Коммутатор индуктивных нагрузок

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для коммутации индуктивных нагрузок в различных схемах управления и регую оЛ /; 3 1 пА лирования. Изобретение позволяет уменьшить мощность потребляемой энергии и увеличить быстродействие коммутатора . Устройство содержит п коммутирующих элементов 1, п нагрузок 2, п диодов 3, конденсатор 4, ключевой элемент 5, дроссель 6, дополнительный диод 7, пороговый элемент 8 с гистерезисом, первую 9 и вторую 10 шины питания. В качестве нагрузок можно применять обмотки электромеханических исполнительных органов, например реле, двигателей и т.п. Предложенное устройство целесообразно использовать в случаях большого числа сильноточных нагрузок, когда необходимо обеспечение минимума потребляемой энергии. 2 ил. а л гЛ 4 .ГЪ Л7 00 со о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (ю 4 Н 03 К 17/64

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н вторСНомЮ СвиДЕТЕПьСтвм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4061038/24-21 (22) 22.04.86 (46) 23.04.88. Бюл. и 15 (71) Московский технологический институт (72) С.И. Червяков (53) 621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

 180688, кл. Н 02 M 1/04, 1966.

Авторское свидетельство СССР

Р 1095405, кл. H 03 К 17/64, 1983, (54) КОММУТАТОР ИНДУКТИВНЫХ НАГРУЗОК (57) Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для коммутации индуктивных нагрузок в различных схемах управления и pery. 80, „.1 390797 А1 лирования. Изобретение позволяет уменьшить мощность потребляемой энер гии и увеличить быстродействие коммутатора. Устройство содержит и коммутирующих элементов 1, п нагрузок

2, и диодов 3, конденсатор 4, ключевой элемент 5, дроссель 6, дополнительный диод 7, пороговый элемент

8 с гистерезисом, первую 9 и вторую

10 шины питания. В качестве нагрузок можно применять обмотки электромеханических исполнительных органов, например реле, двигателей и т.п.

Предложенное устройство целесообразно использовать в случаях большого числа сильноточных нагрузок, когда необходимо обеспечение минимума потребляемой энергии. 2 ил. I

13907

Изобретение относится к автоматике и служит для коммутации индуктивных нагрузок в различных схемах управления и регулирования.

В качестве нагрузок можно, например, применять обмотки электромеханических исполнительных органов (реле, двигателей и т„,д,), Предлагаемый коммутатор наиболее ь лесооб10 разно использовать в случаях большого числа сильноточных нагрузок, где необходимо обеспечение минимума потребляемой энергии, Цель изобретения — уменьшение

15 потребляемой мощности и повышение быстродействия коммутатора.

На фиг. 1 изображен коммутатор индуктивных нагрузок, на фиг ° 2

Временные. диаграммы переходного npogecca на основных элементах коммутатора.

Коммутатор (фиг. 1) содержит и коммутирующих элементов 1, и нагрузок 2, п диодов 3, конденсатор 4, 28 ключевой элемент 5, дроссель 6, дополнительный диод 7, пороговый элемент 8 с гистерезисом, первую 9 и вторую IÎ шины питания.

Первый вывод каждого коммутирующего элемента 1 подключен к первой шине 9 питания, а второй через соответствующую нагрузку 2 — к второй шине 10 питания и через соответствующий диод 3 K перв61м выводам кон» денсатора 4 и ключевого элемента 5.

Второй вывод ключевого элемента 5 подключен через дроссель 6 к второй шине 10 питания и через дополнительный диод 7 к первой шине 9 питания, а управляющий вход соединен с выхоpом порогового элемента 8 с гистереэисом, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому выводу конденсагора 4 и первой шине 9 питания, На диаграммах (фиг. 2) обозначены: Т„ — ток в отключенной нагрузке 2, U — напряжение в точке соединения конденсатора 4, ключевого элемента 5 и диодов 3 относительно е шины 9 питания (которое без учета падения напряжения на открытом диоде

3 равно напряжению на отключенном коммутирующем элемента 1)„ U — напряжение на выходе порогового элемента 8, I< — ток через дроссель 6, U — напряжение в точке соединения

3 ключевого элемента 5, дросселя 6 и

97 2 дополнительного диода 7 относительно шины 9 литания, E„— напряжение питания, U — напряжение на открытом дополнительном диоде 7, t, — время начала переходного процесса, tz, t4, с, t> — время, когда напряжение U

4 достигает порога срабатывания порогового элемента 8

З 51 g9 время, когда напряжение U достигает порога отпускания порогового элемента 8, t» t„ — время, когда ток через дроссель 6 становится равным нулю.

