Коммутирующее устройство

 

Использование: область тиристорных коммутирующих устройств, предназначенных для включения нагрузок в цепь переменного тока и фазового регулирования мощности. Особенностью коммутирующего устройства является возможность применения для его автоматического плавного установления и выключения заданного уровня мощности в нагрузке Коммутирующее устройство содержит тиристорный ключ, вспомогательный источник пульсирующего напряжения и релаксационный генератор на программируемом однопереходном транзисторе , снабженный цепью автоматического управления фазой цепью автоматической остановки изменения фазы включения тиристорного ключа а также цепью возврата в исходное состояние. Основным назначением коммутирующего устройства является управление включением и яркостью ламп накаливания 1 эл. ф-пы, 2 ил.

(р) RÖ (и) 2001511 С1 (51) Н 03 К 17 292

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ЯК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

БИБЛИОТЕК/

К ПАТЕНТУ

ЬЭ

Ю

Ю (21) 5045905/21 (22) 03.06.92 (46) 15.10Þ Бюп. Ма 31-38 (76) Смопянский Владимир Авраамович (54) КОММУТИРУЮЩЕЕ YCTPOACTBO (бг) Использование: область тиристорных коммутирующих устройств, предназначенных для включения нагрузок в цепь переменного тока и фазового регулирования мощности Особенностью коммутирующего устройства является возможность применения дпя его автоматического плавного установления и выключения заданного уровня мощности в нагрузке. Коммутирующее устройство содержит тиристорный ключ, вспомогательный источник пульсирующего напряжения и релаксационный генератор на программируемом однолереходном транзисторе, снабженный цепью автоматического управления фазой, целью автоматической остановки изменения фазы включения тиристорного ключа, а также цепью возврата в исходное состояние. Основным назначением коммутирующего устройства является управление включением и яркостью ламп накаливания. 1 зл. ф-пы,2 ил

2001511

Изобретение относится к коммутирующим устройствам с применением тиристоров, однопереходных транзисторов и программируемых однопереходных транзисторов, предназначенных для включения 5 нагрузок в цепях переменного напряжения и регулирования мощности.

Известны коммутируюшие устройства для фазового управления мощности с испол ьэовани : м тиристоров. Для коммутации переменного напояжения могут использоваться тиристорнь<е к <ючи, содержащие один однонаправленный тиристор, два встречно-параллельно включенных тиристора, два встречно включенных тиристора, 15 симметричный тиристор и дру ие камоина" ции иэ групп тиристоров, 8 известных коммутирующих устройствах для пуска тиристоров применяют релаксационные генераторы, содержащие

RC-цепи, к соедней <очке которых подключены маломощнь<е управляемые пороговые ключи; KGK-кремниевь.е однонаправленные ключи. КДК-кремниевые двунаправленные кл очи, программируе<лые однопереходные транэистопы и др. Выходы рел: ксационных генераторов подсоединяются к входу тирис<тр:-тых к;ючей (в иростейше<, случае к уп рааля ощим злгктр<гдам тири торов), И зггестные тиристорнь<е коммутируюцие;сгройс<ва HQ г.озволяк т плавно поде".ь и с ять зяданн j о мс шность с нагрузки в а<тто<хати <ег ком рен<име

Наиболее близклм к предлагаемому I10 технической .ущности и до тигаемому результату является ко<лмутипующее устройство, еггдержащ-.е Tèðèeòoðíü<é кгюч и на. рузку, соединенные последовательно <л подключенные к сети переменнсго или пульcиГгуюгцего напряжения, РГ цепочку и делитель напряжения, управляемый лоро<овый ключ, подключенный анодом к средней точке ВС-цепи. а катоди<л через токосогласующие цепи к входу управления тиристорного ключа, Л5

В качестве управляемого порогового ключа в этом коммутирующем устройстве могут быть применены кремниевые однонаправленные ключи (КОК), двунагipаeленные {КДК) или прогр а<ля<ируемые 50 однопереходные тре зистор<:..

