Устройство для коммутации переменного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для включения-отключения напряжения силового первичного электропитания радиоэлектронных устройств, а также для управления элементами электропривода таких устройств в тех случаях, когда необходимо значительное снижение уровня коммутационных помех, возникающих при включенииотключении силового первичного электропитания. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение экономических характеристик. На фиг. 1 изображена схема устройства для коммутации переменного напряжения; на фиг. 2 - схема блока управления тиристорами; на фиг. 3 - схема формирователя импульса; на фиг. 4 - временная диаграмма работы устройства. Схема устройства для коммутации переменного напряжения (фиг.1) содержит элемент ИЛИ 1, формирователь 2 и.м 1ульса, блок 3 управления тиристорами, первый элемент И 4, второй элемент И 5, первый RSтриггер 6, пару тиристоров 7, включенных встречно-параллельно, силовое реле 8 с нормально-разомкнутым контактом. Кроме того, устройство имеет четвертый вход 9, первый вход 10, второй вход 11, третий вход 12, а также выход 13. Схема блока управления тиристорами (фиг. 2) содержит двухтактный преобразователь 14 напряжения с трансформаторным выходом и самовозбуждением, первый, второй и третий выпрямители 15-17, с RC-фильтром, диодно-транзисторный ключ 18. Блок имеет также вход 19 и выходы 20 и 21, 22 и 23, 24 и 25 соответственно первого, второго и третьего выпрямителей с RC-фильтром. Схема формирователя импульса (фиг. 3) содержит второй RS-триггер 26, элемент 27 задержки, третий элемент И 28, одновибратор 29, а также входы 30 и 31 и выход 32. Входы 10 и 11 устройства (фиг. 1) соединены с входами элемента ИЛИ 1, выход которого соединен с входом 30 формирователя 2 импульса, вход 31 которого соединен с входом 12 устройства. Выход 32 формирователя импульса соединен с входом 19 блока 3 управления тиристорами, чьи выходы 20 и 21 соответственно соединены с управляюпшм электродом и катодом первого тиристора, выходы 22 и 23 - с управляющим электродом и катодом второго тиристора, выход 24 с соединенными между собой вторыми входами элементов И 4 и 5, а выход 25 - с нулевым потенциалом..Первый вход элемента И 4 соединен с входом 10, а первый вход элемента И 5 соединен с входом 11. Выход элемента И 4 соединен с S-входом триггера 6, а выход элемента И 5 - с его R-входом. Выход триггера 6 соединен с первым входом обмотки реле 8, второй вход ко169 торой соединен с нулевым потенциалом. Замыкаюш,ий контакт реле 8 соединен с точками встречно-параллельного соединения тиристоров, а также с входом 9 и выходом 13 устройства. Первый и второй выходы диодно-транзисторного ключа 18 (фиг. 2) соединены с входами двухтактного преобразователя 14 напряжения с трансформаторным выходом и самовозбуждением. Выходы первой обмотки преобразователя 14 соединены с входами выпрямителя с RC-фильтром 15, выходы которого являются выходами 20 и 21 блока 3 управления тиристорами . Выходы второй обмотки преобразователя 14 соединены с входами выпрямителя с RC-фильтром 16, выходы которого являются выходами 22 и 23 блока 3 управления тиристорами. Выходы третьей обмотки преобразователя 14 соединены с входами выпрямителя с RC-фильтром 17, выходы которого являются выходами 24 и 25 блока 3 управления тиристорами. Входы 30 и 31 формирователя 2 импульса (фиг. 3) соединены соответственно с S-входом и R-входом триггера 26, выход которого соединен с входом элемента 27 задержки и прямым входом элемента И 28. Выход элемента 27 задержки соединен с инверсным входом элемента И 28, выход которого соединен с входом одновибратора 29, выход которого является выходом 32 модулятора 2. Используемый в составе блока 3 управления диодно-транзисторный ключ 18 реализован в виде транзисторного каскада по схеме с общим эмиттером, коллектор которого через разделительные ди-оды соединен с выходами ключа. Элемент 27 задержки может быть реализован в виде электромагнитной линии задержки. Учитывая использование RS-триггеров 6 и 26, переключатель содержит стандартные для логических узлов цепи начальной установки триггеров в нулевое состояние по дополнительному R-входу «О. Устройство для коммутации переменного напряжения работает следующим образом. К входу 9 присоединен источник переменного напряжения, а выход 13 используется для подключения нагрузки. К входу 10 присоединен источник сигнала включения, например, замыкающий контакт кнопки включения. К входу 11 