SU548812A1 - Method to control mains voltage deviation - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано дл  обнаружени  момента отклонени  напр жени  сети от номинального значени , в частности оно может примен тьс  в вычислительной технике дл  сохранени  информации в пам ти электронной вычислительной машине (ЭВМ) при недопустимом снижении напр жени  питающей сети.The invention relates to the field of instrumentation technology and can be used to detect the moment when the network voltage deviates from the nominal value, in particular, it can be used in computer technology to store information in the memory of an electronic computer (computer) with an unacceptable decrease in the supply voltage. network.

Известен способ контрол  отклонени  напр жени  сети, основанный на контроле выходного напр жени  «а выпр мител х нагрузки 1. Недостатком этого способа  вл етс  запаздывание индицирующего сигнала относительно момента наступлени  аварийной ситуации в питающей сети.A known method of controlling the voltage deviation of the network is based on monitoring the output voltage of the rectifier load 1. The disadvantage of this method is the delay of the indicating signal relative to the time of the occurrence of an emergency situation in the supply network.

Известен способ 2 контрол  отклонени  напр жени  сети, заключающийс  в сравнении выпр мленного напр жени  с эталонным. Однако этот способ основан на определении момента практически полного пропадани  напр жени  питающей сети. Причем определение этого момента происходит за врем , не превышающее врем  полупериода кривой напр жени .A known method 2 for monitoring the voltage deviation of a network, which consists in comparing the rectified voltage with a reference voltage. However, this method is based on determining the moment of almost complete loss of the supply voltage. Moreover, the determination of this moment occurs in a time not exceeding the half-time of the voltage curve.

Таким образом, при этом способе необходимы большие затраты времени дл  обнаружени  отклонени  сети.Thus, with this method, a large amount of time is required to detect network deviation.

Цель изобретени  - сокращение времени обнаружени  отклонени  напр жени  сети.The purpose of the invention is to reduce the time of detection of network voltage deviations.

Это дости1гаетс  тем, что напр жение сети выпр мл ют с числом тактов, большим числа тактов выпр млени  на выпр мител х нагрузки , стабилизируют на максимально возмол ном уровне, после чего провод т сравнение.This is achieved by the fact that the mains voltage is rectified with a number of cycles, a large number of rectification cycles on the rectifying load, stabilized at the maximum possible level, after which a comparison is made.

Основой способа  вл етс  выбор наиболее эффективного принципа выпр млени  напр жени  сети.The basis of the method is the selection of the most efficient principle of voltage network rectification.

При трехфазной питающей сети и трехфазных выпр мител х нагрузки недопустимо в устройствах, реализующих данный способ, использовать однофазное выпр мление, которое об зательно требует применени  сглаживающих фильтров, что приводит к медленной реакции на аварийное отклонение напр жени  сети.With a three-phase mains supply and three-phase rectifying loads, it is unacceptable for devices implementing this method to use single-phase rectification, which necessarily requires the use of smoothing filters, which leads to a slow response to an emergency deviation of the network voltage.

Рассмотрим следующий пример.Consider the following example.

Пусть имеетс  источник питани  с выходным напр жением в и током / нагрузки 60 а. Определим величину емкости конденсатора выходного фильтра, обеспечивающую снижение выходного наир жени  на 10% от номинального за врем  мсек.Suppose there is a power source with an output voltage of c and a current / load of 60 a. Let us determine the value of the capacitance of the output filter capacitor, which ensures a decrease in the output pressure by 10% of the nominal value in ms.

ОчевидноObviously

-3-3

60-10-10 60-10-10

1,2 ф, о,ш 0,1-5 1.2 f, o, sh 0.1-5

что практически не представл етс  реальщ 1м 30 дл  выполнени .which is hardly any real 1m 30 to perform.

Из приведенного примера видно, что основное направление в обеснечении сохранности информации в ЭВМ при аварийном снижении либо пропадании напр жени  питающей сети должно состо ть -не в увеличении времени, в течение которого сохран етс  в допустимых пределах выходное напр жение источника питани , а в максимальном сокращении времени реакции при заданном минимальном времени сохранени  выходных напр жений источникой питани  в допустимых пределах.It can be seen from the above example that the main direction in depleting information integrity in a computer in case of an emergency decrease or loss of the supply voltage should not consist in increasing the time during which the output voltage of the power supply is kept within acceptable limits, but in the maximum reduction reaction time at a given minimum time for maintaining the output voltages of the power source within acceptable limits.