Предлагаемое изобретение направлено на pecширение функциональных свойств коммугирующих фазоуправляющих устройств на тиристорах, снабжение их свайст- 55 вами авто<латического плавного регулир<зг<а <<ия мощности при включе:<ии и вь<кл<очении устройства от нуля до заданно<о зна<с!l тя м <цнoclи и<ти от .ада< "ого з.<ачения л.:> < с Tè до нуля при сохраненl«l< в<гзмоиности управления заданным значением мощности, Решение указанной задачи позволит при применении коммутирующего устройства, выполненного с применением изобретения, увеличить срок службы нагрузок, предохранить питающие сети от токовых бросков, создать комфортные условия для режимов включения и выключения тока в нагрузках.

Это достигается благодаря тому, что в коммутирующее устройство введены вспомогательный источник пульсирующего напряжения, цепь из последовательно соединенных первого диода, конденсатора и перво/о дополнительного резистора, второй диод и второй дополнительный резистор, причем цепь из последовательно соединенных первого диода, конденсатора и первого дополнительного резистора подключена между полюсами вспомогательного источника пульсирующего напряжения, к точке соединения цепочки из первого диода, конденсатора с первым дополнительным резистором подключен управляющий электрод управляемого noporoeoro ключа, точка соединения первого диода и конденсатора через второй дополнительный резистор соединена с одним из полюсов вспомогательного источника пульсирующего напряжения, а между средней точкой делителя напряжения и управляющим электродом управляемого порогового ключа включен второй диод. При этом обеспечивается возможность плавного автоматического увеличения мощности в нагрузке после включения устройства внешним контактным переключателем .1 задание установившегося уровня мощности.

Функции автоматического плавного уменьшения и увеличения мощности в нагрузке могут быть реализованы при использовании двухпозиционного ключа (контактного переключателя) в цепи второго дополнительного резистора.

Введение вспомогательного источника пульсирующего напряжения и подключение к нему релаксационного генератора с RCцепью и управляемым пороговым ключом, а также цепи из последовательно соединеннь<х первого диода, конденсатора и первого дополнительного резистора и подключение точки соединения цепочки из первого диода. и конденсатора с первым дополнительным резистором к упоавляющему электроду управляемого порогового ключа позволяет иосле включения коммутирующего устройсгва достичь плавного изменения напряжения включения иоро<ового ключа и плавного изменения gaeoeorn угла зажигания, а подклю Ie«èe среднеи то н и де/<ител<т напряже2001511 ния через диод к управляющему электроду управляемого порогового ключа позволяет остановить изменение напряжения включения порогового ключа и изменение фазового узла зажигания тиристорного ключа на заданном минимальном уровне, так как в противном случае амплитуда напряжения на катоде порогового ключа снизится ниже величины, обеспечивающей пуск тиристорного ключа. Включение второго дополнительного резистора между точкой соединения первого диода и конденсатора и одним из полюсов вспомогательного источника пульсирующего напряжения позволяет возвратить коммутирующее устройство в исходное состояние, Применение двухпозиционного ключа B цепи второго дополнительного резистора позволяет достичь автоматическое плавное включение и выключение нагрузки, На фиг. 1 приведена принципиальная схема коммутирующего устройства для управления нагрузкой при помощи одного однонаправленного тиристора; на фиг. 2— вариант схемы с применением дополнительного тиристорного кл юча на симметричном тиристоре.

Приняты следующие условные обозначения: 1 — тиристорный ключ, 2 — нагрузка, 3,4 — клеммы питающей сети переменного или пульсирующего напряжения, 5 — вспомогательный источник пульсирующего напряжения, 6 — резистор, 7 — стабилитрон, 8 — резистор и 9 — конденсатор (8, 9 — RCцепь), 10, 11 — резисторы (делитель напряжения), 12 — управляемый пороговый ключ (кремниевый однонаправленный ключ, программируемый однопереходный транзистор), 13, 14 — резисторы (токосогласующая цепь), 15 — первый диод, 16 — конденсатор, 17 — первый дополнительный резистор, 18— конденсатор, 19 — второй дополнительный резистор, 20, 21 — двухпоэиционные ключи (тумблеры), 22 — управляющая часть комму тирующего устройства. 23 — диодный мост, 24 — коммутирующее устройство по схеме фиг.1 (без нагрузки 2 и ключей 20 и 21), 25— симметричный тиристор (дополнительный тиристорный ключ), 26 — резистор.

