Коммутатор переменного напряжения Советский патент 1987 года по МПК H03K17/60 

1338052

знсторы 8.1.-8,27, шины 9, 10 управляющих сигналов, шины 11-13 источников положительных и отрицательных напряжений, Лзобретение расширяет функциональные возможности коммутатора

з к л

1

Изобретение относится к электротехнике и автоматике и может быть использовано для коммутации переменного напрюкения, на активно-индуктивной нагрузке, например на статорной обмотке электродвигателя.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей коммутатора.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого коммутатора.

Коммутатор содержит трансформатор 1, первичная обмотка которого соединена с шинами источника 2 переменного напряжения, средняя точка вторичной обмотки подключена к первому выводу нагрузки 3 и к общей щине, восемнадцать транзисторов 4.1-4.18, четыре дросселя 5.1-5.4, десять диодов 6.1- 6.10, четыре конденсатора 7.1-7.4, двадцать семь резисторов 8.1-8.27, две шины 9.и 10 управляющих сигналов и ШШ1Ы 11, 12 и 13 источников положительного и отрицательного напряжений Первьш вывод вторичной обмотки 14 трансформатора 1 соединен с эмиттеро транз1 стора 4.1 - р-п-р-типа и катодом диода 6.1, анод которого подключен к аноду диода 6.2, коллектору транзистора 4.1 и эмиттеру транзистора 4.2, коллектор которого соединен с катодами диодов 6.2 и 6.3, вторым выводом нагрузки 3 и коллектором транзистора 4.3, электрод которого подключен к анодам диодов 6.3 и 6.4 и коллектору транзистора 4.4, эмиттер которого соединен с катодом диода 6.4 и выторым выводом вторичной обмотки 15 трансформатора. Базы транзисторов 4.1 и 4.4 соединены через резисторы 8.8 и 8.27 с катодами диодов 6.3 и 6.8 и с первыми выводами дросселей 5.1 и 5.4, вторые выводы

за счет обеспечения непрерывности тока активно-индуктивной нагрузки при любой фазе (по отношению к сети) и длительности управляющего сигнала.

1 Ш1.

которых подключены к анодам диодов 6.5 и 6.8, коллекторам транзисторов 4.5 и 4.8, первым выводам конденсаторов 7.1 и 7.4, подключенным через

резисторы к первому и второму выводам вторичной обмотки трансформатора соответственно. Вторые выводы конденсаторов 7.1 и 7.4 соединены с базами транзисторов 4.5 и 4.8, эмиттеры которых подключены к шине 13.

Базы транзисторов 4.2 и 4.3 соединены через резисторы 8.14 и 8.20 с анодами диодов 6.6 и 6.7 и с первыми Выводами дросселей 5.2 и 5.3, вторые выводы которых подключены к катодам диодов 6.6 и 6.7, коллекторам транзисторов 4.6 и 4.7, первым выводам конденсаторов 7.2 и 7.3, подключенным через резисторы к первому и второму

выводам вторичной обмотки соответственно. Вторые выводы конденсаторов 7.2 и 7.3 соединены с базами транзисторов 4.6 и 4.7, эмиттеры которых подключены к шине 12, а базы через

резисторы 8.11 и 8.18 соединены с коллекторами транзисторов 4.12; 4.13 и 4.14-, 4.15. Эмиттеры этих транзисторов соединены с общей шиной.

КЬммутатор работает следующим образом.

Назначение коммутатора заключается в широтно-импульсном управлении током активно-индуктивной нагрузки 3. При поступлении импульсов управляющего

сигнала на шину 9 транзисторы 4.11; 4.9; 4.5 и 4.18; 4.16; 4.8 отпираются, в результате чего базы транзисторов 4.1 и 4.4 соединяются с шиной 13. Поскольку напряжение на ней -Е

выбирается из условия

(-Е/ i , (1) то транзисторы 4.1 и 4.4 отпираются, причем в зависимости от полярности переменного напряжения U один из

1 раи:1ист( -,1 и ч. окажется г- .прямом, а другоГ; - в инверсиоь Piijiio- чении. При отрицательном --U паг руяка- 3 подалгачена через транзистор А.4, днод 6.3 к обмотке 15, при положите льлом U через транзистор ., диод 6.2 - к обмотке 14. Транзистор, иаходящирюя в инверсном включении, зашунтирован диодом 6.1 (6.4), что предотвращает его пробой.

