Устройство для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ(71) Заявитель Открытое акционерное общество АГАТ-системы управления - управляющая компания холдинга Геоинформационные системы управления(72) Авторы Юревич Геннадий Брониславович Макаревич Иосиф Иосифович Горбузов Григорий Прокофьевич Горбузова Наталия Викторовна Журавлев Денис Викторович(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество АГАТ-системы управления - управляющая компания холдинга Геоинформационные системы управления(57) Устройство для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений, содержащее группы ограничителей перенапряжения, каждая из которых соединена входом с одним из фазных проводов линии электропитания защищаемого электрооборудования, а выходом - с выходами других групп ограничителей перенапряжения и шиной заземления и имеет двунаправленные ограничительные диоды, предохранители, варисторы, отличающееся тем, что содержит дополнительную группу ограничителей перенапряжения,которая соединена входом с нейтралью линии электропитания защищаемого электрооборудования, а выходом - с выходами других групп ограничителей перенапряжения, при этом в каждой группе ограничителей перенапряжения блок двунаправленных ограничительных диодов и каждый варистор расположены в индивидуальных параллельных цепях и каждая группа ограничителей перенапряжения содержит элемент индикации, подключенный одним выходом к точке соединения блока двунаправленных ограничительных диодов с предохранителем, а другим выходом - к нейтрали линии электропитания защищаемого электрооборудования у групп ограничителей перенапряжения, соединенных фазными проводами линии электропитания защищаемого электрооборудования, и к одному из фазных проводов линии электропитания защищаемого электрооборудования у дополнительной группы ограничителей перенапряжения. Заявляемая полезная модель относится к области автоматической защиты электрооборудования от аварий и может быть использована в низковольтных электрических сетях для ограничения импульсных напряжений. Известно комбинированное устройство для защиты электрооборудования от коммутационных перенапряжений, содержащее группы ограничителей перенапряжения, каждая из которых соединена входом с одним из проводов линии электропитания защищаемого электрооборудования, а выходом - с другими группами ограничителей перенапряжения и с выводом (шиной) заземления и имеет двунаправленные ограничительные диоды, предохранители, варисторы 1. Недостатками известного устройства являются отсутствие защиты от перенапряжений в линии нейтрали, недостаточно высокое быстродействие защиты из-за медленного срабатывания варисторов, последовательно соединенных с двунаправленными ограничительными диодами, низкая надежность защиты из-за малого тока импульсных перенапряжений двунаправленных ограничительных диодов, отсутствие оперативного контроля исправности предохранителей. Повреждение предохранителей или двунаправленных ограничительных диодов приводит к повышению напряжения ограничения в 1,5 раза на трех последовательно соединенных варисторах в любой фазе сети. Известное устройство имеет ближайшее техническое решение к заявляемому решению полезной модели и является ее прототипом. Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение быстродействия и надежности защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений. Поставленная задача решена со следующими техническими результатами сокращено время срабатывания защиты минимум в 5 раз, увеличен допустимый импульсный ток перегрузки не менее чем в 10 раз, обеспечено оперативное обнаружение повреждения предохранителей, снижено остаточное напряжение в цепях при импульсных перенапряжениях, обеспечена защита от импульсных перенапряжений в линии нейтрали. Для достижения указанных технических результатов устройство для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений, содержащее группы ограничителей перенапряжения, каждая из которых соединена входом с одним из фазных проводов линии электропитания защищаемого электрооборудования, а выходом - с выходами других групп ограничителей перенапряжения и шиной заземления и имеет двунаправленные ограничительные диоды, предохранители, варисторы, также содержит дополнительную группу ограничителей перенапряжения, которая соединена входом с нейтралью линии электропитания защищаемого электрооборудования, а выходом - с выходами других групп ограничителей перенапряжения, при этом в каждой группе ограничителей перенапряжения блок двунаправленных ограничительных диодов и каждый варистор расположены в индивидуальных параллельных цепях и каждая группа ограничителей перенапряжения содержит элемент индикации, подключенный одним выходом к точке соединения блока двунаправленных ограничительных диодов с предохранителем, а другим выходом - к нейтрали линии электропитания защищаемого электрооборудования у групп ограничителей перенапряжения, соединенных с фазными проводами линии электропитания защищаемого электрооборудования, и к одному из фазных проводов линии электропитания защищаемого электрооборудования у дополнительной группы ограничителей