Трехфазное коммутирующее устройство

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для коммутации нагрузок, обладающих значительными пусковыми токами Трехфазное коммутирующее устройство содержит в каждой фазе симистор 1, формирователь 3 синхроимпульсов, ждущий мультивибратор 4, первую 5 и вторую 13 схемы И, формирователь 7 импульсов, первый и второй инверторы 8, 9, RS-триггер 11, первый усилитель 17. Введение третьей 10 и четвертой 6 схем И, второго усилителя 12, первого и второго оптронов 15 и 16, входные цепи которых включены последовательно между шиной источника постоянного напряжения и вторым входом схемы И 13, третий вход которой соединен с входом усилителя 12 и выходом триггера 11, соединение входов S и R-триггера 11 с выходами схем 10 и 6, подключение первых бходов схем 10 и 6 к выходу и входу мультивибратора 4 соответственно , соединение второго входа схемы 10 с выходом инвертора 8, подключение выхода схемы 13 к второму входу схемы 5 и через инвертор 9 к второму входу схемы 6, а также подключение к выходу усилителя 12 каждой фазы последовательно соединенных входных цепей оптронов 15 и 16 других фаз позволяет исключить совпадение пусковых режимов с провалами напряжения в отдельных фазах. 3 ил. (Л С

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)л Н 03 К 17/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4827641/21 (22) 09.04.90 (46) 15.08.9.2. Бюл, ¹ 30 (71) Пензенский политехнический ийститут (72) А.M.ËåBèí, Ю.Г,Кирюхин и А,В,Печерский (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1210216, кл. H 03 К 17/56, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1515361, кл. Н 03 К 17/56, 1987., (54) ТРЕХФАЗНОЕ КОММУТИРУЮЩЕЕ УСТРО ICTBO (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для коммутации нагрузок, обладающих значительными пусковыми токами, Трехфазное коммутирующее устройство содержйт в каждой фазе симистор 1, формирователь 3 синхроимпульсов, ждущий мультивибратор

4, первую 5 и вторую 13 схемы И, формирователь 7 импульсов, первый и второй инверI ,, Ы„„1755368 А1

2 торы 8, 9, RS-триггер 11, первый усилитель

17. Введение третьей 10 и четвертой 6 схем

И, второго усилителя 12, первого и второго оптронов 15 и 16, входные цепи которых включены последовательно между шиной источника постояйного напряжения и вторым входом схемы И 13, третий вход которой соединен с входом усилителя 12 и выходом триггера 11, соединение входов S и R-триггера 11 с выходами схем 10 и 6, подключение первых входов схем 10 и 6 к выходу и входу мультивибратора 4 соответственно, соединение второго входа схемы

10 с выходом инвертора 8, подключение вы- . хода схемы 13 к второму входу схемы 5 и через инвертор 9 к второму входу схемы 6, а также подключение к выходу усилителя 12 каждой фазы последовательно соединенных входных цепей оптронов 15 и 16 других фаз позволяет исключить совпадение пусковых режимов с провалами напряжения в отдельных фазах. 3 ил.

1755368

Изобретение относится к области импульсной техники и предназначено для подключения мощных нагрузок к трехфазной сети в моменты перехода напряжения фаз через ноль и только в том случае, когда уровень напряжения каждой фазы (уровень напряжения и частота в автономной энергосистеме) превышает некоторое пороговое значение. Изобретение может быть использовано для коммутации мощных нагрузок, обладающих значительным пусковыми токами, в промышленных сетях, питающих электротехническое оборудование совместно с электронными устройствами с низкой помехозащищенностью с целью улучшения их электромагнитной совместимости.

Цель изобретения — повышение надежности в работе за счет исключения совпадения пусковых режимов с провалами напряжения в отдельных фазах.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее в каждой коммутируемой фазе включенный последовательно с нагрузкой симистор, формирователь положительных синхроимпульсов, входные выводы которых соединены с силовыми выводами симистора, формирователь положительных импульсов, входные выводы которого подключены к выходным выводам симистора через двустороннюю пороговую по напряжению цепь, ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выходом формирователя положительных синхроимпульсов, первую схему И, первый вход которой соединен с входом ждущего мультивибратора, первый усилитель, включенный между выходами первой схемы И и входом симистора, вторую схему И, первый вход которой подключен к шине управления, первый инвертор вход которого соединен с выходом формирователя положительных импульсов, второй инвертор и RS-триггер, в каждую коммутирующую фазу введены третья и четвертая схемы И, второй усилитель, первый и второй оптроны, выходные цепи которых включены последовательно между шиной источника постоянного напряжения и вторым входом второй схемы И, третий вход которой соединен с входом второго усилителя и выходом

