Бесконтактный переключатель

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

< п834912

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТРРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Ф Ф ч (61) Дополнительное и авт. саид-ву(22) Заявлено 310879 (21) 2813441/18-21 р1)м. к .

Н 03 К 17/00 с присоединением заявки ¹I (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР ио дмаи изобретений н открытий (53) УДК 621. 316 (088.8) Опубликовано 30.05.81. Бюллетень Йо 20 .

Дата опубликования описания 300581 (72) Автор изобретения

Л.Я. Новиков

J (71) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к автоматике и коммутационной технике.

Известен бесконтактный переключатель, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к выпрямителю с фильтром, и полупроводниковое устройство, подключенное к выводу выпрямителя, (1).

Недостаток устройства — низкая надежность.

Наиболее близкий к предлагаемому бесконтактный переключатель содержит формирователь, вход которого соединен с шиной переменного тока, два

RS-триггера, два элемента 2И, первый 15 вход первого из которых соединен с выходом первого формирователя, а второй вход соединен с прямым выходом первого RS-триггера и первым входом второго элемента 2И, второй фор- 2О мирователь, элемент 2И-2ИЛИ, усилитель, симистор, включенный последовательно с нагрузкой и датчиком тока в ! цепь источника переменного тока, T-.òðèããåð, интегратор и. компаратоаы Р3 °

Недостатком данного устройства является невысокий коэффициент полезного действия из-за ограничения мощности, подводнмой к нелинейной 30 нагрузке в переходном процессе включения, а следовательно, и в уменьшении скорости вывода нелинейной нагрузки на номинальное напряжение питания, и иэ-эа повышения влияния коммутации нелинейной нагрузки на форму напряжения источника переменного тока.

Цель изобретения — повышение коэффициента полеэного действия.

Указанная цель достигается тем, что в бесконтактный переключатель, содержащий формирователь, вход которого соединен с шиной переменного тока, два RS-триггера, единичный вход первого из которых соединен с выводом замыкающей кнопки включения, а нулевой вход через замыкающую кнопку выключения - с нулевой шиной, два элемента 2И, первый вход первого иэ которых соединен с прямком выхоДом первого RS-триггера и первым входом второго элемента

2И, усилитель, выход которого сое-. динен с входом коммутатора, включенного последовательно с нагрузкой и датчиком тока в цепь источника переменного тока, и два компарато«, ра, вход первого иэ которых соединен с выходом датчика Фока, 834912

45 введены генератор тактовых импульсов, элемент 2И-НЕ, третий элемент

2ИЛИ-2И и суммирующий и вычитающий счетчики, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом первого и первым входом третьего элементов 2И, выход формирователя соединен с первыми входами элементов 2И-НЕ и 2ИЛИ-2И и с дру гим выводом заьыкающей кнопки включения, при этом инверсный выход, первого RS-триггера соединен со вторым входом .элемента 2ИЛИ-2И, второй вход элемента 2И-HE подключен к прямому выходу первого RS-триггера, а выход его -. к установочным входам суммирующего и вычитающего счетчи ков, счетные входы которых соединены с выходами первого и третьего элементов 2И соответственно, а вы-, ходы — с соответствующими входами второго компаратора, выход которого 20 соединен с третьим входом элемента

2ИЛИ-2И, ныход последнего подключен, к единичному входу нторого RS-триггера, нулевой вход которого соединен с выходом второго элемента 2И кроме того, выход второго RS-триггера подключен ко входу усилителя и ко второму входу третьего элемен» та 2И, а выход первого компаратора соединен с вторым входом второго Зо элемента 2И.

На чертеже представлена функциональная схема бесконтактного переключателя.