Коммутатор работает следующим образом.

В статическом режиме диоды 3 и ключевой элемент 5 закрыты, Во время переходного процесса, когда какойнибудь из коммутирующих элементов 1 закрывается за счет ЭДС самоиндукции его нагрузки 2,, открывается соответствующий диод 3, и ток отключенной нагрузки 2 начинает протекать через данный диод 3 заряжая конденсатор 4.

Когда напряжение на его первом выводе, измеряемое относительно первой шины 9 питания, достигает уровня срабатывания порогового элемента 8, оно срабатывает, и ключевой элемент

5 открывается, При этом в дросселе 6 происходит накопление энергии, его ток начинает возрастать и после того, как он становится больше, чем суммарный ток через отключенную нагрузку 2, напряжение на первом выводе конденсатора 4 начинает уменьшаться. При снижении этого напряжения до уровня отпускания порогового элемента 8 он срабатывает и закрывает ключевой элемент 5. ЭДС самоиндукции дросселя

6 открывает дополнительный диод 7, и ток дросселя начинает протекать по цепи: шина 10 питания, дроссель

6 и дополнительный диод 7g шина 9 питания, возвращая энергию, накопленную в дросселе 6, в источник питания.

В результате этого происходит рекуперация части энергии, накопленной в нагрузке. При этом напряжение на первом выводе конденсатора 4, заряжаемого током отключенной нагрузки, вновь начинает возрастать до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет уровня срабатывания порогового элемента 8, после чего весь процесс повторяется снова до тех пор, пока ток в нагрузке не станет равным нулю, 1390797

Такое построение схемы позволяет добиться рекуперации основной части энергии, накопленной в нагрузках, и таким образом уменьшить потребляемую устройством мощность. Наибольший эф5 фект достигается при коротких включениях сильноточных нагрузок.

Предлагаемый коммутатор обеспечивает также при прочих равных условиях более высокое быстродействие по сравнению с известным устройством, так как на отключенных нагрузках 2 во время переходного процесса поддерживается приблизительно постоянное напряжение, не зависящее от того, в каком состоянии находится ключевой элемент 5. Так, выбрав уровень срабатывания порогового элемента 8 немного меньшим, чем предельно допустимое напряжение на коммутирующих элементах 1, получают максимально возможное быстродействие коммутатора, поскольку на нагрузку 2 во время переходного процесса постоянно поддерживается напряжение, приблизительно равное разности между предельно допустимым напряжением на коммутирующих элементах 1 и напряжением питания Еп. А это напряжение в основном и определяет время задержки на отключение.

Кроме того, предлагаемый коммутатор целесообразно применять в тех случаях, когда предельно допустимое напряжение на коммутирующих элементах меньше удвоенного максимально возможного напряжения питания.

Формула изобретения

Коммутатор индуктивных нагрузок, содержащий и коммутирующих элементов, первый вывод каждого коммутирующего элемента соединен с первой шиной питания, а второй вывод через соответствующую нагрузку — с второй шиной питания и через соответствующий диод — с первым выводом конденсатора, первый вывод дополнительного диода соединен с первой шиной питания, управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом порогового элемента с гистереэисом, первый вход которого соединен с первым выводом конденсатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и повышения быстродействия, введен дроссель, первый вывод которого соединен с вторым выводом конденсатора и второй шиной питания, второй вывод дросселя соединен с вторым выводом дополнительного диода и через ключевой элементс первым выводом конденсатора, второй вход порогового элемента с гистереэисом соединен с первой шиной питания. I

1390797 3 y hg 4 ty 4 4 бисау

Фиг. Г

Составитель Г.Терешина

Техред И.Дидык

Корректор В. Бутяга

Редактор В.Тупица

Подписное

Тираж 928

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1784/56

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4