Регулируемый источник питания

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к устройствам регулирования и контроля. Цель - повышение эксплуатационной надежности путем расширения контрольных функций. Регулируемый источник питания содержит пусковой блок, блок логических преобразований с задаваемым количеством управляющих входов , элемент ИЛИ, генератор, первый и второй блоки управляющих сигналов, перпый и второй силовые тиристорные блоки и силовой коммутационный блок. Пусковой блок содержит пусковой элемент, элемент гальванической развязки и элемент НЕ. В источник питания введены основной элемент ЗАПРЕТ, третий элемент ИЛИ, первый , второй и третий блоки контроля. Это позволяет не только контролировать состояние нагрузок, но и отключать силовую часть схемы при выходе из строя части нагрузок . 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 05 F 1/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1451671 (21) 4767291/07 (22) 11.12.89 (46) 15.01.92. Бюл. М 2 (71) Харьковский филиал Всесоюзного научно-исслвдовательского института электротермического оборудования (72) Ю.А.Нихинсон и В.И.Грушковский (53) 621.316.722. 1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1451671, кл 6 05 F 1/66, 1988. (54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования и контроля. Цель — повышение эксплуатационной надежности путем расИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования и контроля, и касается усовершенствования источника питания по авт.св. ЬВ 1451671.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности путем расширения контрольных функций.

На фиг,1 представлена функциональная схема регулируемого источника питания; на фиг,2 — схема блока логических преобразований.

Источник питания содержит пусковой блок 1, блок 2 логических преобразований с задаваемым количеством управляющих входов, первый элемент ИЛИ 3, генератор 4, первый 5 и второй 6 блоки управляющих сигналов, первый 7 и второй 8 силовые ти(„)5U„„ 1705811 А2 ширения контрольных функций. Регулируемый источник питания содержит пусковой блок, блок логических преобразований с задаваемым количеством управляющих входов, элемент ИЛИ, генератор, первый и второй блоки управляющих сигналов, первый и второй силовые тиристорные блоки и силовой коммутационный блок. Пусковой блок содержит пусковой элемент, элемент гальванической развязки и элемент НЕ. В источник питания введены основной элемент ЗАПРЕТ, третий элемент ИЛИ, первый, второй и третий блоки контроля. Это позволяет не только контролировать состояние нагрузок, но и отключать силовую часть схемы при выходе из строя части нагрузок. 2 ил. рйсторные блоки и силовой коммутационный блок 9. 3

V соответствующим выходам пускового блока 1 подключены управляющий вход силового коммутационного блока 9, входы запуска и сброса блока 2 логических преобразований, нечетные выходы которого соединены с входами генератора 4, а четные— е входами первого элемента ИЛИ 3, подключенного одним из входов к выходу генератора 4, а выходом — к входам первого 5 и второго 6 блоков управляющих сигналов. выходы котсрых соединены соответственно с угравляк>шими входами первого 7 и второго 8 силовых тиристорных блоков, подключенных входами питания к соответствующим выходам силового коммутационного блока 9, О58»

1 ме!! хи L

rrР! г.!; г;...", -»," ! чи (!1!"! г.2)

; !, .а !адавае(:: !"хо/1ол, з!л!е развязки, ! !

".. в г. .о. l5, : .., t ! г,!;"!1, 50 !! !1, !ь!! !, ле оr!-, () !

,,!й !

;..., е !!!ые, .! 1 : !. р !- !