RS-триггера, S u R-входы которого соединены с выходами третьей и четвертой схем И соответственно, первые входы третьей и четвертой схем И соединены с выходом и входом ждущего мультивибратора соответственно, второй вход третьей схемы И сое динен с выходом первого инвертора, выход второй схемы И соединен с вторым входом первой схемы И и через второй инвертор сов, подключенный выходом к ждущему

20 мультивибратору 4, первой 5 и четвертой 6 ской схеме 6 И третья логическая схема 10

25 И, соединенная входами с ждущим мульти30

35 силового симистора 1. Поскольку все это

45 происходит в каждом канале, фазные напря50

5

10 подключен к второму входучетвертой схемы

И, при этом к выходу второго усилителя каждой фазы подключены последовательно соединенные входные цепи первого и второго оптронов других фаз.

На фиг,1 представлена схема устройства; на фиг.2 — и рин ци пиал ьная схема его элементов: формирователя синхроимпульсов и формирователя с двусторонней пороговой по напряжению цепью; на фиг.3временные диаграммы, необходимые для изложения сути устройства.

Устройство (фиг,1) представляет собой три одинаковых канала, каждый из которых содержит силовой симистор 1, подключенный к фазе сети последовательно с нагрузкой 2, соединенные с силовыми выводами симистора, формирователь 3 синхроимпульлогическим схемам И, формирователь 7 с пороговой цепью, инвертор 8, инвертор 9, подключенный выходом к четвертой логичевибратором 4 и инвертором 8, а выходом с

S-входом триггера 11, R-вход которого подключен к выходу схемы 6, выход триггера 11 подключен к усилителю 12 входной цепи оптронов 15 и 16 связи со смежными фазами и логической схемой 13 И, к входам которой подключен также оптрон 14 гальванической развязки шины включения и последовательно соединенные выходы оптроны 15 и 16, а к выходу подключены инвертор 9 и вход схемы 5, Усилитель 17 включен между выходом схемы 5 и входом симистора 1.

Устройство работает следующим образом, При обесточенном светодиоде оптрона

14 нулевой потенциал земли через логические схемы 13 и 15 поступает на вход усилителя 17, обрывая ток цепи управления жения сети при любом соединении нагрузки будут полностью приложены к соединенным звездой запертым силовым симисторам, шунтированным очень высоким по отношению к нагрузке и одинаковым во всех фазах сопротивлением формирователей3и7, Схемы этих формирователей могут быть, например, такими как показано на фиг,2, Формирователь 3 выдает короткие (30 — 50 мк/с) положительные импульсы в моменты переходов напряжения на симисторе

1 через ноль за счет того, что базовый ток в обоих его транзисторах будет отсутствовать только в околонулевой окрестности пере1755368 менного напряжения на силовых выводах симистора, При отпирании симисторэ базовый ток в этих транзисторах также будет отсутствовать и на выходе формирователя синхроимпульсов будет иметь место поло- 5 жительный потенциал.

Аналогично построен и формирователь

7, представляющий собой такой же формирователь положительных импульсов; подключаемый к переменному напряжению

10 через двустороннюю симметричную пороговую по напряжению цепь в виде встречнопоследовательного включения одинаковЫх стабилитронов, Ток в базах транзисторов формирователя 7 будет отсутствовать уже 15 при уровне переменного напряжения, ниже напряжения пробоя стабилитронов, и íà его выходе будут иметь место симметричные будет соответствовать интервалу изменения уровня переменного напряжения от-0с до+0я, где Uo — напряжение пробоя стабилитронов.

Таким образом, при запертых симисто- 25 рах 1 соответствующ. е формирователи 3 и

7 каждого канала будут находиться под напряжением своей фазы, формируя на выходе импульсы, синхронизированные с

30 моментами перехода через ноль и импульсы с длительностью; соответствующей уровню амплитуды напряжения фазы. Нулевой потенциал с выхода схемы 13, преобразованный в единичный инвертором 9, будет поступать на вход схемы 6, разрешая про- 35 хождение синхроимпульсов с формирователя 3 йа й-вход триггера 11, Инвертированный импульс формирователя

7 будет подаваться на второй вход схемы 10, 40 где вторая половина инвертированного импульса формирователя 7 будет сравниваться по длительности с импульсом ждущего мультивибратора 4, синхронизированного с моментами перехода напряжения сети через ноль и имеющего фиксированную дли- 45 тельность 7П Если длительностыи второй половины импульса формирователя 7 меньше длительности тп импульса ждущего мультивибратора 4, т,е. параметры напря50 жения фазы выше пороговых, то RS-триггер

11 будет перебрасываться в единичное состояние по S-входу, в противном случае не будет перебрасываться.

