощности и трансформатор 13 рассчитаны на среднюю нагрузку, ожидаемую в системе. Предусмотрен датчик 14 температуры, который постоянно или с перерывами измеряет температуру трансформатора. Сигнал подают из датчика 14 в электронное устройство 15 управления, которое при достижении определенной температуры выводит сигнал для замыкания переключателя S, подключая, таким образом, нагрузку непосредственно к источнику питания через плавкий предохранитель F1.
Хотя система, показанная на фиг.4, защищает трансформатор от чрезмерно высокой температуры, поддерживаемой в течение определенного периода времени, существует риск того, что шунтирующий переключатель S или любое другое, дистанционно управляемое устройство теплового размыкания может отказать, и при этом трансформатор не будет защищен и может достичь температуры, при которой произойдет его отказ и, возможно, возникнет риск пожара. Национальное или международное законодательство может определить такой риск как не приемлемый.
В такой системе плавкий предохранитель F1 не обеспечивает адекватную защиту для преобразователя мощности и трансформатора, поскольку он должен быть рассчитан на максимально возможную пиковую нагрузку, ожидаемую на данном объекте.
Рассмотрим теперь фиг.5, дополнительный плавкий предохранитель F2 может быть подключен последовательно с источником к трансформатору и имеет более низкий номинальный ток, чем у плавкого предохранителя F1. Действительно, плавкий предохранитель F2 может быть выбран с номинальным значением размыкания, равным постоянному номинальному значению трансформатора, и должен быть подключен последовательно со вторичной обмоткой для прерывания электрического тока, протекающего в нагрузку через трансформатор. Плавкий предохранитель, подключенный последовательно с первичной обмоткой, не будет прерывать электрический ток через вторичную обмотку. Однако нельзя выбирать плавкий предохранитель, который соответствует характеристикам трансформатора, поскольку эти характеристики изменяются в зависимости от условий нагрузки. Типичные тепловые характеристики трансформатора иллюстрируются на фиг.6, где непрерывное номинальное значение трансформатора при 10 А может поддерживаться бесконечно, но в области выше определенного тока выполняют шунтирование трансформатора через соответствующий период времени. Это лучше всего описано в следующих примерах.
Предположим, что окружающая температура составляет 20° C, трансформатор с постоянно установившейся температурой 60° C при максимальной нагрузке может иметь максимальную рабочую температуру 100° C в случае перегрузки. Если трансформатор проработал в отсутствие нагрузки в течение нескольких часов, температура трансформатора будет равна температуре окружающей среды, то есть 20° C. Предположим, что нагрузка, в два раза превышающая непрерывное номинальное значение трансформатора, будет приложена, и он нагреется со скоростью, определяемой его тепловой массой. При этом желательно, чтобы трансформатор работал при таких условиях перегрузки до тех пор, пока температура не увеличится от 80° C до 100° C. В нормальных условиях работы электронное средство 15 управления по фиг.4 детектирует температуру 100° C и замыкает шунтирующий переключатель S так, чтобы нагрузка на трансформаторе уменьшилась, обеспечивая для трансформатора возможность охладиться. В случае отказа обходного переключателя S плавкий предохранитель F2 защитит трансформатор от условий непрерывной перегрузки. Это иллюстрируется на фиг.7, где плавкий предохранитель F2 выбран для защиты от перегрузки до того, как будет превышен тепловой предел трансформатора. Например, плавкий предохранитель F2 сработает, скажем, при 30 А через 0,1 секунду или при 20 А после 100 секунд работы.
В другом примере трансформатор мог проработать при максимальной непрерывной нагрузке в течение нескольких часов, и температура трансформатора достигла 60° C. Если будет приложена нагрузка, в два раза превышающая непрерывное номинальное значение трансформатора, то трансформатор будет нагреваться со скоростью, диктуемой его тепловой массой, и будет работать в условиях перегрузки, пока его температура не повысится, в данном случае, от 40° C до 100° C. При нормальной работе электронное средство 15 управления детектирует температуру 100° C и замыкает шунтирующий переключатель S, и снова, после замыкания переключателя, нагрузка трансформатора отключается, и он может охладиться. Однако в таком случае трансформатор достигает 100° C за половину времени по сравнению с предыдущим примером из-за более высокой исходной температуры 60°C вместо окружающей температуры 20° C.
