Преобразователь переменного напряжения в постоянное

 

Использование: изобретение может быть использовано в качестве вторичного источника питания. Сущность изобретения: преобразователь состоит из трансформатора 1, первичная обмотка которого выполнена с отводом от части витков, а вторичная соединена с входом выпрямителя 2, к выходу которого подключен фильтр 3, реле 4 с схемой 5 управления, включенной параллельно выходу фильтра 3, причем размыкающий контакт реле 4 соединен с отводом первичной обмотки трансформатора, а его замыкающий контакт - с одним из крайних выводов первичной обмотки, а также динисторного двустороннего амплитудного ограничителя 6, включенного между подвижным контактом реле и общей точкой соединения неподвижного контакта реле с указанным отводом первичной обмотки трансформатора. Введение ограничителя 6 позволяет уменьшить время разрыва цепи, соединяющей преобразователь с питающей сетью, что обеспечивает поддержание выходного напряжения в заданных пределах во время срабатывания реле. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике, в частности во вторичных источниках питания.

Известен преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого выполнена с отводом от части ее витков и соединена с входными выводами для подключения питающей сети, а вторичная соединена с входом выпрямителя, выход которого соединен с входом фильтра, выходом соединенного с выходными выводами для подключения нагрузки, а также реле со схемой управления, включенной параллельно выходу фильтра, причем размыкающий контакт реле соединен с отводом первичной обмотки трансформатора, а его замыкающий контакт - с одним из крайних выводов первичной обмотки, а схема управления выполнена обеспечивающей несимметричную петлевую характеристику с гистерезисом, равным заданному пределу изменения выходного напряжения.

Недостатком известного преобразователя является наличие больших провалов выходного напряжения во время срабатывания реле. Провалы выходного напряжения в некоторых случаях практики недопустимы, так как происходят сбои нормальной работы запитыавемой аппаратуры, например цифровой аппаратуры на микросхемах.

Объясняются провалы выходного напряжения преобразователя тем, что во время срабатывания реле его подвижной контакт пролетает от размыкающего контакта до замыкающего (или обратно) в течение нескольких единиц миллисекунд, т. е. за время соизмеряемое или большее, чем период напряжения питающей сети. Следовательно, во время срабатывания реле происходит разрыв цепи, соединяющей преобразователь с сетью переменного тока. Так как энергоемкость конденсатора сглаживающего фильтра не является насталько большой, чтобы поддерживать выходное напряжение преобразователя в заданных пределах в течение нескольких миллисекунд )пока разорвана цепь), возникают большие провалы выходного напряжения (особенно при больших токах нагрузки).

Цель изобретения - исключение или уменьшение провалов выходного напряжения преобразователя, чтобы во время срабатывания реле выходное напряжение находилось в заданных пределах.

Техническим результатом является уменьшение времени разрыва цепи, соединяющей преобразователь с сетью переменного тока (когда срабатывает реле) до нескольких микросекунд.

На практике энергоемкость конденсатора сглаживающего фильтра, как правило, оказывается достаточной, чтобы поддержать выходне напряжение преобразователя в заданных пределах за это короткое время.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в известный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого выполнена с отводом от части ее витков и соединена с входными выводами для подключения питающей сети, а вторичная соединена с входом выпрямителя, выход которого соединен с входом фильтра, выходом соединенного с выходными выводами для подключения нагрузки, а также реле со схемой управления, включенной параллельно выходу фильтра, причем размыкающий контак реле соединен с отводом первичной обмотки трансформатора, а его замыкающий контакт с одним из крайних выводов первичной обмотки, а схема управления выполнена обеспечивающей несимметричную петлевую характеристику с гистерезисом, равным заданному пределу изменения выходного напряжения, согласно изобретению дополнительно введен динисторный двусторонний амплитудный ограничитель, один вывод которого соединен с подвижным контактом реле, а другой - с общей точкой соединения неподвижного контакта реле и вывода первичной обмотки.

Основу двустороннего амплитудного ограничителя составляет динистор - быстродействующий полупроводниковый прибор, иногда называемый диодным тиристором. Динистор имеет следующие характеристики: по достижении определенной величины положительного напряжения на аноде (U_вкл) динистор переходит из закрытого состояния в открытое за единицы микросекунд, падение напряжения на нем становится малым (около 1,5 В).

При спаде тока через динистор до нуля он закрывается. Время закрытия динистора десятки микросекунд (см. , например, технические условия на динистор 2Н102 ТР3.393.007 ТУ).

Введение в известный преобразователь быстродействующего амплитудного ограничителя (динисторного) позволяет уменьшить время разрыва цепи, соединяющей преобразователь с сетью переменного тока, до нескольких микросекунд и тем самым решить задачу поддержания выходного напряжения преобразователя в заданных пределах во время срабатывания реле.