Таким образом, в начале каждого полупериода будет производиться сравнение уровня напряжения фазы с пороговым значением и при его превышении триггер 11 установится в единичное состояние, в противном случае останется в нулевом, а в конце относительно синхроимпульсов положительные импульсы, длительность которых 20 каждого полупериода всего сбросится в ноль(на диаграммах фиг,3 а — напряжения сети, б — выход ждущего мультивибратора все три фазы совмещены, дйаграммы в, г, д — отражают соответствующие состояния триггеров фазных каналов), Когда триггер 11 находится в единичном состоянии, потенциал с его выхода поступает на усилитель 12, который запитывает светодиоды оптронов 15 и 16 смежных фаз;

Таким образом, если в какой-либо момент времени параметры напряжения смежных фаз будут превышать пороговые значения, то фотодиоды оптронов 15 и 16 будут находиться в проводящем состоянии, обеспечивая единичный сигнал готовности смежных фаз на первом входе схемы 13.

Включение устройства осуществляется путей подключения Цепи светодиодов оптронов 14 к внешнему источнику тока. При этом на второй вход схемы 13 будет подан единичный потенциал и при готовности смежных фаз (при напряжении во всех фазах выше порогового) на ее выходе появится единичный уровень (фиг.3е), который через инвертор 9 запрещает прохождение запускающего импульса через логическую схему

6 на сброс триггера 11, т,е, фиксирует его в единичном состояйии. "Ь

После этого очередйой запускающий импульс проходит через логическую схему 5 и через усилитель 17 открывает симистор 1 в момент перехода напряжения фазы через ноль. Напряжение фазы оказывается приложенным к нагрузке 2 и снимается с входов формирователя синхроимпульсов, обеспечивая появление на его выходе единичного потенциала, который через логическую схему 5 и усилитель 17 поддерживает открытое . состояние симистора 1. Аналогичные процессы протекают в остальных каналах устройства, обеспечивая его полное включение на 2/3 полупериода напряжения сети.

Выключение устройства происходит при обесточивании светодиодов оптронов

14.

Использование предлагаемого устройства позволяет оптимально распределять во времени пусковые процессы электротехнического оборудования промышленных цехов, благодаря чему уменьшается число сбоев электронных устройств и связанный с этим выпуск брака, возникновение поломок и аварий технологического оборудования, Формула изобретения

Трехфазное коммутирующее устройство, содержащее в каждой коммутируемой фазе включенный последовательно с нагрузкой симистор, формирователь положительных синхроимпульсов, входные выводы

1755368 которого соединены с выходными выводами симистора. формирователь положительных импульсов, входные выводы которого подключены к выходным выводам симистора, через двустороннюю пороговую по напря- 5 жению цепь, ждущий мультивибратор, вход которого соединен с выходом формирователя положительных синхроимпульсов, первую схему И, первый вход которой соединен с входом ждущего мультивибратора, пер- 10 вый усилитель, включенный между выходом . первой схемы И и входом симистора, вторую схему И, первый вход которой подключен к шине управления, первый инвертор, вход которого соединен с выходом форми- 15 рователя положительных импульсов, второй инвертор и RS-триггер, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности в работе, в каждую коммутирующую фазу введены третья и четвертая схемы И, второй 20 усилитель, первый и второй оптроны, выходные цепи которых включены последовательно между шиной источника постоянного напряжения и вторым входом второй схемы

И, третий вход которой соединен с входом второго усилителя и выходом RS-триггера, S и R входы которого соединены с выходами третьей и четвертой схем И соответственно, первые входы третьей и четвертой схем И соединены с выходом и входом ждущего мультивибратора соответственно, второй вход третьей схемы И соединен с выходом первого ийвертора, выход второй схемы И соединен с вторым входом первой схемы И и через второй инвертор подключен к второму входу четвертой схемы И, при этом к выходу второго усилителя каждой фазы подключены последовательно соединенные входные цепи первого и второго оптронов других фаз.

1755368

Я

lg

Составитель М. Щедрин

Редактор Ю. Середа Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Т. Палий

Заказ 2898, . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101