Это условие иллюстрируется на фиг.8, где показан период, превышающий 100 секунд, в течение которого плавкий предохранитель F2 не прерывает подачу питания и, таким образом, требуется плавкий предохранитель с более быстрой характеристикой срабатывания. Данный пример показывает, как простой плавкий предохранитель не может обеспечить тепловую защиту для трансформатора.
Рассмотрим теперь фиг.9, в качестве альтернативного способа защиты трансформатора, непосредственно подключенное устройство 16 теплового размыкания (TCO) может быть последовательно подключено к вторичной обмотке трансформатора и прерывает электрический ток, если температура трансформатора превышает заранее установленную температуру, которая может быть установлена более высокой, чем для нормального теплового управления шунтирующим переключателем S, но как температура, находящаяся в пределах безопасных ограничений.
Как описано выше со ссылкой на фиг.2, в трансформаторах обычно используется тепловая защита в виде устройства теплового размыкания (TCO), которое обычно подключено в цепи с первичной обмоткой. В случае трансформатора с соотношением витков 10:1 ток в первичной обмотке в десять раз меньше, чем ток вторичной обмотки. В цепи, показанной на фиг.3, для регулирования напряжения нельзя использовать TCO в первичной обмотке, поскольку в этом случае, если возникнет избыточная температура и TCO должно прервать подачу тока, то ток продолжит протекать из источника к нагрузке через вторичную обмотку. Это приводит к возникновению двух проблем, а именно, вторичная обмотка продолжит перегреваться и произойдет ее отказ, и ток во вторичной обмотке будет пытаться индуцировать ток в цепи первичной обмотки, в результате чего очень высокое напряжение будет индуцировано в первичной обмотке и приведет к пробою изоляции обмотки.
Решение состоит в соединении устройства 16 теплового размыкания в цепи вторичной обмоткой, как показано на фиг.9 таким образом, что TCO прерывает ток нагрузки, обеспечивая возможность охлаждения трансформатора.
Однако проблема с TCO состоит в том, что они ограничены по величине тока, с которым они могут работать при размыкании цепи, без введения сложных и дорогостоящих гасителей дуги или дистанционно управляемых элементов прерывания. Обычно это не составляет проблему, поскольку TCO, как правило, устанавливают в первичной обмотке с низким током, но представляет существенную проблему в цепи, где TCO должно быть подключено во вторичную обмотку с большим током.
TCO прямого действия, выполненное из простых биметаллических полос, непосредственно доступны для номинального значения приблизительно 45 А. Однако за пределами этого номинального значения требуется более сложное средство тепловой защиты, включающее в себя сложные гасители дуги или дистанционно управляемые контакторы, которые могут быть слишком громоздкими и дорогостоящими для практической цели и могут вводить дополнительные возможности отказа в цепь.
Как описано выше, полная цепь, включающая в себя нагрузку и тепловой размыкатель 16, защищена плавким предохранителем F1. При использовании для регулирования напряжения в быту характеристика F может обеспечивать возможность протекания нормальных токов и токов перезагрузки намного выше номинального значения TCO. Если TCO пытается сработать при уровне тока за пределами его номинала, тогда его размыкание может не произойти, что, таким образом, приведет к перегреву трансформатора. Если номинальное значение плавкого предохранителя F1 уменьшить до уровня, который защитит TCO, тогда пиковые токи нагрузки могут привести к "ненужному" прерыванию плавкого предохранителя. На фиг.10 иллюстрируются ограничения возможностей по току TCO. Оно адекватно работает при токе приблизительно 45 А в течение непрерывного периода в десять секунд, но может не сработать, если ток продолжает увеличиваться, поскольку его контакты могут привариться.