Устройство содержит формирователь 1, шину 2 переменного тока, RS-триггеры 3 и 4, замыкающие кнопки 5 и б, элементы 7 и 8 2И, а уцилитель 9, коммутатор 10, нагрузку 11, датчик 12 тока, компараторы 13 и 14, генератор 15 тактовых импульсов, 40 элемент 16 2И-НЕ, элемент 17 2И„ элемент 18 2ИЛИ-2И и счетчики 19 и

20.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на прямом выходе RS-триггера 3 сигнал имеет нулевой уровень. Этот сигнал поступает на вход элемента 7 2И, на вход элемента 8 2И и на вход элемента 16

2И-НЕ, обеспечивая на выходе элементов 7 и 8 2И нулевой сигнал, а на выходе элемента 16 2И-НЕ единичный сигнал. Единичный сигнал с выхода элемента 16 2И-НЕ поступает на установочные входы суммирующего и нычитающего счетчиков 19 и 20, записывая в суммирующем счетчике 19 нулевой код, а в нычитающем счетчике 20 код,-соответствующий количестну тактовых импульсов генератора Щ

15; приходящихся на один полупериод напряжения источника переменного.; .тока. При этом на выходе компаратора

14 формируется единичный сигнал.

:Нулевой сигнал с выхода элемента 45

8 2И устанавливает в нулевое состоя ние RS-триггер 4. Нулевые сигналы на входах элементов 7 и 17 2И запрещают прохождение импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетный вход суммирующего и вычитающего счетчиков 19 и 20. Нулевой сигнал на входе усилителя 9 обеспечивает запирание коммутатора 10, в результате чего напряжение на нелинейной нагрузке 11 отсутствует. Единичный сигнал с инверсного выхода

RS-триггера 3, поступающий через элемент 18 2ИЛИ-2И на единичный вход

RS-триггера 4, не изменяет состояния последнего.

При нажатии кнопки 5 на единичный вход RS-триггера 3 проходят импульсы нулевого уровня, вырабатываемые на выходе формирователя 1 при каждом переходе входного синусоидального сигнала через нуль, длительность которых не превышает периода следования тактовых импульсов. Первый же из этих импульсов осуществляет синхронизированное переключение RS-триггера 3 в единичное состояние. Единичный сигнал с прямого выхода RS-триггера 3 разрешает прохождение,импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетный вход суммирующего счетчика 19, а нулевой сигнал . с инверсного выхода RS-триггера 3 разрешает прохождение сигналов нулевого уровня на вход элемента 18

2ИЛИ-2И с выхода формирователя 1.

Эти сигналы переключают в единичное состояние RS-триггер 4. Единичный сигнал с выхода RS-триггера 4 разрешает поступление через элемент 17

2И импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетный вход вычитающего счетчика 20, а также включает через усилитель 9 коммутатор 10. При этом нелинейная нагрузка 11 подключается к источнику переменного тока в момент, когда его напряжение переходит через нуль.

При увеличении уровня синусоидального напряжения в цепи нелинейной нагрузки 11.появляется ток, величина которого контролируется датчиком

12 тока. В момент увеличения тока в нелинейной нагрузке 11 сверх заданной величины срабатывает компаратор

13, который переключается в нулевое состояние и перебрасывает в нулевое состояние через элемент 8 2И RS-триггер 4. При этом усилитель 9 выкЛючает коммутаторв 10, снимая напряжение питания с нелинейной нагрузки 11.

После выключения коммутатора 10 первый.компаратор 13 возвращается в единичное состояние. Одновременно с .этим нулевой сигнал с выхода

RS-,триггера 4 запрещает поступление импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетный вход нычитающего счетчика 20, в котором

834912 ь

Формула-изобретения риксируется код, несущий информацию о фазе, симметричной относительно середины полупериода синусоидального напряжения, в которой происходит выключение коммутатора 10 при срабатывании датчика 12 тока. Счет импульсов в суммирующем счетчике 19 не запрещается и сопровождается постепенным увеличением;:фиксируемого..в нем кода, величина,.Щ фого приближается к величине. кода," зафиксированного в вычитающем счетчике 20. При уве-10 личении кода в суммирующем счетчике

19 сверх значения, зафиксированного в вычитающем счетчике 20, срабатывает компаратор 14, которой переключается в нулевое состояние и перебрасывает в единичное состояние через элемент

18 2ИЛИ-2И RS-триггер 4, включающий снова через усилитель 9 коммутатор

10, в результате чего к нелинейной. нагрузке .11 повторно в том же полу- 20 периоде прикладывается импульс напряжения от источника .переменного тока. Повторное включение коммутатора 10 происходит во второй половине полупериода на спаде синусоидального напряжения источника переменного тока. При уменьшении этого напряжения до нуля импульсом с выхода формирователя 1 осуществляется установка суммируюещго и вычитающего счетчиков 19 и 20 в исходное состояние и в следующем полупериоде процесс коммутации напряжения питания нелинейной нагрузки 11 повторяется.