11 J5!. 1) "(!,,1 !!i

-, °:.,>5!>К= (:. о

10, i,, r ", .. r . ч ,,,ентов ъ - ч г -:в. „о, фаЗе,21 .!ь ых.! i: .,; оо, м

1!,! -r!r ! .:! !::!!::,.":.:,c,й азвязи третьем выходах пускового блока 1, входе запуска блока 2 логических преобразований и управляющем входе силового коммутационного блока 9. На первом выходе пускового блока имеется сигнал логической "1", так как отсутствует сигнал на выходе пускового элемента 10 этого блока, что приводит в и! огс к отсутствию сигнала "1" на входе элемента Н Е 12, в результате чего на его выходе и первом выходе пускового блока 1 формируется сигнал "1", который поступает через вход сброса блока 2 логических преобразований на входы сброса элементов 29-32 па«яти. Последние переводятся в состояние, ри котором на их выходах отсутствуют сиг-!!злы 1". Отсутствуют дискретные сигналы а я -ех управляющих входах блока 2 логических преобразований, на выходах которого, а следовательно, и на выходах генератора 4. который находится в отключенном состоянии, также отсутствуют сигна !ы "1". Блоки 5 и 6 управляющих сигналов отключены, силовой коммутационный блок !

3 ьключен, напряжение на силовые тири .!орные блоки 7 и 8 не подается.

На первом и втором входах, а также на выходах всех блоков 61 — 63 контроля, входах гре ьего элемента ИЛИ и его выходе, входе

uc or!I«, о элемента 59 ЗАПРЕТ сигна !ы отс, !; вуют. Элемент 59 ЗАПP ЕТ находится в

0 кры ом ссстоячии.

: 1ндикаторныс части 72 и 75 первого 67 в!орого 68 триггерных элементов всех бло!.о-, 61--63 контроля находятся не в инди !!рующем состоянии.

Регулируемый источник питания работае; следующим образом.

Г!усковой блок 1 переводится в рабочее

:::ос1ояние с помощью пускового элемента

10, оторый устанавливается в положение, сс ответствующее формированию на его вы;; !де си нала напряжения. Это напряжение

Ic," ç ретий выход пускового блока 1 поступа.г,:ý управляющий вход силового коммутацио! !;ого блока 9 и через него — на управляющую

«;-!ст . ксмм татора 58, при этом силовые кон--,;!;rы этого аппарата замыкаются и подают сетевое трехфазное напряжение, поданное !!а него от сети предварительно включеным вручную коммутатором 57 защиты от перегрузки и короткого замыкания, на сило-! ой выход пускового блока 1. С этого силового выхода две фазы трехфазного напряжения подаются на силовые входы соответствующих тиристорных блоков 7 и 8, а одна фаза — непосредственно на вход параллельно включенных электронагрева",;à., ьных элементов 77 и 78, соединенных оследовательно с включенными так же параллельно электронагревательными эле1705811 ментами 79 и 80, подключенными своим выходом к выходам электронагревательных элементов 83 и 84, 87 и 88 по схеме "звезда" с рабочим нулевым проводом N. Соединение электронагревательных элементов

81-84 и 85-88 между собой аналогично соединению электронагревательных элементов 77-80.

Одновременно сигнал напряжения с выхода пускового элемента 10 поступает на элемент 11 гальванической развязки. на выходе которого формируется сигнал "1", Этот сигнал подается на элемент НЕ 12 пускового блока 1. в результате чего на его выходе и первом выходе пускового блока 1 исчезает сигнал "1", которого не будет и на входе сброса блока 2 логических преобразований, а также на входах сброса элементов 29-32 памяти, соединенных с этим входом, блока

2 логических преобразований. Кроме того, сигнал "1" с выхода элемента 11 гальванической развязки пускового блока 1 поступает на второй выход этого блока и далее на вход запуска блока 2 логических преобразований. С этого входа сигнал "1" подается на один из входов элементов И 21 — 28 и через открытый элемент 33 ЗАПРЕТ на первый выход блока 2 логических преобразований, С этого выхода сигнал "1" поступает на первый вход генератора 4 и через него на генераторный элемент 45, запуская его.