В соответствии с настоящим изобретением, решение упомянутых выше проблем, связанных с использованием плавких предохранителей, шунтирующих переключателей и устройств теплового прерывания состоит в том, чтобы предоставить комбинации защитных свойств, как показано в цепи по фиг.11. Таким образом, в этой цепи используются преимущества каждого защитного элемента и исключаются нежелательные и потенциально ложные характеристики размыкания отдельных элементов цепи. В этом случае, в цепи используется плавкий предохранитель F2 и TCO 16 в цепи вторичной обмотки трансформатора, датчик 14 температуры и электронное средство 15 управления, действующие вместе, для переключения шунтирующего переключателя S, датчик 17 измерения тока, который измеряет ток источника питания и также подключен к электронному средству 15 управления с целью, которая будет описана ниже, и, в конечном итоге, плавкий предохранитель F1 для защиты нагрузки в случае замыкания шунтирующего переключателя S.
На фиг.12 показаны комбинированные характеристики защиты трансформатора цепи по фиг.11. В области 1 на фиг.12 трансформатор работает в пределах его непрерывных рабочих возможностей, когда уровни нагрузки приводят к постоянному и ограниченному повышению температуры трансформатора. Областью 2a представлена допустимая область перегрузки трансформатора в течение ограниченного периода времени, и эта область связана с эффектом шунтирующего переключателя S с тепловым управлением. Таким образом, при определенной температуре и через определенный период времени датчик 14 температуры передает сигнал в электронное средство 15 управления на замыкание переключателя S и, таким образом, шунтируется преобразователь мощности и трансформатор путем соединения источника питания непосредственно с нагрузкой. В результате, трансформатор может охладиться.
В случае отказа замыкания переключателя S по некоторым причинам, трансформатор может безопасно работать в течение определенного периода в области, обозначенной 2b на фиг.2, то есть при более высокой температуре в течение того же предела времени, после чего TCO 16 размыкается для защиты трансформатора. Устройство теплового размыкания TCO имеет номинальное значение максимального непрерывного тока, выше которого плавкий предохранитель F2 будет снова прерывать подачу питания, для защиты трансформатора. Однако плавкий предохранитель F2 установлен на прерывание подачи энергии на уровне ниже максимального электрического тока TCO 16. При нормальной работе возможно возникновение очень больших пиков электрического тока, которые могут привести к перегоранию плавкого предохранителя F2 прежде, чем температура трансформатора достигнет уровня его теплового размыкания. Для предотвращения такого "ненужного" срабатывания плавкого предохранителя F2 введено второе управление шунтированием. Такое активируемое электрическим током управление шунтированием включает в себя датчик 17 тока, подключенный к электронному средству 15 управления, который срабатывает, замыкая переключатель S на уровне тока ниже максимального номинального значения для плавкого предохранителя F2.
Плавкий предохранитель F1 защищает нагрузку в условиях шунтирования трансформатора при замкнутом переключателе S.
На фиг.13 показана диаграмма работы схемы с фиг.11.
Нормальная область работы
В области А возможность непрерывной работы трансформатора достигается без перегрева. Область B, которая представляет область перегрузки, связана с работой теплового управления шунтирующего переключателя S или управления по ограничению тока, достигаемому при управлении переключателем S посредством датчика 17 считывания тока.
Ненормальная область работы
В области C, в случае отказа шунтирующего переключателя S, трансформатор может безопасно работать в этой области и может быть отключен в результате срабатывания плавкого предохранителя F2 или в результате разъединения последовательно подключенного TCO 16.
Неприемлемая область работы
В области D трансформатор перегревается и не может работать в этой области, где он защищен посредством активации последовательно подключенного TCO 16.
В области E трансформатор не может работать в этой области и защищен плавким предохранителем F2.
В области F, в случае когда уровень тока выходит за пределы номинального значения TCO 16, который, таким образом, становится ненадежным, трансформатор не будет работать в этой области в результате размыкания плавкого предохранителя F2.
В области G трансформатор перегревается, и его работа прекращается в результате размыкания плавкого предохранителя F2.