Под влиянием прикладываемого напряжения сопротивление нелинейной нагрузки возрастает, а вместе с ним изменяется в сторону увеличения и фаза напряжения, при которой срабатывает компаратор 13. При этом напряжение питания нелинейной наг- 40 рузки 11 имеет вид импульсов, симметричных относительно середины каждого из полупериодов и возрастающих со временем как по амплитуде, так и по длительности что сопро 4 вождается дальнейшим повышением мощности, подводимой к нелинейной нагрузке 11. Указанный процесс завершается выводом нелинейной нагрузки 11 на номинальное напряжение питания..

При нажатии кнопки,б устройство устанавливается в исходное состояние, напряжение питания с нелинейной нагрузки 11 снимается..

В предлагаемом устройство автоматически устанавливается максимальный темп нарастания напряжения питания нелинейной нагрузки, что обеспечивается регулированием переходного процесса включения нелинейной О нагрузки таким образом, что в каждом

Ъолуйериоде нелинейная нагрузка подключается к источнику переменного тока дважды — в первой и во второй половине полупериодов, в результате чего вдвое возрастает мощность, подводимая к нелинейной нагрузке, те.. процесс вывода нелинейной нагрузки на номинальное напряжение питания осуществляется более интен- сивно. Кроме того, симметричная нагрузка на источник переменного тока в переходном процессе включения нелинейной нагрузки обуславливает уменьшение влияния коммутации нелинейной нагрузки на форму напряжения источника переменного тока, так как при этом нелинейные искажения вклю- . чают высшие гармонические составляющие, начиная с третьей гармоники.

Бесконтактный переключатель, со-держащий формирователь, вход которо- го соединен с, шиной переменного тока, дна RS-триггера, единичный вход первого из которых соединен с выводом замыкающей кнопки включения, а нулевой вход через замыкающую кнопку вык3почения — с нулевой шиной, два элемента 2И, первый вход первого иэ которых соединен с прямым выходом первого RS-триггера и первым входом второго элемента 2И,усилитель, выход которого соединен с входом коммута- -, тора, включенного последовательно с.нагрузкой и датчиком тока в цепь источника переменного тока, и два компаратора, вход первого из кото рых соединен с выходом датчика тока, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, в него введены генератор тактовых импульсов, элемент

2И-НЕ, третий элемент 2И, элемент

2ИЛИ-2И и суммирующий и вычитающий счетчики, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со вторым входом первого и первым входом третьего элементов 2И, выход формирователя соединен с первыми входами элементов 2И-НЕ и 2ИЛИ-2И с другим - выводом заьыкающей кнопки включения, при этом инверсный выход первого

RS-триггера соединен со вторым входом элемента 2ИЛИ-2И, второй вход элемента 2И-НЕ подключен к прямому выходу первого RS-триггера, а выход — к установочным входам суммирующего и вычитающего .счетчиков, счетные входы которых соединены с выходами первого и третьего элементов 2И соответственно, а выходы — с соответствующими входами второго компаратора, выход которого соединен с третьим входом элемента 2ИЛИ-2И, выход последнего подключен к единичному входу второго йВ-триггера, нулевой вход коТорого соединен с выходом второго элемента 2И, кроме того, выход второго RS-триггера подключен ко входу усилителя и ко второму входу третье7.

834912

Составитель Л. Захарова

Редактор М. Лысогорова Техред Н. Майорош Корректор В. Бутяга

Заказ 4118/86

Тираж 988 Подписное

ЬНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r ужгород, ул, Проектная, 4

ro элемента 2И, а выход первого компаратора соединен с вторым входом второго элемента 2И.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Патент США, Р 3743861, кл. И 03 К 17/72, 03.07.73.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2588121/18- 21, кл. Н 03 К 17/00, 07.03.78.