подключен источник сигнала отключения, в качестве которого используется замыкающий контакт кнопки отключения. К входу 12 присоединена последовательная цепь из размыкающих контактов кнопок включения и отключения. В отключенном состоянии через вход 31 на R-вход триггера 26 формирователя 2 импульса подается потенциал установки этого триггера в нулевое состояние. При этом на выходе элемента И 28 имеет место нулевой потенциал, одновибратор 29 находится в состоянии покоя, вследствие чего на выходе 32 имеет место потенциал, который, будучи подан на вход 19, обеспечивает включенное состояние диодно-транзисторного ключа 18. Тем самым преобразователь 14 напряжения оказывается в состоянии покоя и на выходах 20-25 отсутствуют сигналы. В результате отключены тиристоры 7 и заперты элементы И 4 и 5. Примем, что триггер 6 также находится в нулевом состоянии, так что реле 8 отключено. При подаче сигнала включения на вход 10 он через элемент ИЛИ 1 поступает на вход 30, устанавливая триггер 26 в единичное состояние. При этом согласно фиг. 4 на выходе элемента И 28 формируется кратковременный импульс запуска одновибратора 29, который обеспечивает на выходе 32 появление сигнала, длительность которого TZ должна превышать максимальное время включения реле 8 TSвкл.макс.. Таким образо.м. вкл.макс Сигнал с выхода 32 отключает диоднотранзисторный ключ 18; преобразователь 14 переходит в режим самовозбуждения, вследствие чего формируются сигналы на выходах 20 и 21, 22 и 23, обеспечивая включение тиристоров 7 в соответствующие полупериоды переменного напряжения. Одновременно формируется сигнал на выходе 24, который, будучи приложен к входу элемента И 4, наряду с сигналом с входа 10 через элемент И 4 обеспечивает установку триггера 6 в единичное состояние. При этом через интервал времени Tg вкл. реле 8 замыкает свой нормально-разомкнутый контакт, шунтирующий включенные тиристоры 7. Отпускание кнопки включения снимает сигнал включения с элементов ИЛИ 1 и И 4. При этом триггер 6 остается в единичном состоянии, а триггер 26 через вход 31 устанавливается в нулевое состояние, что однако не оказывает влияния на состояние силовых элементов устройства. По окончании Т блок 3 управления тиристорами отключается, его выходные сигналы исчезают, а реле 8 остается во включенном состоянии. Следует отметить, что без включения блока 3 управления тиристорами невозможно включить реле 8, так как отсутствие сигнала на выходе 24 блокирует элемент И 4. Включенное состояние устройства характеризуется следующими режимами основных элементов. Триггер 6 находится в единичном состоянии. Соответственно реле 8 находится во включенном состоянии. Остальные элементы и узлы находятся в состоянии покоя. Вход 9 соединен с выходом 13 через замкнутый контакт реле 8. При подаче сигнала отключения на вход 11 он через элемент ИЛИ 1 поступает на вход 30. Формирователь 2 импульса, блок 3 управления тиристорами и сами тиристоры 7 при отключении работают точно так же, как и при включении. Сигнал отключения посту1иет одновременно на первый вход элемента И 5, на второй вход которого поступает сигнал с выхода 24 блока 3 управления. В результате на выходе элемента И 5 формируется сигнал, который, воздействуя на R-вход триггера 6, переводит его в нулевое состояние. Через интервал времени отключения реле 8 размыкается его замыкающий контакт. При соблюдении соотношенияg откл.макс. размыкание контактов реле 8 происходит при включенных тиристорах 7, вследствие чего обеспечен минимум коммутационных помех. Замыкание размыкающих контактов кнопки отключения при ее отпускании вызывает ту же реакцию устройства, что и отпускание кнопки включения. По окончании интервала времени Т2 с момента начала процесса отключения все узлы устройства переходят в состояние покоя, а само устройство - в стационарное состояние. Интервал времени Тг для выполнения соотношений (1) и (2) должен составлять окаю 10 с. Следует отметить, что без включения блока 3 управления тиристорами 3 невозможно отключить реле 8, так как отсутствие сигнала на выходе 24 блокирует элемент И 5. Формула изобретения 1. Устройство для коммутации переменного напряжения, содержаш,ее группы входных выводов, встречно-параллельно включенные пары тиристоров, блок управления тиристорами с несколькими выходами и несколькими входами, RS-триггер, силовое реле, замыкаюш,ий контакт которого шунтирует встречно-параллельно включенную пару тиристоров, причем число указанных элементов соответствует числу фаз устройства, в каждой указанной группе элементов, относящихся к одной из фаз, управляющий электрод и катод первого тиристора подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления тиристорами, управляющий электрод и катод второго тиристора соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управления тиристора.