Таким образом, схема, показанная на фиг.11, обеспечивает общую защиту трансформатора, преимущественно, в результате срабатывания шунтирующего переключателя S, но при безотказной работе TCO 16 и плавкого предохранителя F2 при их соответствующих номиналах, и измерения тока в позиции 17.
Claims (5)
1. Система для понижения напряжения электрического источника питания переменного тока для нагрузки с целью эффективного использования энергии, содержащая:
a) трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки в цепи между электрическим источником питания переменного тока и нагрузкой, и
b) шунтирующее средство, обеспечивающее отключение трансформатора от цепи для непосредственного подключения электрического источника питания к нагрузке в случае заранее определенной перегрузки трансформатора;
отличающаяся тем, что
c) шунтирующее средство содержит:
шунтирующий переключатель для отведения подаваемого питания непосредственно в нагрузку,
средство для определения температуры трансформатора,
средство для измерения электрического тока через нагрузку,
средство управления для приема сигналов из средства определения температуры и из средства для измерения тока, предназначенное для управления шунтирующим переключателем при максимальном заранее определенном уровне одного из или обоих из температуры и тока;
причем система дополнительно содержит:
d) предохранительное средство для прерывания тока через вторичную обмотку трансформатора в случае отказа в работе шунтирующего переключателя при любом одном из заранее определенных максимальных уровней, причем предохранительное средство включает в себя
устройство теплового размыкания, соединенное со вторичной обмоткой трансформатора и выполненное с возможностью прерывания соединения вторичной обмотки трансформатора с источником питания при заранее определенной повышенной температуре трансформатора после заранее определенного периода времени; и
плавкий предохранитель, последовательно соединенный с источником питания и устройством теплового размыкания и выполненный с возможностью прерывания соединения вторичной обмотки трансформатора с источником питания при заранее определенном повышенном уровне тока ниже номинального значения максимального тока устройства теплового размыкания.
a) трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки в цепи между электрическим источником питания переменного тока и нагрузкой, и
b) шунтирующее средство, обеспечивающее отключение трансформатора от цепи для непосредственного подключения электрического источника питания к нагрузке в случае заранее определенной перегрузки трансформатора;
отличающаяся тем, что
c) шунтирующее средство содержит:
шунтирующий переключатель для отведения подаваемого питания непосредственно в нагрузку,
средство для определения температуры трансформатора,
средство для измерения электрического тока через нагрузку,
средство управления для приема сигналов из средства определения температуры и из средства для измерения тока, предназначенное для управления шунтирующим переключателем при максимальном заранее определенном уровне одного из или обоих из температуры и тока;
причем система дополнительно содержит:
d) предохранительное средство для прерывания тока через вторичную обмотку трансформатора в случае отказа в работе шунтирующего переключателя при любом одном из заранее определенных максимальных уровней, причем предохранительное средство включает в себя
устройство теплового размыкания, соединенное со вторичной обмоткой трансформатора и выполненное с возможностью прерывания соединения вторичной обмотки трансформатора с источником питания при заранее определенной повышенной температуре трансформатора после заранее определенного периода времени; и
плавкий предохранитель, последовательно соединенный с источником питания и устройством теплового размыкания и выполненный с возможностью прерывания соединения вторичной обмотки трансформатора с источником питания при заранее определенном повышенном уровне тока ниже номинального значения максимального тока устройства теплового размыкания.
2. Система по п.1, в которой электрический источник питания подключен к вторичной обмотке трансформатора.
3. Система по п.1, в которой плавкий предохранитель защищен от ложного срабатывания с помощью средства непрерывного измерения тока, которое выполнено с возможностью управления через средство управления шунтирующим переключателем при уровне тока ниже номинального значения максимального тока плавкого предохранителя.
4. Система по п.1, включающая в себя плавкий предохранитель источника питания, подключенный между источником питания и нагрузкой и выполненный с возможностью защиты нагрузки при шунтировании трансформатора.
