Аттеньюатор тока солонина

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическнк

Республик (ui9571 83 (6) ) Дополнительное к авт. свкд-ву— (22)Заявлено 26.02,81 (2! ) 3255586/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 07.09.82 (51)M. Кл.

g 05 F 1/08

)Ъеударстнкнный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53у УДК 621.374 (088.8) (72) Автор изобретения

Ф

) I

) В. Ю. Солонин (7) ) заявитель (54) АТТЕНЮАТОР ТОКА СОЛОНИНА

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для ослабления постоянного тока, проходящего через нагрузку.

В настоящее время используют гасящий 5 резистор. Его включают последовательно нагрузке (1J .

Однако использование гасящего резистора связано с большим выделением энергии на нем в виде тепла. Для обеспечения необходимого теплоотвода его выпол няют больших размеров, дополнительно. . используют теплоотводящие устройства и специальные системы охлаждения. Следовательно, этот аттенюатор тока имеет )5 большие размеры, вес, стоимость, низкий технический ресурс.

Использование в сетях переменного тока для ослабления тока, проходящего через нагрузку, реактивные элементы также 20 имеют большие размеры, вес н стоимость, которые зависят от частоты сети и мощности, потребляемой нагрузкой. Кроме того, реактивные элементы вызывают появление реактивной составляющей мощности, передаваемой между источником. переменного напряжения и нагрузкой, что приводит к дополнительным потерям элект роэнергии в проходах (2 .

Недостатком известного аттенюатора тока на ключах являются низкие коэффициенты полезного действия и надежность вследствие большого выделения энергии в виде тепла на ключах во время нх переключения, большие размеры, вес и стоимость нз-за необходимости дополнительных, технических средств для охлаждения ключей, низкая устойчивость к коротким . замыканиям выходных шин, так как ток, проходящий через ключи при коротком замыкании выходных шин, определяется их сопротивлением, что приводит к перегрузке ключей.

Кроме того, в настоящее время существует тенденция к увеличению сопротивления ключей в закрытом н уменьшению в открытом состояниях, а также - к умень шению тока через управляющий электрод.

9571 83

По этим параметрам ключи приближаются к идеальным.

Цель изобретения — повышение КПД, надежности, уменьшение размеров, веса и стоимости путем уменьшения выделения 5 энергии в виде тепла на ключах во время. их переключения, повышение устойчивости к коротким замыканиям выходных шин.

Поставленная цель достигается тем,, что в аттенюатор тока, содержащий два ключа, входную и общую шины, введены импульсный генератор и последовательный колебательный контур, причем ключи соединены между собой последовательно и подключены управляюшими входами и вы- 15 ходами импулвсного генератора, а колебательный контур включен между точкой соединения ключей и общей шиной.

На фиг. l показана схема аттенюатора тока; на фиг, 2 - временные диаграм- 2э мы, поясняющие его работу.

Аттенюатор така содержит ключи 1 и

2. (например, на .полупроводниковых элементах), импульсный генератор 3 (мультивибратор), соединенный выходами 4 и 5 Б с управляюшими входами ключей 1 и 2, последовательный колебательный контур 6, включенный между точкой 7 соединения ключей 1, 2 и общей шиной 8. Аттенюатор тока имеет выход 9, к которому под- ЗО ключена нагрузка 1 6 (например, элект.родвигатель постоянного тока), и вход

11, подключаемый к промышленной сети постоянного тока (например 220 В) или к выходу выпрямителя.

На фиг. 2 показаны импульсы 12 и

1 3 напряжения соответственно на выходах 4 и 5 импульсного генератора 3.

Ток 14 в колебательном контуре 6, полупериоды 15 и 16 колебаний тока 14, импульсы 1 7 и 1 8 тока, проходящие.соответственно через ключи 1, 2 и представляющие собой полупериоды 15 и 1 6 колебаний тоха 14 (по длительности импульс

1 2 равен полупериоду 1 5 колебаний тока

1 4, а импульс 1 3 - полупериоду 1 6), моменты 19 и 20 времени, в которых ток

14 равен нулю. Временные диаграммы, показанные на фиг. 2, связаны с схемой фиг. 1 буквами а,, Ь, г, q, Аттенюатор тока работает следующим

ot)pe3oM.

Генератор 3 управляет ключами 1 и 2

Импульс 12 с выхода 4 генератора 3 открывает ключ 1 (момент 19 времени).

Постоянное напряжение с входа.11 атте-. 55 нюатора (выпрямленное напряжение промышленной сети) прикладывается к контуру 6. Во время открытия ключа 1 (во время переходного процесса между закрытым состоянием ключа и открытым) ток через него практически не проходит иэза самойндукции индуктивности контура 6 (фронты переключений ключей значительно круче фронтов, определяемых колебатель ным контуром 6, импульсов тока, проходящих через них). Поэтому энергия в виде тепла на ключе 1 не рассеивается, При открытом ключе 1 в контуре 6 проходит колебательный процесс тока 14 (полупериод 1 5).