Приведенный пример показывает неэффективность применени  однофазных выпр мителей со сглал нвающими фильтрами дл  источников питани  с .низкими уровн ми выходного напр л :епи  и большими токами нагрузки. Действительно, фильтр должен обеспечивать сглаживание выпр мленного напр жени  в течение нескольких полутактов, т. е. на врем  10 мсек и более, что в случае больших токов и малых уровней напр жени  требует неоправданно больших величин емкостей фильтра.This example shows the inefficiency of using single-phase rectifiers with smoothing filters for power supplies with low output levels: voltage and high load currents. Indeed, the filter must provide smoothing of the rectified voltage over several half-cycles, i.e., for a time of 10 ms or more, which in the case of high currents and low voltage levels requires unreasonably large values of filter capacitances.

Дл  источников питани  с повышенными напр жени ми и сравнительно небольшими величинами токов нагрузки, где применение однофазных выпр мителей технически оправдано , их сглаживающие фильтры  вл ютс  достаточно эффективным средством дл  поддержани  выходного напр жени  источников питани  на заданном уровне в течение определенного времени при аварийном снижении или пропадании напр жени  питающей сети.For power supplies with increased voltages and relatively small load currents, where the use of single-phase rectifiers is technically justified, their smoothing filters are sufficiently effective to maintain the output voltage of the power supplies at a predetermined level for a certain time during an emergency decline or loss. mains voltage.

Одно из основных средств в решении данной задачи выбор оптимальной схемы выпр мител  контрольного устройства.One of the main means in solving this problem is the choice of the optimal control device rectifier circuit.

Прежде всего, число тактов выпр млени  должно быть таким, чтобы исключить необходимость фильтра после выпр мител , который замедл ет формирование аварийного сигнала. Выпр митель должен быть трехфазным. Следует отметить, что источники с однофазными выпр мител ми по принципу своей работы требуют весьма инерционных сглаживающих фильтров выпр мленного напр жени .First of all, the number of rectification cycles must be such as to eliminate the need for a filter after rectifier, which slows down the generation of an alarm. The rectifier must be three phase. It should be noted that sources with single-phase rectifiers according to the principle of their operation require very inertial smoothing filters of rectified voltage.

Таким образом, при устройстве контрол  с трехфазным выпр мителем и однофазных источниках питани  ЭВМ своевременность обнаружени  отклонени  напр жени  достигаетс , главным образом, за счет «запоминани  напр жени  питающей сети с помощью фильтра однофазного выпр мител  источника питани .Thus, with a three-phase rectifier control unit and a single-phase computer power supply, timeliness of voltage deviation detection is achieved mainly due to "memorizing the supply voltage using a single-phase power supply rectifier filter.

При анализе эффективности использовани  различных вариантов многофазного выпр млени  без сглаживающих фильтров следует исходить из величины расчетного времени реакции схемы выпр млени  на различные аварийные режимы питающей сети. Под расчетным временем реакции понимаетс  максимальна  величина интервала времени между моментом наступлени  аварийного режима питающей сети, в частности снижени  или пропадани  одной или нескольких фаз питающего напр жени , и моментом, когда крива  выходного напр л :ени  выпр мител  начинает отличатьс  от кривой, соответствующей неаварийному состо нию питающей сети. Анализ показывает , что расчетное врем  определ етс  следующим образом:When analyzing the effectiveness of using different variants of multiphase rectifying without smoothing filters, one should proceed from the value of the estimated response time of the rectifying circuit to different emergency modes of the supply network. The estimated response time is understood as the maximum time interval between the onset of the emergency mode of the supply network, in particular, the reduction or loss of one or several phases of the supply voltage, and the moment when the output curve curve: the rectifier starts to differ from the curve corresponding to the non-emergency state power network. The analysis shows that the estimated time is determined as follows:

4/four/

О,ABOUT,

..

