Ограничитель пускового тока Советский патент 1984 года по МПК H02H9/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в цепях питания постоянным током приборов, требующих ограничения пусковых токов при включении, в частности для питания накалов мощных электровакуумных приборов в радиолокационной станции. Известно устройство ограничения тока переходного процесса в момент включения, содержащее тиристор, включенный последовательно с нагрузкой, параллельно которому включено несколько ветвей, каждая из которых содержит балластный резистор, диоды и тиристор, управляющий электрод которого соединен с эмиттером транзистора, коллектор которого соединен с положительной шиной, а база подключена к времязадающей цепочке, состоящей из конденсатора и резистора 1. Однако при пуске сначала включается одна ветвь с большим сопротивлением, затем другая и т.д, Устройство изменяет пусковой ток ступенями, но не осуществляет стабилизацию уровня ограничения, что приводит к снижению надежности. Кроме того, параллельные ветви содержат балластные резисторы и другие элементы, на которых рассеивается мощность, что приводит к снижению КПД. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ограничитель пускового тока, содержащий последовательно соединенные резистор и регулярующий транзистор,, последовательную цепь из управляющего транзистора и резистора, включенную параллельно входным клеммам устройства, и два резистора. При достижении током уровня ограничения регулирующий транзистор, соединенный последовательно с нагрузкой, частично закрывается - ограничивает ток нагрузки и поддерживает этот уровень, пока ток не снизится ниже уровня ограничения, при этом транзистор переходит в режим насыщения. Уровень ограничения зависит от величины падения напряжения на транзисторе и падения напряжения на резисторе, соединенном последовательно с ним, с которых снимается сигнал обратной связи 2 Недостатком известного устройства является то, что при изменении температуры изменяется падение напряжения на регулирующем транзисторе, что приводит к нестабильности нагрузки в режиме ограничения, так и в установившемся режиме, и, еледовательно, к повышению коэффициента загрузки элементов схемы и к снижению надежности устройства. Кроме того, на транзисторе . в режиме ограничения большее падение напряжения, чем в режиме насыщения и, следовательно, выделяется большая мощность, что приводит к снижению надежности ограничителя и КПД всей цепи в режиме ограничения. Целью изобретения является повышение надежности и КПД. Поставленная цель достигается тем, что в ограничитель пускового тока, содержащий последовательно соединенные резистор и регулирующий транзистор, последовательную цепь из управляющего транзистора и резистора, включенную параллельно входным клеммам ограничителя, и два резистора, введена дополнительный транзистор, конденсатор, диод, времязадающий элемент и управляемый шунт, при этом база дополнительного транзистора подключена к коллектору управляющего транзистора эмиттер дополнительного транзистора - к эмиттеру управляющего транзистора, а коллектор дополнительного транзистора соединен с базой регулирующего транзистора, база управляющего транзистора соединена с коллектором регулирующего транзистора через первый первый резистор и с эмиттером регулирующего транзистора через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор, эмиттер регулирующего транзистора соединен через дроссель с выходной клеммой и через диод, включенный встречно, с обшей шиной, коллектор регулирующего транзистора соединен через резистор с входной клеммой, параллельно выходу включены времязадающий элемент и конденсатор, параллельно цепи резистор- регулирующий транзистор подключен управляемый шунт, управляющий вход которого подключен к выходу времязадающего элемента. Кроме того, времязадающий элемент может содержать однопереходный транзистор, первая база которого подключена через резистор к общей шине и одновременно к управляющему электродутиристора, подключенного анодом к входу управляемого шунта, а катодом - к обшей шине, вторая база однопереходного транзистора подключена через резистор к выходному контакту, а эмиттер соединен через резистор с выходной клеммой и через конденсатор с общей шиной. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Ограничитель содержит резистор 1, регулирующий транзистор 2, управляющий транзистор 3, резистор 4, дополнительный транзистор 5, резисторы б и 7, конденсатор 8, Дроссель 9, конденсатор 10, времязадающий элемент И, управляемый шунт 12, диод 13, однопереходный транзистор 14, резистор 15, конденсатор 16, резисторы 17 и 18, тиристор 19 и реле 20. Резистор 1 подключен одним выводом к входному контакту, а вторь(м - к колектору регулирующего транзистора 2, подключенные между входными контактами правляющий транзистор 3 и резистор 4 соединен последовательно, коллектор транистора 3 соединен с базой дополнительного транзистора 5, эмиттер которого соединен с входной клеммой устройства, а коллектор - с базой регулирующего транзистора 2, база управляющего транзистора 3 соединена с коллектором регулирующего транзистора 2 через первый резистор бис эмиттером через последовательно соединенные второй резистор 7 и конденсатор 8, эмиттер регулирующего транзистора 2 через дроссель 9 соединен с положительной выходной клеммой и через диод 13, вклюленный встречно, с общей шиной, параллельно выходу подключен конденсатор 10 и времязадающий элемент 11, а параллельно цепи резистор 1 - регулирующий транзистор 2 подключен управляемый шунт 12. Времязадающий элемент 11 включает однопереходный транзистор 14, первая база которого соединена через резистор 18 с общей шиной и одновременно с управляющим электродом тиристора 19, анод которого соединен с входом управляемого шунта 12, а катод - с общей шиной, вторая база однопереходного транзистора подключена через резистор к выходной клемме, а эмиттер соединен через резистор с выходным контак;том и через конденсатор с общей щиной. Ограничител( работает следующим образом. При включении ток нагрузки протекает по цепи резистор 1 - регулирующий транзистор 2. Так как ток при включении превышает допустимое значение, падение напряжения на резисторе 1 достаточно для того, чтобы открыть управляющий транзистор 3. Транзистор 3 открывается полностью и шунтирует переход база-эмиттер транзистора 5, что приводит к запиранию транзистора 5, а следовательно, и транзистора 2. Транзистор 3 поддерживается в насыщенном состоянии током заряда конденсатора 8. Когда конденсатор 8 зарядится, транзистор 3 закроется, а следовательно, транзистор 2 откроется. Через резистор 1 потечет ток, и. когда этот тод достигнет пЪрога ограничения, процесс повторится. Таким образом, транзистор 2 будет работать в ключевом режиме, причем частота включения зависит от величины перегрузки и при уменьшении перегрузки уменьшается. При снижении тока ниже уровня ограничения регулирующий транзистор 2 открывается полностью. Фильтр, состоящий из дросселя 9 и конденсатора .10, служит для сглаживания пульсаций на выходе ограничителя, диод 13 - для замыкания коммутационных токов. Если на выходе ограничителя или в цепи нагрузки нет короткого замыкания, то на выходе ограничителя сразу после включения появится напряжение, которое запускает времязадающий элемент 11, который через заданный промежуток времени, достаточный для пуска или, в частности, для разогрева нити накала, включит управляемый щунт 12, который защунтирует резистор 1 и регулирующий транзистор 2, и ток нагрузки начнет протекать через щунт 12. Если на выходе ограничителя или в цепи нагрузки есть короткое замыкание, то на времязадающем устройстве недостаточно питание и оно не включит шунт, поэтому ограничитель будет поддерживать ток, близкий к номинальному, что обеспечивает защиту цепей питания, Времязадающий элемент выполнен на однопереходном транзисторе 14. При поступ лении на него напряжения с выхода ограничителя конденсатор 16 начнет заряжаться через резистор 15. Когда уровень напр 1жения на конденсаторе 16. достигнет уровня отпирания однопереходного транзистора 14, конденсатор 16 быстро разрядится по цепи первой базы транзистора 14, т.е. через резистор 18 и управляющий электрод тиристора 19 протечет импульс тока, что приведет к включению тиристора 19, а следовательно, к включению реле 20, контакты которого шунтируют регулирующий транзистор 2 и резистор 1. Резистор 17 служит для ограничения тока второй базы транзистора 14. Время срабатывания времязадающего элемента 11 задается резистором 15 и может быть от единиц миллисекунд до нескольких минут. Управляемый щунт 12 выполнен, например, на реле 20, но может б1ыть выполнен на тиристоре, транзисторе, оптроне или на другом коммутирующем элементе. Регулирующий транзистор 2 при пуске работает в ключевом режиме, т.е. он периодически переходит из полностью открытого состояния в закрытое с частотой, зависящей от степени перегрузки, поэтому на транзисторе минимальные потерн, что позволяет получить высокий КПД и применить транзисторы небольшой мощности для ограничения больших токов. При работе транзистора в таком режиме снижается коэффициент загрузки транзистора, что к повышению надежности. В установившемся режиме регулирующий транзистор 2 и резистор 1 закорочены шунтом 12, и весь ток нагрузки протекает через шунт 12, на резисторе 1 и транзисторе 2 не рассеивается мощность, что приводит к повышению КПД и надежности, Кроме того, устройство не требует внешнего источника питания, не связано с корпусом и может находиться под высоким потенциалом, что позволяет использовать ограничитель в радиолокационных станциях для ограничения токов накала клистронов, катоды которых и связанные с ними 56