5. Система по п.1, включающая в себя преобразователь мощности, подключенный между электрическим источником питания и первичной обмоткой трансформатора.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0822404.0 | 2008-12-09 | ||
| GB0822404A GB2466042B (en) | 2008-12-09 | 2008-12-09 | Voltage reduction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2466487C1 true RU2466487C1 (ru) | 2012-11-10 |
Family
ID=40289703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011128356/07A RU2466487C1 (ru) | 2008-12-09 | 2009-12-08 | Защита от перегрузок устройства, понижающего напряжение |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8692416B2 (ru) |
| EP (1) | EP2356728B1 (ru) |
| JP (1) | JP5165797B2 (ru) |
| CN (1) | CN102246373B (ru) |
| AU (1) | AU2009326199B2 (ru) |
| CA (1) | CA2744397C (ru) |
| CY (1) | CY1117341T1 (ru) |
| DK (1) | DK2356728T3 (ru) |
| ES (1) | ES2565187T3 (ru) |
| GB (1) | GB2466042B (ru) |
| HK (1) | HK1154707A1 (ru) |
| HR (1) | HRP20160245T1 (ru) |
| HU (1) | HUE027284T2 (ru) |
| IL (1) | IL212542A (ru) |
| NZ (1) | NZ593329A (ru) |
| PL (1) | PL2356728T3 (ru) |
| RU (1) | RU2466487C1 (ru) |
| SI (1) | SI2356728T1 (ru) |
| SM (1) | SMT201600093B (ru) |
| WO (1) | WO2010067104A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201102918B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225108U1 (ru) * | 2023-07-11 | 2024-04-15 | Михаил Юрьевич Гончаров | Схема компенсации защиты от превышения выходного тока и короткого замыкания источника вторичного электропитания |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104143814A (zh) * | 2013-05-10 | 2014-11-12 | 苏州普源精电科技有限公司 | 一种线性直流电源及测量装置 |
| GB201313774D0 (en) * | 2013-08-01 | 2013-09-18 | Vphase Smart Energy Ltd | Apparatus and method for voltage control |
| CN107342158A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-11-10 | 朱立仁 | 变压器及其自动保护方法 |
| CN107611929B (zh) * | 2017-08-17 | 2019-02-26 | 国家电网公司 | 一种高阻抗变压器旁路开关失灵判断和解决方法 |
| US10763055B2 (en) * | 2017-09-01 | 2020-09-01 | Te Connectivity Corporation | Pin configurable smart current sensor |
| CN109460099B (zh) * | 2018-12-21 | 2023-06-20 | 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 | 电气设备表面温升电流跟踪调整检验装置及检验方法 |
| CN111064164B (zh) * | 2019-11-12 | 2021-11-12 | 广东电网有限责任公司 | 一种双重保护箱式变电站 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1325444A1 (ru) * | 1986-02-27 | 1987-07-23 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Модуль" Винницкого Политехнического Института | Источник питани с комплексной защитой |
| US4951168A (en) * | 1989-05-19 | 1990-08-21 | Harrison Herman A | Transformers having overload protection |
| FR2662557A1 (fr) * | 1990-05-22 | 1991-11-29 | Thomson Brandt Armements | Convertisseur basse tension-haute tension. |
| RU2040850C1 (ru) * | 1993-07-20 | 1995-07-25 | Акционерное общество открытого типа "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" | Источник электропитания |
| GB2298326A (en) * | 1995-02-22 | 1996-08-28 | Alpha Tech Inc | Uninterruptible power supply with switch mode converter |
| RU30471U1 (ru) * | 2002-12-04 | 2003-06-27 | Федеральный научно-производственный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "ЭНЕРГИЯ" | Станция управления погружным электронасосом |
| JP2004304973A (ja) * | 2003-04-01 | 2004-10-28 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 無停電電源装置用変圧器の保護装置 |
| RU2245574C1 (ru) * | 2003-07-15 | 2005-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АТС-КОНВЕРС" | Стабилизатор переменного напряжения с защитой от перенапряжений |
