ТРЕХФАЗНЫЙ КОММУТАТОР Российский патент 2004 года по МПК H03K17/72 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовало для включения и отключения трехфазной нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является трехфазный коммутатор [1] (прототип), содержащий в каждой коммутируемой фазе первый тиристорный оптрон, подключенный катодом к выходному выводу, а анодом к соответствующей фазе сети, второй тиристорный оптрон, подключенный катодом к аноду первого тиристорного оптрона и соответствующей фазе, анодом к выходному выводу этой фазы, трехфазный выпрямитель, подсоединенный анодами диодов к выходным выводам, первые диоды, подсоединенные катодом к соответствующему входу-аноду светодиода первого тиристорного оптрона, первую и вторую кнопки управления, по числу фаз первые и вторые стабилитроны, вторые, третьи и четвертые диоды, первые и вторые резисторы, а также дополнительный тиристор, причем анод первого диода соединен с анодом тиристорного оптрона в каждой фазе, а катод светодиода тиристорного оптрона через соединенные катодом первый стабилитрон и первый резистор подключен к выходному выводу последующей фазы, второй диод подключен анодом к выходному выводу каждой фазы, а катодом к аноду первого стабилитрона данной фазы, катоды светодиодов вторых тиристорных оптронов подключены к соответствующей фазе, аноды светодиодов вторых тиристорных оптронов через соединенные анодами третий диод и второй стабилитрон - для двух фаз - к аноду четвертого диода, катод которого подключен к соответствующему выходному выводу данной фазы, и первому выводу второго резистора, вторые выводы которых, в том числе и второго резистора третьей фазы, подключены к катоду дополнительного тиристора, анод которого подсоединен к выходу трехфазного выпрямителя, первая кнопка управления включена между управляющим электродом дополнительного тиристора и анодом светодиода первого тиристорного оптрона одной из фаз, вторая кнопка управления подключена к входной цепи второго тиристорного оптрона третьей фазы между точкой соединения анода четвертого диода с первым выводом второго резистора и катодом второго стабилитрона.

Недостатком данного устройства является усложненность схемы управления, в которой для реализации управляющего ключа потребовался дополнительный тиристор, а для управления входными цепями первых тиристорных оптронов-светодиодов - три отдельные цепи, каждая из которых содержит два диода, стабилитрон и резистор. Все это снижает надежность устройства.

Целью изобретения является повышение надежности. Указанная цель достигается тем, что в трехфазном коммутаторе, содержащем в каждой коммутируемой фазе первый тиристорный оптрон, подключенный катодом к выходному выводу, а анодом к соответствующей фазе сети, второй тиристорный оптрон, подключенный катодом к аноду первого тиристорного оптрона и соответствующей фазе, анодом к выходному выводу этой фазы, трехфазный выпрямитель, подсоединенный анодами диодов к выходным выводам, первый диод, подсоединенный анодом к одной из фаз сети, а катодом к первому выводу первой кнопки управления; по числу фаз вторые диоды, подсоединенные катодом к аноду светодиода второго тиристорного оптрона соответствующей фазы, и токоограничивающие резисторы, объединенные первыми выводами, а вторым выводом резистор третьей фазы подсоединен к первому выводу второй кнопки управления, входная цепь-светодиод первого тиристорного оптрона каждой фазы подсоединена анодом светодиода к катоду светодиода второго тиристорного оптрона, а катодом к соответствующей фазе, аноды вторых диодов - в двух фазах - подсоединены к вторым выводам соответствующих токоограничивающих резисторов, а в третьей фазе - к второму выводу кнопки управления, катоды диодов трехфазного выпрямителя и второй вывод первой кнопки управления подсоединены к первым выводам упомянутых резисторов.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в разработке такого трехфазного коммутатора, в котором схема подключения светодиодов тиристорных оптронов, устройства управления ими максимально упрощается.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема трехфазного коммутатора.

Коммутатор содержит первый 1 (2, 3) и второй 4 (5, 6) тиристоры, соединенные встречно-параллельно и включенные в каждую фазу А (В, С) питающей сети последовательно с нагрузкой, подсоединяемой к выходным выводам 7-9; тиристоры 1-6 могут быть выполнены светоуправляемыми, при этом входными цепями тиристоров являются светодиоды 10-15 соответственно, трехфазный выпрямитель на диодах 16-18, подключенных анодами к выходным выводам 7-9, а катодами к первым выводам токоограничивающих резисторов 19-21, первый диод 22, подсоединенный анодом к одной из фаз (С) сети, а катодом к первому выводу первой кнопки управления 23, подсоединенной вторым выводом к катодам диодов 16-18 упомянутого выпрямителя, вторые диоды 24-26, подсоединенные катодами к анодам соответствующих светодиодов 13-15 тиристорных оптронов 4-6, а анодами - для двух фаз (А, В) - к вторым выводам токоограничивающих резисторов 19, 20 непосредственно, для третьей фазы к второму выводу резистора 21 - через вторую кнопку управления 27. Светодиоды 10-12 первых тиристорных оптронов 1-3 включены последовательно-согласно между соответствующей фазой А (В, С) сети и катодам соответствующего светодиода 13-15 второго тиристорного оптрона 4 (5, 6).