Через открытый ключ 1 проходит импульс .1 7 тока. Как только полностью зарядится конденсатор контура 6, ток 14 становится равным нулю (момент 20 speмени). В этот момент времени прекращается импульс 12 и после его прекращения начинаетэя импульс 13 на выходе

5 генератора 3. В результате ключ 1 закрывается и после его закрывания открывается ключ 2. В контуре 6 проходит полупериод 1 6 колебательного процесса тока

14. Через полностью открытый ключ 2 проходит импульс 18 тока. Энергия, запасенная в колебательном контуре 6; передается в нагрузку 10.

Затем, в следующий момент 1 9 времени, когда ток в контуре 6 вновь становится равным нулю (йосле того, как вся энергия, запасенная в контуре 6 передастся в нагрузку 10), закрывается ключ 2 и попле его закрытия открывается ключ 1.

Энергия с входа 11 вновь поступает в контур 6. И так продолжается на протяжении всей работы аттенюатора тока, В течение всего этого времени в последовательном колебательном контуре 6 проходят вынужденные колебания тока 14, ведомые генератором 3. Энергия порциями, равными энергоемоксти колебательного контура 6, передается с входа 1 1 в наг рузку 10.

Во время. переключения ключей 1 и 2 проходящий через них ток равен нулю (моменты 19 и 20 времени), он сдерживается не самими этими ключами, как это имеет место в известном устройстве, а реактивными элементами колебательного контура 6. Как известно, энергия в виде тепла на реактивных элементах не рассеивается. Каждый из ключей 1 и 2 тоже не нагревается, потому что когда он закрыт. или находится в состоянии переключения, ток через него не проходит, а когда ток проходит, ключ .уже полностью открыт и его сопротивление равно нулю.

Следовательно, предлагаемый аттенюатор тока имеет более высокий коэффи5 957 циент полезного действия (а значит экономит электроэнергию), чем известные устройства этого же назначения. Ослабляя ток, проходящий через нагрузку 10, он сам практически не нагревается, S что позволяет выполнить его со значительно меньшими размерами, весом и стоимостью, чем размеры, вес, и стоимость известных аттенюаторов на ключах.

Мощность генератора 3 значительно меньше мощности, .потребляемой нагрузкой 10 (для управления ключами необходима мощность намного меньше мощности, проходящей через ключи). Мощность, выдел емая В .Виде тепл генер то- !5 ром, не снижает КПД предлагаемого аттенюатора тока по отношению к известному, так как такая же мощность выделяется и на элементах, управляющих ключами, в известном аттенюаторе.

Практически имеющие место ток утечки через реальный ключ в закрытом состоянии, его сопротивление в открытом состоянии, а также ток через управляющий электрод, приводят к некоторому дополни- тельному выделению энергии в виде тепла как в известном, так и в предлагаемом аттенюаторе. Это дополнительное выделение энергии в виде тепла никакого отношения не имеет к тому, что происходит во время переключения ключей из-за их переходного сопротивления и проходящего в это время тока. Оно не снижает коэффициент полезного действия предлагаемого аттенюатора по отношеник З к известному.

Кроме того, в настоящее время cy ществует тенденция к снижению этого дополнительного выделения энергии в виде тепла, так как постоянно улучшаются ука-t0 занные параметры ключей. Ключи приближаются к идеальным по отношению к этим параметрам.

Мощность электрического тока, передаваемую с входа 11 в нагрузку 10, можно увеличить в предлагаемом аттенюаторе, путем подключения параллельно последовательному колебательному контуру

183 6

6 еще .одного или нескольких последова тельных колебательных контуров с такой же частотой собственных колебаний. Т. е, на основе предлагаемого аттенюатора то- ка можно создать реостат.

Предлагаемый аттенюатор тока устойчив к коротким замыканиям выходных шин, так как ток через ключи не может возрасти больше пропускной способности колебательного контура, а следовательно не может их перегрузить.

Применение предлагаемого аттенюатора вместо гасящего резистора и известного тиристорного аттенюатора тока позволит сэкономить электроэнергию, снизить размеры, вес и стоимость .электрических устройств.

Таким образом, предлагаемый аттенюатор тока позволит сэкономить не только электроэнергию, но и конструкционные материалы, радиоэлементы, уменьшить трудоемкость изготовления и снизить мате риальные затраты.

Формула изобретения

Аттенюатор тока, содержащий два клю: ча, выходную и общую шины, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, надежности, уменьшения размеров и массы, в него введены импульсный генератор и последовательный колебательный контур, причем ключи соединены между собой последовательно и управляющими входыми подсоединены к выходам импульсного генератора, а колебатэльный контур включен между общей точкой соединения ключей и общей шиной.

Источники информации, принятые,во внимание при экспертизе

1. Справочник по электробытовым машинам и приборам. Под. ред. Э.В. Лира.

Киев, "Техника", 1976, с. 256, 258.

2. Андреев Г.И. Электроприводы главного движения металлообрабатывающих станков. М., "Машиностроение", 1 980, с. 15, 16, 67, 71.

957183

Составитель С. Маценко

Техред М,Тенер Корректор Г: Огар Редактор Аг. Шандор

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

Заказ 6597/36 Тираж 914 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5