| EP1913454A1 (en) * | 2005-08-10 | 2008-04-23 | Energetix Voltage Control Limited | A voltage regulation device |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0823633A (ja) * | 1994-07-07 | 1996-01-23 | Shikoku Electric Power Co Inc | 静止型電圧調整装置の開閉方法および開閉装置を有する静止型電圧調整装置 |
| JP2912996B2 (ja) * | 1996-03-29 | 1999-06-28 | 株式会社リムシス | 節電装置における制御回路 |
| US6087818A (en) * | 1999-02-13 | 2000-07-11 | Hughes; Robert C. | Recreational vehicle voltage booster |
| CN2369268Y (zh) * | 1999-05-12 | 2000-03-15 | 曾仁昌 | 交流电压稳压器 |
| FR2831342B1 (fr) * | 2001-10-22 | 2003-12-19 | Alstom | Systeme de protection d'un transformateur de distribution triphase a isolation dans un dielectrique liquide comportant un interrupteur sectionneur de phase |
| JP2006074947A (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源装置 |
| US20070109695A1 (en) * | 2005-11-15 | 2007-05-17 | Functional Devices, Inc. | Multiple UL class II secondary power sources |
| JP4802948B2 (ja) * | 2006-09-04 | 2011-10-26 | 株式会社デンソー | 負荷駆動制御装置 |
-
2008
- 2008-12-09 GB GB0822404A patent/GB2466042B/en active Active
-
2009
- 2009-12-08 ES ES09775264.6T patent/ES2565187T3/es active Active
- 2009-12-08 SI SI200931391A patent/SI2356728T1/sl unknown
- 2009-12-08 PL PL09775264T patent/PL2356728T3/pl unknown
- 2009-12-08 US US13/131,730 patent/US8692416B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-08 HU HUE09775264A patent/HUE027284T2/en unknown
- 2009-12-08 EP EP09775264.6A patent/EP2356728B1/en active Active
- 2009-12-08 AU AU2009326199A patent/AU2009326199B2/en not_active Ceased
- 2009-12-08 CN CN200980149453.8A patent/CN102246373B/zh active Active
- 2009-12-08 NZ NZ59332909A patent/NZ593329A/xx not_active IP Right Cessation
- 2009-12-08 JP JP2011539103A patent/JP5165797B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-08 WO PCT/GB2009/051661 patent/WO2010067104A1/en active Application Filing
- 2009-12-08 CA CA2744397A patent/CA2744397C/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-12-08 DK DK09775264.6T patent/DK2356728T3/en active
- 2009-12-08 RU RU2011128356/07A patent/RU2466487C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2011
- 2011-04-19 ZA ZA2011/02918A patent/ZA201102918B/en unknown
- 2011-04-28 IL IL212542A patent/IL212542A/en active IP Right Grant
- 2011-08-19 HK HK11108769.9A patent/HK1154707A1/zh not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-03-09 HR HRP20160245TT patent/HRP20160245T1/hr unknown
- 2016-03-16 CY CY20161100225T patent/CY1117341T1/el unknown
- 2016-03-31 SM SM201600093T patent/SMT201600093B/xx unknown
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1325444A1 (ru) * | 1986-02-27 | 1987-07-23 | Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро "Модуль" Винницкого Политехнического Института | Источник питани с комплексной защитой |
| US4951168A (en) * | 1989-05-19 | 1990-08-21 | Harrison Herman A | Transformers having overload protection |
| FR2662557A1 (fr) * | 1990-05-22 | 1991-11-29 | Thomson Brandt Armements | Convertisseur basse tension-haute tension. |
| RU2040850C1 (ru) * | 1993-07-20 | 1995-07-25 | Акционерное общество открытого типа "Ульяновское конструкторское бюро приборостроения" | Источник электропитания |
| GB2298326A (en) * | 1995-02-22 | 1996-08-28 | Alpha Tech Inc | Uninterruptible power supply with switch mode converter |
| RU30471U1 (ru) * | 2002-12-04 | 2003-06-27 | Федеральный научно-производственный центр закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "ЭНЕРГИЯ" | Станция управления погружным электронасосом |