Генераторный элемент 45 начинает формировать на своем выходе импульсы и паузы, длительность которых задается встроенными в него задатчиками, причем длительность импульсов всегда должна быть больше длительности пауз. Это связано с тем, что при использовании описываемого устройства, например, в электронагревательных установках время подачи мощности всегда должно быть больше времени, в течение которого эта мощность не подается, так как это необходимо для постепенного нагрева рабочего пространства таких установок. Остальные генераторные элементы 46 — 48 также имеют встроенные задатчики для установки длительности импульсов и пауз, которые у всех генераторных элементов 45-48 генератора 4 в итоге определяются скоростью дозирования мощности каждым из них. Таким образом, импульсы с генераторного элемента 45, работающего, например, с первой скоростью дозирования мощности, поступают через второй элемент ИЛИ 49 на выход генератора 4 и далее через первый элемент ИЛИ 3 на входы блоков 5 и 6 управляющих сигналов, через которые они подаются на управляющую часть соответствующих коммутационных элементов 53. Коммутирующая часть

55 функцией состояния какого-либо регулируемого параметра, например температуры, этих элементов становится проводящей, в результате чего синхронно с частотой питающей сети происходит формирование с помощью диодов 50 и 51, а также резистора 52 управляющих сигналов, которые поочеред-, но открывают силовые тиристоры 54 и 55, что дает воэможность снимать с электронагревательных элементов 77 — 88 мощность.

Во время пауз, которые формирует также генераторный элемент 45, отсутствуют импульсы на входах блоков 5 и 6 управляющих сигналов, что приводит к закрыванию силовых тиристоров 54 и 55, прекращается съем мощности с электронагревательных элементов 77-78.

В дальнейшем на доэирование мощности, например. с первой скоростью может быть наложено ограничение, с помощью которого оно прекращается. Для выполнения такого режима на первый управляющий вход блока 2 логических преобразований подается дискретный сигнал, который проходит на элемент 13 гальванической развязки, на выходе которого формируется сигнал

"1". Этот сигнал поступает на один из входов элемента И 21, Наличие на входе этого элемента двух сигналов "1" приводит к формированию на его выходе такого же сигнала. который поступает на вход взвода элемента 29 памяти, переводят его в состояние, приводящее к появлению на его выходе сигнала "1". Этот сигнал переводит элемент 33 ЗАПРЕТ в закрытое состояние. в результате чего на первом выходе блока 2 логических преобразований исчезает сигнал "1", прекращается работа генераторного элемента 45, а также генератора 4, что в итоге приводит к переводу в закрытое состояние силовых тиристорных блоков 7 и 8, прекращается сьем мощности с электронагревательных элементов 77-88, с помощью которых управление первой скоростью дозирования мощности осуществлялось путем формирования импульсов и пауз генераторным элементов 45 генератора 4.

Одновременно сигнал "1" с выхода элемента 29 памяти поступает на элемент 41 времени, запуская его, а также на один из входов элемента И 25.

При подаче дискретного сигнала на первый управляющий вход блока 2 логических преобразований прекращается дозироваvие мощности, например. с первой скоростью. 8 дальнейшем работа устройства происходит с использованием второго управляющего входа блока 2 логических преобразований, на который подаются или не подаются дискретные сигналы, являющиеся

1705811

;10

ДОСТИ! ШЕГ0 . (а Г< !2с .ДЫД >ГЦЕМ Э1а>1Е ((РИ ДОЗИровании мощнос1и с первои скоростью своего, например, первого промежуточного значения, (:0(Gp>2 .. затем надо поддержиBt3Tb в Фу((к! (((и ука;33< нных дискретных сиГналов дозированиам мощности в течение времени, Отс (игываемого элементом 41

ВРЕМЕ>(« ..«..., ... l(В, <> >((tv.-:. В >(ЕГО Здатчик, Работа, с/Г(о -:1 -» В фуiHI ц .и этих дискретHhlx .и! H;!*.oi.«тt(-t (с. Олит cët,äóloùèì образом.

При Г(О/3.=I".< . н.> » . Г».2и управляющии вход блока 2 л..lrj, >0ñ .; преобразований дискретного с«Г.: а О . ((Ос.уиает на вход элемента : - i.:"-: "rкой развязки, формируя на 3Г ..t,l>/3<: с.; »В<1 "1", . Оступзющий на o,, i; . = с л,-л зле>(с»та И 25.

