Zapojenie zapaľovacieho obvodu prepäťovej ochrany

Číslo patentu: U 6943

Dátum: 04.11.2014

Autor: Suchý Jaromír

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technicke riešenie sa týka zapojenia zapaľovacíeho obvodu prepäťovej ochrany, patriaceho do oblasti elektrických ochranných zapojení, určených na obmedzenie prepätia v chránenej rozvodnej sieti. Prepäťová ochrana pozostáva z iskrišťa prepäťovej ochrany, vybaveného prvou vstupnou svorkou, druhou vstupnou svorkou a trojpólovo prepojeného so zapaľovacim obvodom prepäťovej ochrany.Známe technické riešenia zapojení zapaľovacích obvodov prepäťových ochrán riešia budenie primárneho vinutia transfonnátora priamo prostrednictvom aktivácie plynovej bleskoistky prepäťovým impulzom. Toto zapojenie je jednoduché, avšak jeho správna funkcia závisí na strmosti prepäťového impulzu a tak za nepriaznivých okolnosti, keď je strmosť impulzu malá, pri malej hodnote podielu derivácie napätia k derivácii času, nie je aktivovaná pomocná elektróda iskríšťa a nedôjde k zapáleniu výboja medzi prvou hlavnou elektródou a druhou hlavnou elektródou iskrišťa, v dôsledku čoho je takto koncipovaná prepäťová ochrana nefunkčná.Tento nedostatok je čiastočne riešený inými používanými zapojeniamí zapaľovacíeho obvodu prepäťovej ochrany s využitím kapacitného deliča a plynovej bleskoistky. Príkladom zložitejšieho zapojenia s kapacitným deličom je dokument GB 1076679 Improvements in Triggered Spark Gap Type Surge Arrestors for D. C. Circuits, zjednodušene zapojenie obsahuje dokument US 6111740 Overvoltage Protection System and Overvoltage Protection Element for an Overvoltage Protection System. Nevýhodou týchto zapojení je oscilačný charakter priebehu prúdu v zapaľovačom obvode prepäťovej ochrany. Pri priechode oscilačného prúdu v sekundárnom vinutí transformátora nulou môže dôjsť k zhasnutiu výboja medzi prvou hlavnou elektródou alebo druhou hlavnou elektródou a pomocnou elektródou iskrišťa, v takomto prípade nedôjde k aktivácii výboja medzi prvou hlavnou elektródou a druhou hlavnou elektródou iskrišťa, s následkom absencie ochrannej funkcie prepäťovej ochrany. Namiesto kapacítného deliča sa využíva aj delič s polovodičovýmí, napätie obmedzujúcimi prvkami, napr. V dokumente US 4683514 Surge Voltage Protective Circuit Arrangements.Iné známe zapojenia zapaľovacíeho obvodu prepäťovej ochrany, tvoriace súčasť dokumentu FR 2902579 Electrical Installation Protection Device, i. e. Surge Suppressor, has Triggering Unit Passing Spark Gaps from Blocking State, in which Gaps Oppose Current Circulation, to Passing State, in which Gaps Permit Fault Current to Flow in Branches, alebo obsiałmuté v dokumente US 2003/0007303 Pressure-resistant Encapsulated Air-Gap Arrangement for the Draining off of Damaging Perturbances Due to Overvoltages riešia uvedené nedostatky použitím kombinovaného deliča s varistorom a kondenzátorom. Toto zapojenie zapal vacieho obvodu prepäťovej ochrany do istej miery odstraňuje nevýhody predošlých zapojení, ale stále zostáva zachovaný oscilačný charakter priebehu prúdu v zapaľovacom obvode prepäťovej ochrany, a teda problém s možným zhasnutím výboja medzi prvou hlavnou elektródou a druhou hlavnou elektródou iskrišťa, čo má za následok absenciu ochrannej funkcie prepäťovej ochrany.Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje zapojenie zapaľovacíeho obvodu prepäťovej ochrany,pripojeného trojpólovo k iskrišťu prepäťovej ochrany, vybaveného prvou vstupnou svorkou a druhou vstupnou svorkou, ktorého podstata spočíva vtom, že pomocná elektróda iskrišťa je zapojená do série s prvým varistorom a jedným koncom sekundámeho vinutia transforrnátora, ktorého druhý koniec je spojený s druhou hlavnou elektródou iskrišťa a s druhou vstupnou svorkou, pritom jeden koniec primámeho vinutia transformátora je zapojený do série s plynovou bleskoistkou, druhým varistorom, rezistorom a kondenzátorom, spojeným s druhým koncom primárneho vinutia transformátora, pripojeným k druhej vstupnej svorke, pričom uzol spájajúci druhý varistor s rezistorom je prepojený s uzlom, spájajúcim prvú vstupnú svorku s prvou hlavnou elektródou iskrišťa.Prepäťová ochrana je tvorená iskrišťom vybaveným prvou hlavnou elektródou, druhou hlavnou elektródou a jednou pomocnou elektródou pre jednoduchší príeraz medzi prvou hlavnou elektródou a druhou hlavnou elektródou, na čo je určené zapojenie zapaľovacíeho obvodu prepäťovej ochrany.Výhody tohto zapojenia zapaľovacíeho obvodu prepäťovej ochrany spočívajú v zlepšenej zapaľovacej schopnosti v dôsledku funkcie tej časti zapojenia zapaľovacíeho obvodu prepäťovej ochrany, nachádzajúcej sa na primárnej strane transformátora.Pre bezpečnú funkciu zapojenia zapaľovacíeho obvodu prepäťovej ochrany je výhodné, aby teplotne citlivý odpojovač, viazaný tepelnou väzbou s druhým varistorom, bol bud zapojený do série s druhým varistorom, alebo aby bol umiestnený do spojnice medzi uzlom spájajúcim druhý varistor s rezistorom a uzlom spá 5jajúcim prvú vstupnú svorku s prvou hlavnou elektródou iskrišťa, alebo aby bol teplotne citlivý odpojovač umiestený medzi primárne vinutie transformátora a plynovú bleskoistku.Uvedené výhodné vyhotovenie zapojenia zapaľovacieho obvodu prepäťovej ochrany, doplnené o teplotne citlivý odpojovač, umožňuje odpojenie zapaľovacieho obvodu prepäťovej ochrany od chránenej rozvodnej siete v prípade tepelného preťaženía a neprípustného oteplenia, či prehriatia druhého varistora a zabraňuje tak jeho poškodeniu, pripadne následným škodám vzníknutým v dôsledku poškodenia celej prepäťovej ochrany, Prehľad obrázkov na výkresochTechnické riešenie bude bližšie vysvetlené pomocou výkresov, na ktorých znázorňuje obrázok l blokovú schému zapojenia iskrišťa prepäťovej ochrany, vybaveného prvou vstupnou svorkou, druhou vstupnou svorkou a trojpólovo prepojeného so zapaľovacím obvodom.Obrázok 2 znázorňuje principiálnu schému zapojenia iskrišťa prepäťovej ochrany a zapaľovacieho obvodu.Obrázok 3 znázorňuje principiálnu schému zapojenia iskrišťa prepäťovej ochrany a zapaľovacieho obvodu, vybaveného teplotne citlivým odpojovačom viazaným tepelnou väzbou s druhým varistorom a súčasne umiestneným medzi druhý varistor a uzol spájajúci prvú vstupnú svorku s rezistorom.Obrázok 4 znázorňuje principiálnu schému zapojenia iskrišťa prepäťovej ochrany a zapaľovacieho obvodu, vybaveného teplotne citlivým odpojovačom viamným tepelnou väzbou s druhým varistorom a súčasne umiestneným medzi plynovú bleskoistku a druhý varistor.Obrázok 5 mázorňuje principiálnu schému zapojenia iskrišťa prepäťovej ochrany a zapaľovacieho obvodu, vybaveného teplotne citlivým odpojovačom viazaným tepelnou väzbou s druhým varistorom a súčasne umiestneným do spojnice medzi uzlom spájajúcim druhý varistor s rezistorom a uzlom spájajúcim prvú vstupnú svorku s prvou hlavnou elektródou iskrišť a.Obrázok 6 znázorňuje principiálnu schému zapojenia iskrišťa prepäťovej ochrany a zapaľovacieho obvodu, vybaveného teplotne citlivým odpojovačom viazaným tepelnou väzbou s druhým varistorom a súčasne umiestneným medzi primáme vinutie transformátora a plynovú bleskoistku.Prepäťová ochrana podľa obrázka l pozostáva z isldišťa 5 prepäťovej ochrany, vybaveného prvou vstupnou svorkou g, druhou vstupnou svorkou ą a trojpólovo prepojeného so zapaľovacím obvodom l prepäťovej ochrany.Základné zapojenie zapaľovacieho obvodu 1 prepäťovej ochrany podľa