ми, прямой выхОд RSтриггера подключен к первому выводу обмотки силового реле, второй вывод обмотки которого соединен с нулевой шиной источника питания, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и улучшения экономических характеристик, в группу элементов, относящихся к каждой фазе, введены элемент ИЛИ, формирователь импульса, первый и второй элементе И, блок управления тиристорами выполнен с управляющим входом и информационным выходом, первый вход элемента ИЛИ подключен к первому входу первого элемента И и к первому входному выводу, относящемуся к одной из фаз, второй вход элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И .и с вторым входным выводом, относящимся к указанной фазе, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу формирователя импульса, второй вход которого соединен с третьим входным выводом, относящимся к указанной фазе, выход формирователя импульса подключен к первому входу блока управления тиристорами, информационный выход блока управления тиристорами соединен с вторыми входами элементов И, выход первого элемента И подключен к S-входу RS-триггера, выход второго элемента И соединен с R-входом RS-триггера. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что соответственно числу фаз устройства в каждый формирователь импульса введены второй RS-триггер, элемент задержки, третий элемент И и одновибратор, причем первый и второй входы формирователя импульса соединены соответственно с S-входом и R-входом второго триггера, прямой выход

Ф1Аг2 которого соединен с входом элемента задержки и первым входом третьего элемента И, а выход элемента задержки подключен к второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом одновибратора, выход одновибратора подключен к выходу формирователя импульса. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что соответственно числу фаз устройства1 каждый указанный блок управления тиристорами снабжен двухтактным преобразователем напряжения с трансформаторным выходом, содержащим три выходные обмотки со средней точкой, тремя выпрямителями с RC-фильтрами и диодно-транзисторным ключом, управляющий вход которого соединен с управляющим входом блока управления тиристорами и подключен к выходу одновибратора формирователя импульса, каждый выход диодно-транзисторного ключа соединен с одним из входов двухтактного преобразователя, каждая выходная обмотка которого через выпрямитель и RC-фильтр подключена к выходам блока управления тиристорами, а выход третьего RC-фильтра соединен с информационным выходом блока управления тиристорами. l

Фиг,.3

Изобретение относится к радиоэлектронным устройствам и может быть иснользовано для включения - отключения напряжения силового первичного электропитания радиоэлектронных устройств. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение экономических характеристик. При поступлении сигнала включения с входа 10 устройства через элемент ИЛИ I на вход 30 формирователя импульса (ФИ) 2 формируется импульс, обеспечиваюш,ий появление сигнала управления на выходе 32. Длительность указанного сигнала превышает 0 максимальное время включения силового реле (Р) 8. Сигнал с выхода 32 ФИ 2 отключает диодно-транзисторный ключ, самовозбуждается преобразователь и на выходах 20, 21, 22 и 23 блока управления тиристорами (БУТ) 3 формируются сигналы управления тиристорами 7. Одновременно формируется сигнал на выходе 24 БУТ 3, который через элемент И 4 воздействует на триггер 6, устанавливая его в единичное состояние, через время срабатывания Р 8 замыкается его замыкаюш,ий контакт, шунтируюнлий тиристоры 7. После снятия сигнала включения с входа 10 триггер 6 остается в единичном состоянии, БУТ отключается, его выходные сигналы исчезают, а Р 8 остается во включенном положении. При подаче сиг43 нала отключения на вход 11 через элемент ИЛИ 1 он поступает на вход 30 ФИ 2 и проел цесс отключения для БУТ 3 и тиристоров 7 происходит так же, как и при включении. Процесс включения и отключения происходит аналогично описанному в элементах, относящихся к другим средам питаюшей сети. Устройство позволяет суш.ественно снизить уровень коммутационных помех. 2 з.п., to ф-лы, 4 ил. ч ts5 оо 05 со