Нали>>(<л н,! «.::л! «, 7<>-<ГО э >с;(à 3сох сигналов "1,:, т Г(р! (! 0: - В (Гс на t-.ão выходе т.-;: i .. .. : . Г tл .-, к > / рый: рез

Открыть! и э .. . >," 1 .," /:,("! Г Е Г Г>р 2.,одит на второй „ . <э. » — О ло-« c:: х поеобра.>ОВан>(й и д/t!: ((-.э злс;!!В! И/ ((1 3 «:.а входь(бло. Г>;! :: ут!!<-Вл> /lt<(» сиг;3В/ ОВ, КОТО(2ЫЕ F I « li< tC>tjt! В Г>Г .Г». ТОЛ СОС10яние с> " " T 1стоп! (е Ьл,::(71(8, что при(3с2с>;1.. <: < i (>«.»: ". 1! >и с:-Гt!i тронагреВзт" 1Г « i ." ° - . 7 т»<", (!ри: ",;.. Г.;l:.>>3H:."! Г(: лл .!(,/!искретного

СИГ>(Л" Э !» < !> « < !. Л> „<»(;О!.>. (>и ВХОД С ЛОКК, -Г«1:.; > < l! (C l>;3 -ICT CV(;нал 1" i;;, ",(;О: .:: "-(- -ТОГО блока, Гыходе з/!Г3> » . ? ": Лх r ;o; Ов ." . «6 3 П»ЛВЛЯЮ .,: (., « .. . Г<1 ЛЛ ",t OgliIT (; ОТ"/,(О >Е ИК2 С« — I-, ..,10!:>(> (Х бЛОКОВ 1

<(Pt ;<(< -3(ЦС« i<1 i >О,H0I" 1« (. ЭЛ< КТ(20

»а!,«.!»;;.. : ., . . !« t: / / -i<.H, (О С ; .:, <.!:">(И, .; !/(З ае АЛОГО

;t1.2t3å - ..;;, 1! Г,1 .; !ТО;,:. ; <Онт фоР!(иРУЕТ H:;,; " (;.... -; С«Г;(ВГ> l ", КОТОРЫ(1

I Г<РЕ- С," >-: 3: .<>, . Стог((t" Э,! Ъ<ЕНТ 3/(3,1(-; — i. Г; - ...-...,.:, <,»а .<ГО(1О<И Выхо<2/I t2» - . .. . i. ° > .< t » > i !><33 2<(а (им <>(2е крэщае<. 1,.;:,.с.; ., . с",. H 3лОВ 1» .

О!1>3О<ВО. <....:> i . 1 l..t<=t с>дл Ол<3 (еч та 4 t,.:;i<;t ";;>!.;.т <В!3ез О!Крыгь(й леt i< " i >. : t <с !(((Вхо/2 блока 2

",<;Г 1>-l<3C» t.,» <"i .. (!.d »<. ((и, i (<(1И ВОДИТ К аГ(>/с>,1 Г.» < >, . i,- ",, Г(оэ, «»тате чего ОпиСа(>НЫ" 1 li ". Г < t . Х s, (!IT Утlг»ЛЛ/! 1->3ИЕ ВТО !ОЙ ОКО, . -,. О»! ° ". ((Я МС>il<>iO.ТИ, НО

1/ ке <-. 10>1 ц»О, и . »:! i p .clt; зл,.>>снта 46.