obrázka 2 spočíva v tom, že pomocná elektróda 1 iskrišťa i je zapojená do série S prvým varistorom § a jedným koncom sekundárneho vinutia g transfonnátora 13, ktorého druhý koniec je spojený s druhou hlavnou elektródou 6 iskrišťa i a s druhou vstupnou svorkou g, pritom jeden koniec primárneho vinutia 15 transformátora l 3 je zapojený do série s plynovou bleskoístkou 1 Q, druhým varistorom 2, rezistorom g a kondenzátorom Q, spojeným s druhým koncom primárneho vinutia Q transfomiátora Q, pripojeným k druhej vstupnej svorke s, pričom uzol spájajúci druhý varistor 2 s rezistorom 11 je prepojený s uzlom, spájajúcim prvú vstupnú svorku g s prvou hlavnou elektródou j iskrišťa i.Hodnota odporu rezistora tvori najmenej dvojnásobok druhej odmocniny z podielu indukčnosti primámeho vinutia Q transformátora Q a kapacity kondenzátora g.Výhodné zapojenia zapaľovacieho obvodu l prepäťovej ochrany sú vybavené teplotne citlivým odpojovačom Ľ viazaným tepelnou väzbou Q s druhým varistorom 2.V najjednoduchšom vyhotovení môže byť teplotne citlivý odpoj ovač Ľ realizovaný tepelnou poistkou.Výhodné zapojenie zapaľovacieho obvodu l prepäťovej ochrany podľa obrázka 3 je vybavené teplotne citlivým odpojovačom u viazaným tepelnou väzbou E s druhým varistorom 2 a súčasne umiestneným medzi druhý varistor 2 a uzol spájajúci prvú vstupnú svorku g s rezistorom Q.Výhodné zapojenie zapaľovacieho obvodu l prepäťovej ochrany podľa obrázka g je vybavené teplotne citlivým odpojovačom Ľ viazaným tepelnou väzbou m s druhým varistorom 2 a súčasne umiestneným medzi plynovú bleskoistku E a druhý varistor 2.Výhodné zapojenie zapaľovacieho obvodu l prepäťovej ochrany podľa obrázka 5 je vybavené teplotne citlivým odpojovačom u viazaným tepelnou väzbou Q s druhým varistorom 2 a súčasne umiestneným do spojnice medzi uzlom spájajúcim druhý varistor 2 s rezistorom 1 l a uzlom spájajúcim prvú vstupnú svorku g s prvou hlavnou elektródou 5 iskrišťa i.Výhodné zapojenie zapaľovacieho obvodu 1 prepäťovej ochrany podľa obrázka Q je vybavené teplotne citlivým odpojovačom Ľ viazaným tepelnou väzbou Q s druhým varistorom 9 a súčasne umiestneným me 10dzi primárne vinutie Q tzransformátora Q a plynovú bleskoistku lQ.Funkcia základného zapojenia zapaľovacieho obvodu l prepäťovej ochrany podľa obrázka g spočíva v tom, že v stave bez prepätia je medzi prvou vstupnou svorkou g a druhou vstupnou svorkou g prevádzkové napätie chránenej rozvodnej siete, ktoré nestačí na zapálenie plynovej bleskoistky 10, pripojenej k prvej vstupnej svorke g cez druhý varistor 2 a k druhej vstupnej svorke 3 cez primárne vinutie Q transformátora Q. Ak sa objaví medzi prvou vstupnou svorkou g a druhou vstupnou svorkou g impulzné prepätie, dôjde k zapáleniu plynovej bleskoistky 10, pričom druhý varistor 2 zmenší skokovo svoj odpor a prúdový impulz,ktorý prejde primámym vinutím Q transformátora Q, indukuje v jeho sekundámom vinutí 14 vysoké napätie, ktoré je privedené cez prvý varistor § na pomocnú elektródu l, a následne dôjde k zapáleniu výboja medzi pomocnou elektródou Z a prvou hlavnou elektródou 5 alebo druhou hlavnou elektródou g iskrišťa 5. Na udržanie tohto výboja prispieva prvý varistor § tým, že zmenší skokovo svoj odpor. Následne, v dôsledku ionizácie priestoru medzi prvou hlavnou elektródou j a druhou hlavnou elektródou g iskrišťa i, dôjde k zapáleniu výboja medzi prvou hlavnou elektródou 5 a druhou hlavnou elektródou g iskrišťa i. V dôsledlcu poklesu napätia medzi prvou hlavnou elektródou j a druhou hlavnou elektródou Q iskrišťa 4 klesne prúd prechádzajúci pomocnou elektródou Z, prvý varistor g skokovo zväčší svoj odpor, čím sa vráti do východiskového stavu. Vybíjací prúd z nabitého