Коммутационное полупроводниковое устройство постоянного тока

 

ОП ИСААКИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

248032

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства Ме

Заявлено 24.1Ч.1967 (М 1152327j24-7) Кл. 21с, 45/.Й ДРОФ с присоединением заявок М 1151843124-7 и

1222082/24-7

Приоритет

Л!ПК Н 02с

Комитет по делам изобретеиий и открытий ори Совете Мииистров

СССР

УДК 621;316.717(088.8) Опубликовано 10.VII 1969. Бюллетень М0 23

Дата опубликования описания 15.XII.1969

Автор изобретения

Н. И. Каргалов

Северо-западный заочный политехнический институт

Заявитель

КОММУТАЦИОННОЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Известны коммутационные полупроводниковые устройства, постоянного тока, содержащие включенные последовательно с нагрузкой ведущий и ведомый силовые тиристоры, вспомогательный тиристор и диодно-емкостные цепи у правления с резисторами и кнопками.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что, с целью повышения надежности коммутации, исключения повторного отпирания ведущего тиристора при включении на короткое замыкание, а также устранения перенапряжений, на его,входе через резисторы, а,в силовои цепи вспомогательного тиристора непосредственно включен коммутирующий конденсатор ведущего тиристора, в цепь управляющего электрода которого введены дополнительный диод, соединенный с анодом ведущего тиристора, и конденсатор последовательно с пусковой кнопкой, гальванически связанной с цепью управления ведомого тиристора, причем через анод ведомого тиристора к нагрузке подключен шунтирующий ее диод.

Для реверсирования тока нагрузки применено дополнительное коммутационное устройство с запиранием ведущего тиристора от вспомогательного тиристора, управляемое прн помощи второй, пусковой кнопки, блокируемой размыкающим контактом подключенного к нагрузке реле контроля напряжения.

С целью автоматического отключения мощной нагрузки применен блок максимальной токовой защиты с усилителем, база транзистора которого подключена к делителю напряже5 ния, провод базы с диодом и эмиттер подсоединены к измерительному резистору в силовой цепи на входе устройства, а к выходу усилителя через .переключающий диод, параллельную цепи резистор — конденсатор и стаби10 литроп |подключен управляющий электрод вспомогательного тиристора.

На фиг. 1,представлена принципиальная электрическая схема описываемого устройства, нереверсивный.вариант; на фиг. 2 — то же, ре15 версивный вариант.

К входным зажимам (+) и (— ) коммутационного устройства (пускателя),подается на.пряжение от источника питания. К выходным зажимам присоединяется нагрузка (приемник

20 энергии) 1, в которой необходимо в процессе работы менять, направление тока. В исходном состоянии тиристоры 2 — 5 заперты. При нажатии пусковой .кнопки б в управляющую цепь тиристора 2 (в реверсивном варианте через

25 размыкающий контакт 7 реле 8) подается непрерывное напряжение (пока нажата кнопка), а в управляющую цепь ведущего тиристора, 3 поступает кратковременный импульс тока управления (пока заряжается конденсатор 9).

30 Если к выходным зажимам присоединена на248032

65 грузка 1, то за открывшимся ведущим тиристором 8 открывается ведомый тиристор 2, и в силовой цепи, возникает ток. Пусковая кнопка б может быть отпущена. От срабатывания реле 8 через его контакт 10 загорается сигнальная лампочка 11, указывающая на наличие напряжения на выходных зажимах пускателя, и одновременно обрывается контактом 7 цепь управления силовых тиристоров, Резисторы 12 и 13 служат для ограничения амплитудных значений токов управления тиристоров 2 и 8.

Диод 14 разгружают управляющий электрод тиристора 8 после отпирания от лишнего тока управления и создает лучшие условия для отгирания тиристора 8, так как через его анод после отпирания некоторое время проходит ток .конденсатора 9, прибавляющийся к току нагрузки индуктивного характера, недостаточному в первое .время для удержания тиристора 8 в открытом состоянии.

Отключение нагрузки 1 (прекращение про текания через нее силового тока) осуществляется запиранием тиристора 8. Для этого нажимается кнопка 15 отключения, и в цепи управления вспомогательного тиристора 16 создается ток, проходящий от плюсового зажима пускателя через ограничивающий резистор 17, управляющий электрод тиристора iá и минусовой зажим пускателя. При отпирании тир истор а 1б,происходит р аз ряд конденсатора 18 на силовой тиристор 3, и тиристор 8 запирается. Диод 19 необходим для снятия перенапряжений от индуктивности нагрузки 1 на тиристоре 2 при его запирании и для повышения среднего значения тока на нагрузке при прерывистом режиме работы пускателя. Благодаря тому что конденсатор 18 присоединяется к входным зажимам пускателя, обеспечи,вается его заряженное состояние перед каждым включением пускателя, необходимое для автоматического запирания тиристора 8 в случае короткого замыкания на выходных зажимах.

Автоматическое отключение пускателя при достижении определенного значения тока в силовой цепи производится от падения напряжения на измерительном резисторе 20, отпирающего .вспомогательный тиристор 16 при нажатии пусковой кнопки 6.