Трехфазный коммутатор работает следующим образом.

В исходном состоянии при наличии напряжения питающей сети цепи управления тиристорных оптронов 1-6 разомкнуты, поскольку диоды 16-18 трехфазного выпрямителя подключены к выходным выводам, оптроны 1-6 заперты. Коммутатор включается кратковременным нажатием первой кнопки управления 23. Если это произошло в момент времени ωt=0, то по цепям: - фаза С, первый диод 22, первая кнопка управления 23, токоограничивающий резистор 20, второй диод 25, светодиод 14 второго тиристорного оптрона 5, светодиод 11 первого тиристорного оптрона 2, фаза B и - фаза С, диод 22, кнопка 23, резистор 19, диод 24, светодиоды 13 и 10 оптронов 4 и 1, фаза А начинают протекать токи управления этих оптронов. Ток управления, включающий первый тиристорный оптрон 1, определяется половиной линейного напряжения между фазами С и А и величиной сопротивления резистора 19, ток управления, включающий второй тиристорный оптрон 5, определяется половиной линейного напряжения между фазами С и В и резистором 20 (импульсы управления тиристорных оптронов 1-6 формируются из положительного выпрямленного двухимпульсного напряжения шириной 240 эл). После включения тиристорных оптронов 1 и 5 нагрузка подключается к фазам А и В. В момент времени по цепи - фаза А, первый тиристорный оптрон 1, диод 16 трехфазного выпрямителя, токоограничивающий резистор 21, вторая кнопка управления 27, второй диод 26, светодиоды 15, 12 оптронов 6 и 3, фаза С начинает протекать ток, открывающий оптрон 6, подключающий нагрузку к фазе С. Дальнейшее включение тиристорных оптронов происходит аналогично в соответствии с чередованием фаз питающей сети. Для отключения коммутатора нажимается вторая кнопка управления 27, цепь управления оптронов 3 и 6 разрывается и происходит их закрывание, а в управляющих цепях появляется провал выпрямленного тока до нуля, в этот момент времени потенциалы фаз А и В равны, вследствие чего (оптроны в фазе С закрыты) закрываются оптроны в фазах В и А, и устройство отключается от сети. (Возможен вариант коммутатора, в котором включение и отключение трехфазной нагрузки осуществляется с помощью переключателя, заменяющего собой первую кнопку управления 23, при этом из схемы исключается диод 18, а его функции выполняет первый диод 22, также исключается из схемы и вторая кнопка управления 27).

В сравнении с прототипом заявленное устройство отличается более простой схемой подключения входных цепей первых тиристорных оптронов, более простой схемой, реализующей коммутацию управляющих цепей тиристорных оптронов, что позволило исключить из трехфазного коммутатора три резистора, восемь диодов, шесть стабилитронов и дополнительный тиристор.

Источник информации

1. Авторское свидетельство СССР №1831766, Н 03 К 17/72, 1991 г. "Трехфазный коммутатор".

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для управления трехфазной нагрузкой. Техническим результатом является упрощение схемы подключения входных цепей тиристорных оптронов, ключа управления. Трехфазный коммутатор содержит включенные в каждую фазу тиристоры, соединенные встречно-параллельно и выполненные на оптронах, трехфазный выпрямитель на диодах, токоограничивающие резисторы, три диода, две кнопки управления, три токоограничивающих резистора. Входные цепи первых тиристорных оптронов каждой фазы подсоединены анодом светодиода к катоду светодиода второго тиристорного оптрона этой фазы, а катодом - к фазе сети. Аноды вторых диодов двух фаз подключены к токоограничивающим резисторам, а третьей фазы - к второй кнопке управления. Трехфазный выпрямитель и первая кнопка управления подключены к токоограничивающим резисторам. Из трехфазного коммутатора исключены три резистора, восемь диодов, шесть стабилитронов и дополнительный тиристор. 1 ил.

Трехфазный коммутатор, содержащий в каждой коммутируемой фазе первый тиристорный оптрон, подключенный катодом к выходному выводу, а анодом - к соответствующей фазе сети, второй тиристорный оптрон, подключенный катодом к аноду первого тиристорного оптрона и соответствующей фазе, анодом - к выходному выводу этой фазы, трехфазный выпрямитель, подсоединенный анодами диодов к выходным выводам, первый диод, подсоединенный анодом к одной из фаз сети, а катодом - к первому выводу первой кнопки управления, по числу фаз вторые диоды, подсоединенные катодом к аноду светодиода второго оптрона соответствующей фазы, и токоограничивающие резисторы, объединенные первыми выводами, а вторым выводом резистор третьей фазы подсоединен к первому выводу второй кнопки управления, отличающийся тем, что входная цепь первого тиристорного оптрона каждой фазы подсоединена анодом светодиода к катоду светодиода второго тиристорного оптрона данной фазы, а катодом - к соответствующей фазе, аноды вторых диодов в двух фазах подсоединены к вторым выводам соответствующих токоограничивающих резисторов, а в третьей фазе - к второму выводу второй кнопки управления, катоды диодов трехфазного выпрямителя и второй вывод первой кнопки управления подсоединены к первым выводам упомянутых резисторов.