нити накала находятся под потенциалом ограничения пускового тока, так и надежнесколько киловольт.ность всей цепи питания, а также КПД.

Использование изобретения позволит вает повышение надежности в 2 раза и повысить надежность как самого устройства КПД на 9,7%.

1081731

Предложенный ограничитель обеспечи

1. ОГРАНИЧИТЕЛЬ ПУСКОВОГО ТОКА, содержащий последовательно соединенные резистор и регулирующий транзистор, последовательную цепь из управ ляющего тpaнзиctopa и резистора, включенную параллельно входным клеммам ограничителя, и два резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, в него введены дополнительный транзистор, конденсатор, диод, времязадающий элемент и управляемый щунт, при этом база дополнительного транзистора подключена к коллектору управляющего транзистора, эмиттер дополнительного транзистора - к эмиттеру управляющего транзистора, а коллектор дополнительного транзистора соединен с базой регулирующего транзистора, база управляющего транзистора соединена с коллектором регулирующего транзистора через первый резистор и с эмиттером регулирующего транзистора через последовательно соединенные второй резистор и конденсатор, эмиттер регулирующего транзистора соединен через дроссель с выходной клеммой и через диод, включенный встречно, с общей щиной, коллектор регулирующего транзистора соединен через резистор с входной клеммой, параллельно выходу включены времязадающий элемент и конденсатор, параллельно цепи резистор - регулирующий транзистор подключен управляемый щучт, управляющий вход которого подключен к выходу времязадающего элемента. 2. Ограничитесь по п. 1, отличающийся тем, что времязадающий элемент содержит однопер.еходный транзистор, первая база которого подключена через резистор к общей щине и управляющему электроду тиристора, подключенного анодом к входу управляемого щунта, а катодом - к общей шине, вторая база однопереходного транзистора подключена через резистор к выходному контакту, а эмиттер соединен через резистор с выходной клеммой и через конденсатор с общей щиной.