Г3 дальне (>! В.I - л дозирuвание мо(с(ности, апри(,!еп, с вт;".Ой с Отлзсть(О ..3ожет Оыть ,.! Ова на:!с з;: О >э>!«<(((>1е, с, помощь<(3

;..СГГОРОГО О . >(Рек; . !а=тсл,. .2то (3ыт(слнЯ 31СЯ Г! -(Еr- 3В ..1 ТР". Ий УГ Р".ÂËßIO Ций

;-;,->л б;: -: 2 < О;. Вс.".(» !.ОВОб2разсвании ,((.Окрет с. О сиснзт<В, лп". этом работа цепей происходит аналогично работе соответствующих цепей при подаче такого же сигнала на первый управляющий вход этого же блока, при этом осуществляется взвод элемента 30 памяти. Далее работа устройства происходит с использованием четвертого управляющего входа блока 2 логических преобразований, на который подаются или не подаются дискретные сигналы. являющиеся, например, функцией состояния того же регулируемого параметра, достигшего на предыдущем этапе при дозировании мощности с второй скоростью своего, например, второго промежуточного значения, которое затем надо поддерживать в функции укаэанных сигналов дозированием мощности в течени" времени, отсчитываемого элементом

42 времени, а затем (после отсчета времени элементом 42) устройство путем, аналогичным описанному, переходит на дозирование мощности со следующей скоростью, но уже с помощью генераторного элемента 47 генератора 4. При этом при подаче дискретных сигналов на пятый и (M-1)-й входы дозирование мощности с соответствующей скоростью прекращается, а при использовании соответствующих шестого и M-io входов, на которые подаются или не подаются дискретные сигналы, ссуществляется режим, аналогичный режиму при использовании второго и четвертого входов блока 2 логических преобразований, но, напоимер, для соответствующих промежуточных значений регулируемого параметра, состояние которого выражается в функции соответствующих дискретных сигналов, Таким образом, с помощью данного устройства достигается реализация режимов многоступенчатого управления дозированием мощности с возможностью перевода со ступени на ступень с требуемыми скоростями дозирования этой мощности, а также органиэации управления дозирот(анием мощ iocTH на каждой ступени в течение задаваемого времени.

В известном устроистве, как было указано в его описании, силовые выходы подключались к сетевому трехфазному напряжению через соответствующие нагрузки в виде электронагревательных элементов (59 — 61), однако в последнее Время широкое распространение получают схемы соединения электронагревательных элементов, включаемых в каждой фазе попарно параллельно и последовательно между собой (фиг.1), При такой схеме включения создается более благоприятный режим их эксплуатации, чем, например, только при последовательном вклю >ении нескольких электронагревательных элементов в фазе, 1705811

Кроме того, меньше влияние оказывает на режим их эксплуатации неточность их изготовления, а также происходит менее форсированный сьем мощности с параллельно включен ных электрон агре вател ьн ых элементов в фазе и более быстро выравнивание их свойств.

При такой схеме включения в фазе электронагревательных элементов, например, 77-80 необходимо обеспечить известное устройство дополнительными средствами контроля, которые бы давали возможность информировать обслуживающий персонал о состоянии этих элементов с точки зрения их целостности, а также предпринимать необходимые действия, способствующие повышению эксплуатационной надежности известного устройства. Введенные в него блоки контроля и другие элементы дают возможность осуществить это. Рассмотрим работу первого блока 61 контроля и электронагревательных элементов 77-80 первой фазы. При съеме мощности со всех этих элементов схема соединения их уравновешена. Если выходит из строя один из параллельно включенных электронагревательных элементов, то происходит перекос напряжения, который поступает на входы первого блока 61 контроля и далее на преобразователь 64 напряжения (например, трансформатор напряжения 220/110 B).