Коммутирующее устройство по данному изобретению может быть выполнено в нескольких схемотехнических вариантах.

При использовании первого варианта (фиг.1) тиристор 1 должен иметь достаточно большое обратное пробивное напряжение.

В этом случае нагрузка 2 работает в однополупериодном режиме.

Питание вспомогательного источника пульсирующего напряжения может осуще5

50 ствляться как от сети переменного тока (клеммы 3 и 4), так и от анода тиристора 1 и клеммы 4 сети.

При необходимости питания нагрузки 2 двухполупериодным выпрямленным напряжением клеммы 3, 4 схемы (фиг,1) должны быть подключены к выпрямляющей диагонали диодного моста, вход которого подключается к сети переменного напряжения

При необходимости питания нагрузки 2 переменным напряжением она может быть подключена между питающей сетью переменного напряжения и входом диодного моста, При отсутствии необходимости автоматического плавного выключения нагрузки тумблер 21 должен быть замкнут или исключен из цепи резистора 19, При необходимости достижения автоматического плавного включения и плавного отключения коммутация в устройстве осуществляется двухпозиционным тумблером 21.

Для устройств, в которых необходимы только функции автоматического плавного в :," очения и выключения (без возможности регулирования установившейся мощности) резистор 10 может быть выполнен нерегулируемам. диод 18 в этом случае подключается к средней точке делителя напряжения 10, 11, Коммутирующее устройство (фиг.1) включенное в выпрямляющую диагональ диодного моста 23 (фиг.2), может быть включено в цепь управляющего электрода симметричного тиристора 25. В этом случае в схеме 24 может использоваться маломощный тиристор 1.

Коммутирующее устройство может оснащаться элементами помехоподавленич (LC-цепи) (1), защищающими питающую сеть.

Коммутирующее устройство работает следующим образом.

Пусть на клеммы 3, 4 коммутирующего устройства (фиг.1) подано переменное или выпрямленное синусоидальное напряжение. При включенном тумблере 21 после включения тумблера 20 вспомогательный источник пульсирующего напряжения вырабатывает импульсы трапецеидальной формы с ампгитудой напряжения, ограниченной стабилитроном 7. При этом начинается заряд конденсатора 9 через резистор 8 и конденсатора 16 через диод 15 и резистор

17. В начальные моменты времени конденса too 16 разряжен. Поэтому напряжение на управляющем электроде ключа 12 больше, чем напряжение на его аноде. Постоянная времени RC-цепи 8, 9 выбирается такой. чтобы к моменту окончания полупериода пита2001511

45 ющего напряжения напряжение на конденсаторе не достигло напряжения на катоде стабилитрона 7, а постоянная времени RCцепи 17, 16 была многократно более постоянной времени RC-цепи 8, 9. К концу полупериода питающего напряжения напряжение на катоде стабилитрона 7 падает, соответственно падает и напряжение на управляющем электроде ключа 12 и он отпирается, разряжая конденсатор 9. Спустя определенное число полупериодов питающего напряжения, по мере заряда конденсатора 16 напряжение на управляющем электроде ключа 12 снижается, что вызывает снижение напряжения переключения ключа 12 по цепи анод-катод и он начинает включаться, причем с каждым следующим полупериодом это включение происходит, при все меньшем и меньшем значении напряжения переключения ключа 12, что вызывает формирование импульса тока за счет разряда конденсатора 9 в цепь резистора