kondenzátora Q prispieva k zvýšeniu počiatočnej strmosti prúdového impulzu cez primárne vinutie Q transformátora Q, a tým k zvýšeniu indukovaného napätia v jeho sekundárnom vinutí 14, čím sa dosiahne zlepšenie spoľahlivosti aktivačného, respektíve ionizačného, účinku pomocnej elektródy Z. Kondenzátor Q nabijaný cez rezistor 1 l integruje svojou kapacitou krátke prepäťové impulzy medzi prvou vstupnou svorkou g a druhou vstupnou svorkou g, ktoré by nestačili na zapálenie plynovej bleskoistky Q, a následne k zapáleniu výboja medzi prvou hlavnou elektródou 5 a druhou hlavnou elektródou Q iskrišťa 4 a zaisťuje tak udržanie ochranného účinku i v prípade sledu kratších prepäťových impulzov. Rezistor Q tlmí oscilačný charakter priebehu prúdu v zapaľovacom obvode l prepäťovej ochrany, daný existenciou rezonančného obvodu tvoreneho indukčnosťou primámeho vinutia Q transformátora Q a kapacitou kondenzátora l 2. Výhodné vyhotovenia zapojení zapaľovacieho obvodu l prepäťovej ochrany, podľa obrázka 3 až 6, sú doplnené o teplotne citlivý odpojovač Q, ktorý umožňuje odpojenie zapaľovacieho obvodu l prepäťovej ochrany od chránenej rozvodnej siete v prípade tepelného preťaženia a neprípustného oteplenia či prehriatia druhého varistora 2.Ekvivalentná funkcia zapojenia zapaľovacieho obvodu 1 prepäťovej ochrany nastane aj pri sériovom radení obvodových prvkov druhý varistor 2 a plynová bleskoistka 19 a/alebo rezistor 11 a kondenzátor 12, v obrátenom poradi, ako je znázomené na obrázku 2 až 6.Zapojenie zapaľovacieho obvodu prepäťovej ochrany podľa tohto technického riešenia je využiteľné všade tam, kde sú rozvodné siete ohrozená prepätim. Oproti známym zapojeniam vykazuje zlepšenú zapaľovaciu schopnosť a pri osadenl teplotne citlivého odpojovača zabraňuje následným škodám vzniknutým v dôsledku poškodenia celej prepäťovej ochrany.l. Zapojenie zapaľovacieho obvodu (l) prepäťovej ochrany, pripojeného trojpólovo k iskrišťu (4) prepäťovej ochrany, vybaveného prvou vstupnou svorkou (2) a druhou vstupnou svorkou (3), v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že pomocná elektróda (7) iskrišťa (4) je zapojená do série s prvým varistorom (8) a jedným koncom sekundámeho vinutia (14) transformátora (13), ktorého druhý koniec je spojený s druhou hlavnou elektródou (6) iskrišťa (4) a s druhou vstupnou svorkou (3), pritom jeden koniec primárneho vinutia (15) transformátora (13) je zapojený do série s plynovou bleskoistkou (10), druhým varistorom (9), rezistorom(1 l) a kondenzátorom (12), spojeným s druhým koncom primárneho vinutia (15) transformátora (13), pripojeným k druhej vstupnej svorke (3), pričom uzol spájajúci druhý varistor (9) s rezistorom (l l) je prepojený s uzlom, spájajúcirn prvú vstupnú svorku (2) s prvou hlavnou elektródou (5) iskrišťa (4).2. Zapojenie zapaľovacieho obvodu (l) prepäťovej ochrany podľa nároku l, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že teplotne citlivý odpojovač (17), viazaný tepelnou väzbou (16) s druhým varistorom (9), je bud zapojený do série s druhým varistorom (9), alebo je umiestnený do spojnice medzi uzlom spájajúcim druhý varistor (9) s rezistorom (11) a uzlom spájajúcim prvú vstupnú svorku (2) s prvou hlavnou elektródou (5) iskrišťa (4), alebo je teplotne citlivý odpojovač (17) umiestnený medzi primáme vinutie (15) transfonnátora

MPK / Značky

MPK: H02H 9/06, H01T 2/02, H01T 15/00, H02H 9/00, H01T 2/00

Značky: obvodů, prepäťovej, zapalovacieho, ochrany, zapojenie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-u6943-zapojenie-zapalovacieho-obvodu-prepatovej-ochrany.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojenie zapaľovacieho obvodu prepäťovej ochrany</a>

Podobne patenty