/п/P

где fn - частота пульсации выпр мленного напр жени ;where fn is the ripple frequency of the rectified voltage;

/ - число фаз, одновременно используемых при формировании кривой выходного напр жени ;/ is the number of phases simultaneously used when forming the output voltage curve;

п - число аварийно пропадающих (снижающихс ) фаз.and n is the number of emergency missing (decreasing) phases.

Величина А/р, характеризующа  выпр мление , осуществл емое при предложенном способе , доллсна быть не бoльпJe, чем дл  любого выпр мител  на;грузки.The value of A / p, which is characterized by the rectification, carried out with the proposed method, should not be larger than for any rectifier;

В таблице приведены величины дл  различных трехфазных схем выпр млени .The table shows the values for the various three-phase rectifier circuits.

Примеры вычислени  величины дл  схемы 2 ( ГЦ, ) при пропадании напр л ени  одной фазы () имеемExamples of calculating the value for scheme 2 (HZ,) with the disappearance of the voltage of one phase () we have

Q, сек,  Q, s,

Д р150D p150

при пропадании двух фаз () 4 - 2 - 2at loss of two phases () 4 - 2 - 2

0.0

Д р150D p150

Использу  таблицу значений можно правильно выбрать необходимый принцип выпр млени .Using the table of values, you can correctly select the required rectification principle.

На чертеже представлен конкретный пример электрической схемы устройства, реализующего предложенный способ.The drawing shows a specific example of the electrical circuit of the device that implements the proposed method.

Устройство содержит транзисторы 1-7, диоды 8-16, стабилитроны 17-20, конденсаторы 21-25, резисторы 26-47, обмотки трансформатора 48, 49 и 50.The device contains transistors 1-7, diodes 8-16, zener diodes 17-20, capacitors 21-25, resistors 26-47, transformer windings 48, 49 and 50.

Переменные напр жени  с вторичных обмоток трансформаторов 48, 49 и 50 выпр мл ютс  выпр мителем на диодах 8-13 и стабилизируютс  компенсационным стабилизатором на элементах 26-30; 21, 22, 23; 14, 17; 1, 2. Потенциометр 29 служит дл  настройки стабилизатора с целью получени  пульсации на его выходе при снижении выходного напр жени  выпр мител  до уровн , соответствующего аварийному значению напр жени  сети. Выходное напр жение стабилизатора подаетс  на один из входов триггера, собранного на элементах 36, 44, 46, 15, 5 и 7. На второй вход этого триггера с движка резистора 38 поступает опорное напр жение от параметрического стабилизатора, собранного на элементах 33, 37, 38, 39, 18 и 19. Формирователь аварийного сигнала выполнен на элементах 31, 32, 34, 35, 40-43, 45, 47, 16, 20. Транзисторы 3, 4, 6 представл ют собой релейный усилитель. Аварийный сигнал формируетс  на стабилитроне 20. Резистор 47 предназначен дл  согласовани  с волновым сопротивлением линии.The alternating voltages from the secondary windings of the transformers 48, 49 and 50 are rectified by a rectifier on diodes 8-13 and stabilized by a compensation stabilizer on elements 26-30; 21, 22, 23; 14, 17; 1, 2. Potentiometer 29 is used to adjust the stabilizer to obtain a pulsation at its output while reducing the output voltage of the rectifier to a level corresponding to the emergency value of the mains voltage. The output voltage of the stabilizer is applied to one of the trigger inputs assembled on the elements 36, 44, 46, 15, 5 and 7. The second input of this trigger from the slider of the resistor 38 receives the reference voltage from the parametric stabilizer assembled on the elements 33, 37, 38, 39, 18, and 19. The alarm driver is implemented on elements 31, 32, 34, 35, 40-43, 45, 47, 16, 20. Transistors 3, 4, 6 are a relay amplifier. An alarm is generated at Zener diode 20. Resistor 47 is designed to match the line impedance.

