Бесконтактный переключатель

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтсиих

Социапистнчесинх

Респубпнк (1ц869043 (61) Дополнительное к авт. санд-ау— (5I)M. Кл.

Н. 03 К 17/72

i (22) Заявлено 03. 01. 80 (21) 2863901/18-21 с присоединением заявки М

Государстесеай квинтет

СССР аа делам нее4ретенн4 н етхрытн1 (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.81. Бюллетень J% 36

Дата опубликования описания 30. 09. 81 (53) УДК621.314.. 26 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А. А. Булгаков, П. И. Бурмасов и С. М. IIe

«» (71) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротех- нике, а именно к устройствам, предназначенным для коммутации силовых цепей с выходом на переменном токе.

Известно устройство для коммутации силовых цепей с выходом на переменном токе, содержащее встречно включенные управляемые вентили (тиристоры), ключ управления, нагрузку и зажимы питающей сети (1).

1О

Недостатки данного устройства— искажение формы питающего переменного напряжения на нагрузке, приводящее к появлению высших гармоник и снижению коэффициента полезного действия, а

tS также необходимость сложных устройств для синхронизации управляющих импульсов с частотой питающей сети.

Наиболее близок к предлагаемому бесконтактный переключатель, содержащий два силовых тиристора, подключенных последовательно с нагрузкой к шинам переменного напряжения, трансформатор, первичная обмотка которого соединена с шинами переменного напряже . ния, ключ управления цепи из диодов и резисторов, включенных между обмотками трансформатора (23.

Недостатком известного устройства является возможность возникновения высших гармоник, которые вызывают дополнительный разогрев нагрузки (например, электродвигателя) и снижают ко-. эффициент полезного действия. Нестабильность частоты питающей сети приводит к произвольному, неуправляемому изменению мощности, выделяемой на нагрузке, так как при этом нарушается синхронизация управляющих импульсов с частотой питающей сети.

Цель изобретения — повышение надежности и увеличение коэффициента полезнога действия.

Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактнь1й переключатель, содержащий два силовых тиристора, подключенных последовательно с нагрузкой к шинам переменного напряжения, транс869043 4 форматор, первичная обмотка которого соединена с шинами переменного напряжения, ключ управления, диоды и резисторы, введены рва включенные последовательно между управляющими электродами силовых тиристоров дроссели, к точке соединения которых подключен выход ключа управления, вход которого через резистор подключен к точке соединения катодов двух диодов,. анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора„ причем выводы каждой из двух вторичных обмоток тря,нсформатора подключены один через резистор, а второй через диод к выводам соответствующего дросселя„

На чертеже представлена электрическая схема бесконтактного переключателя.

Устройство содержит встречно включенные управляемые вентили (тиристоры)

1 н 2, к которым последовательно подключена нагрузка 3, питание которой осуществляется от шин 4 и 5 питающей сети переменного напряжения, формиро:,ватель 6 отпирающих импульсов, вклю чающий в себя трансформатор 7, первичная обмотка 8 которого подключена к шинам 4 и 5 питаюшей сети. Одна вторичная выходная обмотка 9 трансформатора 7 через резистор 10 и диод

ll нагружена обмоткой дросселя 12, а другая вторичная выходная обмотка 13 трансформатора 7 через резистор 14 и диод 15 нагружена обмоткой дросселя ,16. Общая точка 17 обмоток дросселей 1 2 и 16 через ключ 18 управления, резистор 19 и диоды 20 и 21 подключена к катодам тиристоров 1 и 2. Управляющие электроды тиристоров 1 и 2 соединены с другими концами обмоток дросселей 12 и 16 .соответственно в точках

22 и 23. Обмотки 8, 9 и 13 трансформатора 7 и диоды 11 и 15 подключены так, что выпрямленный ток через обмотку дросселя 12 протекает в тот полупериод напряжения питающей сети, для которого тиристор 1 является непроводящим, т. е. когда его анод находится под отрицательным потенциалом, а выпрямленный ток через обмотку дросселя

16 протекает в другой полупериод напряжения питающей сети, для которого непроводящим является тиристор 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подаче питающего переменного напряжения на шины 4 и 5 питающей се,ти из-за встречного включения вторичных обмоток 9 и 13 трансформатора 7 относительно ет о первичной обмотки 8 напряжение на всех этих обмотках совпадает по фазе. Через диод 11, дроссель 12 и резистор 10 проходит ток.