Отключение нагрузки 1 после реверса производится также при помощи кнопки 15 или автоматически, если,со стороны нагрузки происходит короткое замыкание или ток достигает определенного значения установки.

Автоматическое отключение осуществляется блоком 24 максимальной токовой защиты.

При номинальных токах (прямом и обратном) нагрузки и ниже падение напряжения на измерительном резисторе 20 (малоомном сопроти влении), усиленное транзистором 25, прикладывается к резистору 26 и имеет малое значение, Оно ниже напряжения стабилизации стабилитрона 27, ток через резистор 28 не проходит и напряжение на нем практически рав5

3О

4 но нулю. Напряжение на конденсаторе 29 также равно нулю, переключающий диод 80 заперт.

При достижении номинального тока в силовой цепи падение напряжения на резисторе 26 достигает значения, при котором стабилитрон 27 отпирается. При токе, большем номинального, на резисторе 28 возникает падение напряжения, равное разности между падением напряжения на резисторе 26 и напряжением на стабилитроне 27. Параллельно резистору 28 присоединяется конденсатор 29, имеющий такое же напряжение, как на резисторе 28. Когда ток в силовой цепи достигает значения, при котором падение напряжения на резисторе 28 становится достаточным для отпирания переключающего диода 80, то конденсатор 29, разряжаясь по цели управления вспомогательного тиристора 16, отпирает его. Через открывший,ся тиристор 16 разряжается коммутирующий конденсатор 18, запирая силовой тиристор 8.

Благодаря стабилитрону 27 с цепи управления тиристора 16 отсекается все напряжение, возникающее на резисторе 26;при малых токах в силовой цепи. В цепь .управления тиристора 1б,поступает напряжение лишь при больших токах (выше номинального) . Переключающий диод 80, обладающий отрицательным сопротивлением, служит для создания надежного открывания тиристора 16 при достижении соответствующего напряжения на конденсаторе 29.

Коэффициент стабильности тока уставки определяется отклонением напряжения на резисторе 28 (или разбросом на пряжения отпирания низковольтного переключающего диода 80) ol среднего значения с учетом постоянного напряжения стабилитрона 27. Например,,при напряжении стабилизации 82 в на стабилитроне 27 и напряжении переключения 10—

20 в у переключающего диода 80 коэффициент стабильности .при п редельном разбросе напряжения переключающего диода равен 1,05.

Постоянство напряжения, питания коллекгорной цепи триода поддерживается при помощи стабилитрона 81. Стабилизация режима работы транзистора 25 по температуре и характеристикам осуществляется при помощи делителя напряжения из резисторов 32 и 88.

Диод 84 благодаря нелинейности своего сопротивления повышает чувствительность работы устройства при больших токах, т. е. при токах уставки в области срабатывания, Диоды 35 и 86 в реверсивном варианте служат для дополнительной развязки коммутирующих конденсаторов 18,и 37 (необходимой при отпирании силовых тиристоров) .

Предмет изобретения

1. Коммутационное полупроводниковое устройство постоянного тока, содержащее включенные последовательно с нагрузкой ведущий и ведомый силовые тиристоры, вспомогательHbII : тиристор и диодно-емкостные цепи управ248032 ления с резисторами и кнопками, отличающееся тем, что, .с целью повышения надежности коммутации, исключения повторного отпирания ведущего тиристора при включении на короткое замыкание, а также устранения перенапряжений, на входе устройства через резисторы, а в силовой цепи вспомогательного тиристора непосредственно включен коммутирующий конденсатор ведущего тиристора, в цепь управляющего электрода которого введены дополнительный диод, соединенный с анодом ведущего тиристора, и конденсатор последовательно с пусковой кнопкой, гальванически связанной с цепью управления ведомого тиристора, причем через анод последнего к нагрузке подключен шунтирующий ее диод.

2. Устройство по,п. 1, отличающееся тем, что, с целью реверсирования тока нагрузки, применено дополнительное коммутационное

Уи . 1

9 иа. 2

Составитель Ягнятинскнй

Редактор А. Пейсоченко Техред А. А. Камышннкова Корректор р. H. Крочкова

Заказ 3215(10 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Г

I

II

1

1

I

I I

1

)г

1

I

1

1

1

1

I

1

I

l

l

I

I

I

l

I

I

1

1 устройство с за пиранием ведущего тиристора от вспомогательного тиристора, управляемое при помощи второй пусковой кнопки, блокируем ой размыкающим контактом подключенного к нагрузке реле контроля напряжения.

3. Устройство,по;пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью автоматического отключения мощной нагрузки, в нем применен блок максимальной токовой защиты с усилителем, база

l0 транзистора которого подключена к делителю напряжения, провод базы с диодом и эмиттер подсоединены к измерительному резистору в силовой цепи на входе устройства, а к выходу усилителя через переключающий диод, па15 раллельную цепь резистор — конденсатор и стабилитрон .подключен управляющий электродд вспомогательного тир истор а.

Приоритет по п. 2 исчислять с 28 апреля

1967, приоритет по п. 3 — с 19 февраля 1968.