перенапряжения. Расположение в параллельных цепях раздельно блока двунаправленных ограничительных диодов (в одной цепи) и каждого варистора с разным напряжением ограничения 2(в других цепях) позволяет максимально использовать быстродействие двунаправленных ограничительных диодов (увеличение быстродействия минимум в 5 раз) и возможность варисторов выдерживать импульсную токовую нагрузку (увеличение минимум в 10 раз),что обеспечивает быструю и надежную защиту электрооборудования. Параллельное соединение блока двунаправленных ограничительных диодов и варисторов позволяет сохранить работоспособность устройства при повреждении предохранителя или блока двунаправленных ограничительных диодов, что гарантирует надежность защиты электрооборудования. Параллельное соединение варисторов с разным напряжением ограничения позволяет в случае мощных импульсов перенапряжения понизить импульсное напряжение в линиях и повысить уровень токовой защиты, что обеспечивает более высокую надежность защиты электрооборудования. Последовательное соединение блока двунаправленных ограничительных диодов и предохранителя позволяет предотвратить повреждение блока двунаправленных ограничительных диодов и сохранить работоспособность устройства, а последовательное соединение двунаправленных ограничительных диодов позволяет использовать ограничительные диоды с меньшим напряжением, но с большим током ограничения при примерно одинаковой рассеиваемой импульсной мощности, что повышает надежность защиты электрооборудования. Элемент индикации позволяет оперативно обнаруживать повреждение предохранителя и восстанавливать работоспособность устройства, что также обеспечивает быструю и надежную защиту электрооборудования. Заявляемая полезная модель представлена в виде фигуры. Устройство для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений состоит из четырех групп ограничителей перенапряжения, каждая из которых содержит блок 1 двунаправленных ограничительных диодов (далее - блок 1 диодов), предохранитель 2, варисторы 3 и 4 с разным напряжением ограничения (далее - варисторы 3, 4), элемент 5 индикации. Устройство для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений работает следующим образом. Учитываем, что раб - рабочее напряжение сети, питающей защищаемое электрооборудование 1,1 раб - напряжение ограничения блока 1 диодов и варистора 3 1,3 раб - напряжение ограничения варистора 4 элемент 5 индикации выбран на раб предохранитель 2 выбран на ток, равный максимальному току блока 1 диодов. При раб и отсутствии импульсных перенапряжений в фазных линиях 1, 2, 3 и нейтралисети, двунаправленные ограничительные диоды 1 блока 1 диодов и варисторы 3, 4 закрыты во всех группах ограничителей перенапряжения, каждая из которых соединена входом с одной из линий 1, 2, 3, , а выходом соединена с выходами других групп ограничителей перенапряжения и шиной заземления - ток через цепи устройства не протекает, предохранители 2 исправны и элементы 5 индикации горят, так как элемент 5 индикации в каждой из групп ограничителей перенапряжения подключен одним выходом к точке соединения блока 1 диодов с предохранителем 2, а другим выходом - к линииу групп ограничителей перенапряжения, соединенных входами с линиями 1, 2,3, и к одной из линий 1, 2, 3 у дополнительной группы ограничителей перенапряжения. При появлении в какой-либо линии 1, 2, 3 илисети напряжения более 1,1 раб,но менее 1,3 раб, открываются последовательно соединенные 1 блока 1 диодов и за ними варистор 3 соответствующей группы ограничителей перенапряжения - перенапряжение снимается с необходимой линии 1, 2, 3 илисети через соответствующие 3 92722013.06.30 группы ограничителей перенапряжения и шину заземления, а в каждой группе ограничителей перенапряжения через две параллельные цепи, а именно через цепь с последовательно соединенными 1 блока 1 диодов и предохранителем 2 и через цепь с варистором 3. При повышении напряжения более 1,3 раб, что может быть при мощном импульсе перенапряжения, дополнительно открывается варистор 4 в третьей параллельной цепи соответствующей группы ограничителей перенапряжения - ток распределяется на два варистора 3, 4, это приводит к снижению токовой нагрузки на них и, соответственно,снижению остаточного напряжения импульса перенапряжения. При достижении импульсным током, протекающим через блок 1 диодов, максимальных значений, плавкая вставка предохранителя 2 перегорает, разрывая цепь прохождения тока через 1 блока 1 диодов, защищая их и элемент 5 индикации от повреждения. При этом элемент 5 индикации гаснет. После снятия перенапряжения ток через цепи устройства не протекает, так как к блоку 1 диодов и варисторам 3, 4 приложено раб, которое меньше напряжения их открытия. Заявляемая полезная модель представляет собой эффективное устройство для быстрой и надежной защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений с максимальной реализацией технических характеристик составляющих элементов, что снижает возможность повреждения устройства и обеспечивает восстановление его работоспособности в кратчайшие сроки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4