Дроссель 12 запитан выпрямленным то— ком в тот момент, когда к аноду тиристора 1 приложен отрицательный потенциал, т. е. тиристор 1 в этот мо- мент непроводящий. Дросселем 12 вырабатывается ЭДС самоиндукции в виде положительного и отрицательного импульсов. Если ключ 18 открыт, то в управляющую цепь тиристора 1 проходят выпрямленные диодом 20 отрицательные импульсы ЭДС самоиндукции дросселя

12 по цепи: конец-точка 22 обмотки дросселя 12 — управляющик электрод тиристора 1 — диод 20 — резистор 19— ключ 18 управления — общая точка 17 обмоток дросселя 12 и 16. При этом в цепи управления тиристора 1 проходят импульсы тока. Максимальное значение этих импульсов имеется в момент смены полупериодов, т. е. к моменту появления положительного потенциала на аноде тиристора по его цепи управления уже проходит импульс тока, обеспечивающий надежное отпирание тиристора 1.

Форма напряжения и тока, проходящего через нагрузку 3, и форма питающего напряжения в положительные полупериоды не меняется, т. е. форма входного напряжения не искажается.

Аналогично под действием отрицательных импульсов ЭДС самоиндукции дросселя 16 отпирается тиристор 2 к моменту прихода отрицательных цолупериодов питающего напряжения, которое также без искажения приложено к на- . грузке 3.

Таким образом, открытое состояние ключа 18 обеспечивает питание. нагрузки 3 переменным напряжением синусоидальной формы.

Длительность импульсов управления определяет количество полупериодов переменного напряжения на нагрузке.

Регулируя длительность упомянутых импульсов управления с помощью ключа 18 управления и длительность интервалов между ними, т. е. задавая определенный алгоритм работы ключа 18 управления, регулируем мощность, потребляемую нагрузкой 3, Следует отметить, что вследствие отсутствия искажения формы переменного

r 1 напряжейия на нагрузке 3 (оно остается синусоидальным ) уменьшается количест43

Формула изобретения

Бесконтактный переключатель, содержащий два силовых тиристора, подключенных паследова ельно с.нагрузкой к шинам переменного напряжения, трансформатор. первичная обмотка которого соединена с шинами переменного напряжения, ключ управления, диоды и резисторы, отличающийся тем, что„ с целью повышения надежнос ти и увеличения КПД, в него введены два включенных последовательно между управляющими электродами силовых ти-. ристоров дроссели, к точке соединения которых подключен выход ключа управления, вход которого через резистор подключен к точке соединения катодов двух диодов, анод каждого из которых соединен с катодом соответствующего силового тиристора, причем выводы каждой из двух вторичных обмоток трансформатора подключены один через резистор, а второй через диод к выводам соответствующего дросселя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

O 608264, кл. Н 03 К 17/56, 26.01.77.

2. Заявка Великобритании У 1398612, 1кл. Н 3 Т, 25.06.75 .(прототип), ВНИИПИ Заказ 8356/85 Тираж 991 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 8690 во высших гармоник, вызывающих излишнии разогрев нагрузки, например электродвигателя переменного тока. При этом одновременно достигается повышение коэффициента полезного действия.

Тиристоры 1 и 2 управляются импульсами, которые формируются в момент смены полярности полупериодов питающего напряжения, т, е. к моменту появления по. ожительного потенциала на аноде соответствующего тиристора этот тиристор уже готов к переходу в открытое состояние, так как в этот момент по его управляющей цепи уже протекает TQK управления. Импульсы тока в цепях управления тиристоров 1 и 2 в широких пределах времени перекрывают моменты времени, когда на анодах этих тиристоров происходит смена полярности полупериодов питающего напряжения. Это обеспечивает надежное включение тиристоров даже при нестабильности частоты питающей сети. Следовательно, отпирание тиристоров не зависит от частоты питающей сети. Это

25 облегчает задачу синхронизации импульсов управления с напряжением пита. ющей сети (практически такой проблемы здесь не существует}.

Уменьшение искажения формы переменного напряжения на нагрузке, содер жащее число высших гармоник, которые вызывают излишний разогрев, нагрузки, и снижение КПД, а также упрощение синхронизации отпирающих импульсов дают

1 значительный технический и экономический эффект.