13. При этом промежутки времени между началом полупериода питаЮщего напряжения и моментами формирования импульса уменьшаются, Этот процесс происходит до тех пор пока из-эа снижения потенциала управляющего электрода ключа 12 не откроется диод 18, При этом дальнейший заряд конденсатора 16 прекратится, Сопротивление 11 выбирается из условия, обеспечивающего формирование ключом 12 импульсов напряжения, достаточных для пуска тиристорного ключа 1 через резистор 13. Таким образом, после включения тумблера 20 фаза формируемого импульса меняется от значения примерно 180 в меньшую сторону до некоторого значения, определяемого соотношением плеч делителя напряжения 10, 11 (или положением движка потенциометра 10, если делитель выполнен с регулируемым соотношением плеч). Так как тиристорный ключ включается в каждый полупериод имФормула изобретения коммхтирующее устеойство, содержащее тиристорный ключ и нагрузку, соединенные последовательно и подключенные к сети переменного или пульсирующего напряжения, RC - цепь и делитель напряжения, управляемый пороговый ключ, подключенный анодом к средней точке RC

- цепи, а катодом через токосогласующие цепи - к входу управления тиристорного . ключа, отличающееся тем, что в него дополнительно введены вспомогательный источник пульсирующего напряжения, цепь иэ последовательно соединенных первого диода, конденсатора и первого дополнипульсом управляющей схемы 22, то мощность в нагрузке нарастает от нуля до установившегося значения, т,е. осуществляется автоматическое плавное включение мощно5 сти в нагрузке. При выключении тумблера 20 конденсатор 16 разряжается через резистор 19 и 17 и коммутирующее устройство возвращается в исходное состояние. Сопротивление резистора 19 выбирают достаточ10 но большим, чтобы оно не сказывалось на возможности заряжать конденсатор 16.

Другой способ управления коммутирующим устройством, при котором тумблер 20 постоянно включен, может быть осуществt5 лен при помощи тумблера 21,Однако при этом сопротивление резистора 19, напротив, должно быть ограниченным, чтобы при включении тумблера 21 конденсатор разряжался. При этом в соответствии с описан20 ным выше процессом фаза зажигания ключей 21 и 1 будет увеличиваться до их полного выключения, При выключении тумблера 21 процесс будет осуществляться в обратном порядке.

25 Применение коммутирующего устройства для включения ламп накаливания в cBBTQTBx нической аппаратуре позволит существенно увеличить их срок службы и создать светотехнические изделия повышенной комфортности.

30 Применение коммутирующего устройства для пуска электродвигателей позволит снизить пусковые токи. Кроме того, при использовании коммутирующего устройства снижается импульсная нагрузка на питающие сети.

35 (56) Тиристоры, техн. справочник под ред.

В.А.Лабунцова, М,; Энергия, 1971, С.3и. Физика полупроводниковых приборов, т,1, пер. с англ., М.: Мир, 1984, раздел

40 4.6, с. 247-251, рис. 41а,б,в.

Микросхемы интегральные Е142А-В, Е143А-В. Технические условия ВБКП, 431314. 004 ТУ-ЛУ (ПО "TOP"), тельного резистора, второй диод и второй дополнительный резистор, причем цепь из последовательно соединенных первого ди50ода, конденсатора и первого дополнительного резистора подключена между полюсами вспомогательного источника пульсирующего напряжения, к точке соединения цепи из первого диода и конден55 сатора с первым дополнительным резистором подключен управляющий электрод управляемого порогового ключа, точка соединения первого диода и конденсатора через второй дополнительный резистор соединена с одним иэ полю° ф

° ° °: ° ° °

° Ф

° °

° ° - ° е ° ° ° . е

° I ° °

1 ° е . Ф

° 1 °

° °

° . ° ° °

I ° ° е ° ° °

° ° Ф ° ° 3

В ° °

° ° I ° ° °

°; ° ° ° I °

Коммутирующее устройство Коммутирующее устройство Коммутирующее устройство Коммутирующее устройство Коммутирующее устройство 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к коммутирующим устройствам для фазового регулирования мощности с применением симметричных тиристоров (триаков)
Наверх