На фиг. 1 изображена схема педлагаемого преобразователя; на фиг. 2 - некоторые варианты схем динисторного двустороннего амплитудного ограничителя; на фиг. 2а показан симметричный динистор (ГОСТ 2.730-73, с. 8), являющийся двусторонним амплитудным ограничителем. На фиг. 2б показан двусторонний амплитудный ограничитель, где навстречу друг другу включены динисторы, проводящие в обратном направлении. На фиг. 2в включены встречно-параллельно два обычных динистора. Если динисторы проводят в обратном направлении, то последовательно с ними могут быть включены диоды, тогда схема фиг. 2в преобразуется в схему фиг. 2г. На фиг. 2д - двусторонний амплитудный ограничитель, в котором в диагональ диодного однофазного моста введен динистор. Для умощнения ограничителя в диагональ моста вводится управляемый тиристор, между анодом и управляющим электродом которого включается динистор (фиг. 2е).

Преобразователь содержит трансформатор 1, первичная оботка которого выполнена с отводом от части ее витков, а вторичная соединена с входом выпрямителя 2, выход которого соединен с входом фильтра 3, выходом соединенного с выходными выводами для подключения нагрузки; реле 4 со схемой 5 управления, включенной параллельно выходу фильтра 3, причем размыкающий контакт реле 4 соединен с отводом первичной обмотки трансформатора 1, а его замыкающий контакт - с одним из крайних выводов первичной обмотки трансформатора 1, а схема 5 управления выполнена обеспечивающей несимметричную петлевую характеристику с гистерезисом, равным заданному пределу изменения выходного напряжения U_вых; динисторный двусторонний амплитудный ограничитель 6, один вывод которого соединен с подвижным контактом реле, а другой - с общей точкой соединения неподвижного контакта реле и вывода первичной обмотки.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.

При подключении преобразователя к сети переменного тока - на отвод и нижний вывод первичной обмотки трансформатора 1 через подвижной размыкающий контакты реле 4 подается переменное напряжение U_c.

Динисторный двусторонний амплитудный ограничитель 6 выбирается с таким условием, что его напряжение включения U_вкл больше чем размах напряжения между размыкающим и замыкающим контактами реле 4 - U_к, но меньше чем размах сетевого напряжения (U_к<U<U).

При таком условии ток через динисторный двусторонний амлитудный ограничитель 6 не проходит.

Если выходное напряжение преобразователя U_вых становится выше заданного предельного значения, то срабатывают схема 5 управления и реле 4. При этом подвижной контакт реле 4 соединяется с замыкающим контактом, и напряжение сети U_c подается на выводы первичной обмотки трансформатора 1. Вследствие этого выходное напряжение U_вых преобразователя понижается и находится в пределах заданного значения.

Во время пролета подвижного контакта реле 4 от замыкающего контакта до замыкающего контакта напряжение сети U_с прикладывается к динисторному амплитудному ограничителю 6 и так как ограничитель моментально переходит в открытое состояние, напряжение сети прикладывается к верхнему и нижнему выводам первичной обмотки трансформатора 1. Таким образом, разрыв цепи, соединяющий преобразователь с сетью переменного тока, исключается.

Когда подвижной контакт реле 4 соединяется с замыкающим контактом, ток потребления от сети проходит через эти контакты, динисторный двусторонний амплитудный ограничитель переходит в закрытое состояние.

В этом состоянии преобразователь находится до тех пор, пока его выходное напряжение U_вых не становится ниже заданного предельного значения. В этом случае срабатывают схема 5 управления и реле 4, а подвижной контакт реле 4 возвращается в исходное состояние (см. фиг. 1). Во время пролета подвижного контакта реле 4 от замыкающего контакта до размыкающего вновь напряжение сети U_с прикладывается к ограничителю 6, который моментально переходит в открытое состояние, и напряжение сети продолжает прикладываться к верхнему и нижнему выводам первичной обмотки трансформатора 1. После соединения подвижного контакта реле 4 с размыкающим контактом (см. фиг. 1) динисторный двусторонний амплитудный ограничитель переходит в закрытое состояние, так как U_к<U, и ток через динисторный ограничитель не проходит.

Экспериментально была проведена проверка преобразователя 27 В 2 А, собранного по схеме фиг. 1. В качестве реле 4 использовалось реле типа РЭН (ХП4.500.000). Преобразователь питался от сети 400 Гц 220 В. Использовался двусторонний амплитудный ограничитель 6, собранный по схеме фиг. 2д на динисторе 2Н102 В (ТР3.393.007 ТУ). Время пролета подвижного контакта реле от замыкающего контакта до замыкающего составляло около 6 мс. Осциллографирование показало, что во время пролета подвижного контакта реле выходное напряжение преобразователя U_вых не изменялось. (56) Авторское свидетельство СССР N 760345, кл. H 02 M 7/12, 1980.

Формула изобретения

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого выполнена с отводом от части ее витков и соединена с входными выводами для подключения питающей сети, а вторичная - с входом выпрямителя, выход которого соединен с входом фильтра, выходом соедининенного с выходными выводами для подключения нагрузки, а также реле со схемой управления, включенной параллельно выходу фильтра, причем размыкающий контакт реле соединен с отводом первичной обмотки трансформатора, а его замыкающий контакт - с одним из крайних выводов первичной обмотки, а схема управления выполнена обеспечивающей несимметричную петлевую характеристику с гистерезисом, равным заданному пределу изменения выходного напряжения, отличающийся тем, что, в него дополнительно введен динисторный двусторонний амплитудный ограничитель, один вывод которого соединен с подвижным контактом реле, а другой - с общей точкой соединения неподвижного контакта реле и вывода первичной обмотки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2