| JP2004304973A (ja) * | 2003-04-01 | 2004-10-28 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 無停電電源装置用変圧器の保護装置 |
| RU2245574C1 (ru) * | 2003-07-15 | 2005-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АТС-КОНВЕРС" | Стабилизатор переменного напряжения с защитой от перенапряжений |
| EP1913454A1 (en) * | 2005-08-10 | 2008-04-23 | Energetix Voltage Control Limited | A voltage regulation device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU225108U1 (ru) * | 2023-07-11 | 2024-04-15 | Михаил Юрьевич Гончаров | Схема компенсации защиты от превышения выходного тока и короткого замыкания источника вторичного электропитания |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2009326199B2 (en) | 2015-12-03 |
| HUE027284T2 (en) | 2016-09-28 |
| US20110316351A1 (en) | 2011-12-29 |
| AU2009326199A1 (en) | 2011-06-30 |
| CN102246373B (zh) | 2014-12-17 |
| JP5165797B2 (ja) | 2013-03-21 |
| HK1154707A1 (zh) | 2012-04-27 |
| NZ593329A (en) | 2013-01-25 |
| EP2356728B1 (en) | 2016-01-06 |
| JP2012511887A (ja) | 2012-05-24 |
| SI2356728T1 (sl) | 2016-05-31 |
| CN102246373A (zh) | 2011-11-16 |
| HRP20160245T1 (hr) | 2016-04-22 |
| US8692416B2 (en) | 2014-04-08 |
| IL212542A (en) | 2014-12-31 |
| CY1117341T1 (el) | 2017-04-26 |
| GB2466042B (en) | 2013-07-31 |
| GB0822404D0 (en) | 2009-01-14 |
| CA2744397A1 (en) | 2010-06-17 |
| PL2356728T3 (pl) | 2016-07-29 |
| GB2466042A (en) | 2010-06-16 |
| CA2744397C (en) | 2016-04-05 |
| WO2010067104A1 (en) | 2010-06-17 |
| EP2356728A1 (en) | 2011-08-17 |
| IL212542A0 (en) | 2011-06-30 |
| DK2356728T3 (en) | 2016-03-21 |
| ZA201102918B (en) | 2011-12-28 |
| ES2565187T3 (es) | 2016-04-01 |
| SMT201600093B (it) | 2016-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2466487C1 (ru) | Защита от перегрузок устройства, понижающего напряжение | |
| RU2503110C2 (ru) | Система и способ защиты электрической цепи от тока перегрузки | |
| US10217592B2 (en) | Circuit breaker and method for operation thereof | |
| US7372678B2 (en) | Circuit interrupting device with automatic test | |
| EP1604440A1 (en) | Electronic circuit breaker | |
| EP0850505A1 (en) | Overcurrent protection circuit | |
| EP3271933B1 (en) | Electronic trip units powered by current transformers and circuit breakers comprising the same | |
| US8873205B2 (en) | Current limiter | |
| KR101622187B1 (ko) | 한류기 | |
| EP0995251B1 (en) | Solid state overload relay | |
| JP2009170338A (ja) | 低圧電力契約用遮断器 | |
| US20080054831A1 (en) | Current limiting DC motor starter circuit | |
| KR101301518B1 (ko) | 아크없는 개폐기 및 보호기능을 포함한 삼상 전동기용 기동 회로 | |
| US20210391705A1 (en) | Temperature control method for terminal connection | |
| Nath et al. | A fuzzy logic based overcurrent protection system for induction motor | |
| KR102669339B1 (ko) | Gis dc모터용 과부하 트립장치 | |
| TWI651607B (zh) | 電壓控制之裝置及方法 | |
| SU792405A1 (ru) | Устройство дл защитного отключени электроустановки | |
| RU2120151C1 (ru) | Автоматический выключатель с температурной защитой для электродвигателя | |
| RU19435U1 (ru) | Устройство для защиты потребителя от недопустимых значений (отклонений) напряжения в сетях переменного и постоянного тока | |
| AU2010100724A4 (en) | An electronic fault protection circuit | |
| Strobel | Equipment and Apparatus Circuit Protection | |
| JPH04262248A (ja) | コントロールセンタ | |
| KR20070084969A (ko) | 한류 특성을 갖는 모터 보호 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201209 |