На выходе которого формируется первый (частичный) уровень напряжения, который выпрямляется диодным мостом 65 и далее фильтруется накопительным элементом 66, после чего поступает на управляющую час .ь

69 первого триггерного элемента 67. Происходит срабатывание управляющей части 69 этого элемента, что приводит к переводу коммутирующей части 70 в непроводящее, а коммутирующей части 71- в проводящее состояние. Кроме того, срабатывает индикаторная часть 72 первого триггерного элемента 61 своевременно информируя обслуживающий персонал о неисправном состоянии одного из параллельно включенных электронагревательных элементов, т,е, 77, 78 или 80, В дальнейшем персонал принимает решение по предложении эксплуатации всего устройства. Через коммутирующую часть 71 первого триггерного элемен гэ 61, которая перешла в проводящее состояние, управляющая часть 73 второго триггернога элемента 68 подключается к выходу накопительного элемента 66 и диодного моста 65, При выходе из строя обоих параллельно включенных электронагревательных элементов, например 77 и 78 или 79 и 80, на входы первого блока 61 контроля поступает полное фазное напряжение. Далее оно по5

25 .50

55 ступает на преобразователь 64 напряжения, на выходе которого формируется второй (полный) уровень напряжения, после чего оно выпрямляется диодным мостом 65 и далее фильтруется накопительным элементом

66, после чего поступает на управляющую часть 73 второго триггерного элемента 68, Происходит срабатывание управляющей части 73 этого элемента, что приводит к переводу «оммутирующей части 74 второго триггерного элемента 68 в проводящее состояние и к срабатывани1о его индикаторной части 75, своевременно информируя обслуживающий персонал о неисправном состоянии каких-либо двух параллельно включенных электронагревательнь х элементов.

Коммутирующая часть 74 второго триггерного элемента 68, перешедшая в проводяще состояние, позволяет сформировать с помощью источника 76 питания, на выходе первого блока 61 контроля сигнал логической "1", поступающий на один из входов второго элемента ИЛИ 60, на выходе которого и входе элемента 59 ЗАПРЕТ также формируется сигнал логической "1", что приводит к закрыванию элемента 59 3АПРЕТ, в результате чего прекращается подача сигналов логической "1" на входы блоков 5 и 6 управляющих сигналов, что позволяет отключить силовые тиристорные блоки 7 и 8 и прекратить съем мощности с электронагревательных элементов, ° Работа второго 62 и третьего 63 блоков контроля, подключенных к электронагревательным элементам соответствующих фаз, аналогична описанной выше.

Описываемое устройство позволяет своевременно обнаружить и устранить неисправности, что обеспечивает снижение простоев и повышает его эксплуатационную надежность, Формула изобретения

Регулируемый источник 1итания по авт,св N 1451671,отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем расширения контрольных функций. в него введены основной элемент ЗАПРЕТ, третий элемент ИЛИ и три блока контроля, каждый из которых включае- в себя преобразователь переменного напряжения в переменное, диодный мост, накопительный элемент и два триггерных элемента, причем входные выводы преобразователя переменного напряжения в переменное соединены с выводами для подключения нагрузки, один из этих входных выводов использован в качестве первого входного вывода блока контроля и соединен с одним из своих выходных выводов, второй выходной вывод преобразова1705811

12 i,7 12 . Ьробляюи ие быды --((1, г )-о-1 -! Ь î/ ogy3o4оХфбо 2

j tw " — 17I (— -

-т

nyq ) (l.

I р ((1.

1 теля переменного напряжения в переменное соединен с одним из входных выводов

pMopHo! o моста, BToDD!1 вход«оЙ Bblsop Ko торого использова«в качестве второго входного вы "ела (ла. 1 контроля, выход ди- 5 одного моста подключен параллельно накопительному элене«-у .. входным цепям триггер> . x .. "!!!: f< !:- ход первого три(гор ого -;:"сне ча о(, л ., : . к владу второго тп; г ч"; i 3" " ."!:г. ь х(.:днь,е выводы 10 котграго гпо. ".: — к= ес ве выходHûõ !зч я .,во" t : | I"," !!

ЗАПРЕТ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход — к входам первого и второго блоков управляющих сигналов, кроме того, другие выходные выводы блоков контроля соединены с выходом введенного дополнительного источника питания.

i V05S»

Чп90Ьйющие 5ход йгнал ныи 6ь!ход

Составитель С.Ситков

Редактор А.Маковская Техред М.Моргентал Корректор М Кучерявая

Заказ 193 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101