Конденсатор 21 предусмотрен дл  повышени  устойчивости работы стабилизатора, конденсатор 22 - дл  повышени  чувствитель7The capacitor 21 is provided to increase the stability of the stabilizer, the capacitor 22 - to increase the sensitivity 7

1ЮСТИ схемы, шунтиру  резистор 28 на частоте пульсации. Диод 14  вл етс  термостабилизатором выходного напр жени . Конденсатор 23 создает задержку работы схемы примерно на GO-80- 10- сек. Конденсатор 24 служит фильтром источника питани  +27 в. Конденсатор 25 используетс  дл  уменьшени  скорости повышени  напр жени  на выходе источника опорного напр жени  при включении источника питани  +27 в, что предотвращает ложные срабатывани  схемы при ее включении.1Usti circuit, shunt resistor 28 at the ripple frequency. The diode 14 is an output voltage thermal stabilizer. Capacitor 23 creates a delay in the operation of the circuit by about GO-80-10 sec. Capacitor 24 serves as a +27 volt power supply filter. Capacitor 25 is used to reduce the rate of increase in voltage at the output of the reference source when the power source is +27 V, which prevents false positives of the circuit when it is turned on.

Диоды 16, 15 создают отрицательное смещение транзисторов 4 и 5.Diodes 16, 15 create a negative bias of transistors 4 and 5.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При номинальном напр жении сети напр жени  «а эмиттере транзистора 7 больше напр жени  на его базе. Транзистор 7 закрыт, следовательно, закрыт и транзистор 5. В случае аварийного снижени  нанр жени  сети повышаютс  пульсации на выходе стабилизатора . При этом иапр л ение на эмиттере транзистора 7 становитс  ниже напр жени  на его базе и транзистор открываетс . Начинает протекать базовый ток транзистора 5, который открываетс  и своим коллекторным током поддерживает транзистор 7 в открытом Состо нии, т. е. в схеме имеетс  положительна  обратна  св зь.With a nominal voltage of the grid, the voltage of the emitter of transistor 7 is greater than the voltage at its base. The transistor 7 is closed, therefore, the transistor 5 is also closed. In the event of an emergency decrease in the network voltage, the pulsations at the output of the stabilizer increase. In this case, the junction on the emitter of the transistor 7 becomes lower than the voltage at its base and the transistor opens. The base current of the transistor 5 begins to flow, which opens and with its collector current keeps the transistor 7 in the open state, i.e. there is a positive feedback in the circuit.

При открывании транзисторов 5 и 7 напр жение иа эмиттере транзистора 3 скачком увеличиваетс , он отпираетс . Транзистор 4 также отпираетс , а транзистор 6 запираетс . В результате ток резистора 45, иротекавишй до этого через транзистор 6, начинает ирохо8When transistors 5 and 7 are opened, the voltage across the emitter of transistor 3 increases abruptly, it opens. Transistor 4 is also unlocked, and transistor 6 is locked. As a result, the current of the resistor 45, irochekavishy before through the transistor 6, starts iroho8

дить через стабилитрон 20, формиру  аварийный сигнал.through zener diode 20, will form an alarm signal.

Псиытапи  показали, что максимальна  длительность задержки .между моментом начала отклонени  напр жени  сети и моментом выдачи аварийного сигнала не иревыщает 80-10- сек, что намного меньше длительности задержки при обнаружени отклонени  напр жени  сети с использованием известного сиособа.Psychicaps have shown that the maximum delay time between the start of the deviation of the network voltage and the time of the alarm is not 80–10 sec, which is much less than the delay time when the deviation of the network voltage is detected using a known method.

Claims (2)

1.Щербаков О. К- Электропитание электронных вычислительных маи1ин. Сборник «Вычислительна  техника и ее применение. Под ред. С. А. Лебедева. М.-Л., Госэнергоиздат, 1959, с. 27-32.1. Shcherbakov O. K- Power supply of electronic computing machines. Collection “Computational engineering and its application. Ed. S.A. Lebedeva. M.-L., Gosenergoizdat, 1959, p. 27-32. 2..Лвт. св. № 363978, кл. G 06f 11/00, 9/18, 1969 (прототип).2..Lvt. St. No. 363978, cl. G 06f 11/00, 9/18, 1969 (prototype).