При постуилении импульсов на ш)1ну 10 транзисторы 4.13; 4.6 и 4.15; 4.7 отпира1отся, и базы транзисторов 4.2 и 4.3 соединяются с IUHHOII 12. Поскольку напряжение К на ней Bh;6i:pa- ется из условия

J+E макс -F , ( 2)

то транзистор.:

и 4.3 отггиряю ггя. При положи ; вльном -и каг рузка 3 .-д- ключепа через транзистор 4.3, диод 6.4 к обмотке 15, nnvi отрицательном - через транзистор 4.2, диод 6.1 к обмотке 14. Транзистор, находящийс в инверсном включении, зашунтирован одним из диодов 6.2 и 6.3, Ятя обеспечения непрерывности токов нагрузки 3 в паузе введены диоды 6.9; 6.10 и транзисторы 4.12; 4.17 и 4.10; 4.14. Они обеспечивают инверсное включ -ние транзистороп 4.1; 4.3 при отрилатоль ном и и транзисторов 4.2; 4,4 при положительном --U. Если ток нагрузки в паузе не равен нулю, он замьлкается через транзистор 4.2, диод 6.1, обмотку 14 при положительном и и чере транзисто - 4,3, диод 6.4, обмопсу 15 цри отри тг -ильном и (дпя втек: л: Ц;1 : токов наг ;у:;ки 3) . Втекаю лие токи нагрузки 3 замтпсаются в паузе через транзистор 4.1, обмотку 14, диод 6.2 при отриглтелыюм и через транзистор 4.4, диод 6.3, обь отку 15 при поло- жительно - и . Пртг замыкании указанных токов nHBepcifoe включение тра}:зисто- ров 4.1-4.4 заменяется ирямтлм за счет смены полярности напряжения на на- 1грузке от ЭДС самоиндукции индуктивное Ttr нагрузки 3. Резистор 8.8, дроссель 5.1 и диод 6.5; резистор 8.14, дроссель 5.2 и циод 6.6; резистор 8.20, дроссель 5.3 и диод 6,7; резистор В.27, дроссель 5.3 и диод 6.8 ограничивают скорость нарастания тока базы транзисторов 4.1-4.4, предотг ра- щая тем саммм протекание сквозных токов при персКпючо1П1И зтих транзисторов. Конденсаторы 7.1-7.4 предотвращают самовозбуждение, обусловлен

1,(- гпра: ит; ь;-.|| i ;; . по 11л Г Пм пи- тгмшя .

Таким обрл зо -}, нетапк имо от по- ЛпГ- Иости U в iipr a.( ycTpoi icTBe о Р е с и е ч и в л с т с я п о л о , и т о л i н а я полярность - мпульсоп напряжения на нагрузке 3 при подаче импульсов на юину 9 и отрицательна, - при подаче на шину 10. В паузе обеспечииается чамыкапие тока нагрузки 3 через обмс тк у 14 (15), 1;к:1К1ЧС Нную в данн.ый момент времени в 1;1:отивофазе к Ч оку нагрузки, т.е. ре- куперация накоплемпш в индуктивности зиергм. Преимуществом предлагаемого устройства г;ере, т иярестнымп является обеспечен}; ; непрерывности тока актив- но-индуктГ Л чот нагру при любой фазе (по от -1оп:еJiino к ) и длитель- нч/ ти ynpan-DFiPiiiero смгиала.

Фор м у :i а и ;.; о б р е т е н и я

5

0

5

0

5

0

Коммутатор переменного напряжения, содержаяцчй дла транзистора п-р-п-ти- г ; ., коллектор порГ)С)гп из которых сое- динс П с 1;атс); ,(м первого ;1иода и через наг :|узку сети переменного тока - с ог:п/: й ил. ной псгочл ик, - итлиия, база рг р-ого транзпсто соединена с псф- г лм пыяодом первого т. сзистора, первый вмяол пторог о р.ез1 сг(фа соединен с f-:::.oi второго тра 1зистора, анод пер- ВС1ГО диода соединет с анодом второго диода, трансформатор, вторичная обмотка которою пмрет средшгй вывод, две 1нинь источников управляю1цих им- Пч льсоп 1-1 inn Tii ст , м ; ;; : мснного тока, о т л и ч а О 1 д и и с я тем, что, с д; .И.0 расширения фу 1кпиональных возможностей, врсдены шесть диодов, четыре дросселя, чет.грг конденсатора, днадцать пяттэ резисторов, гиина дополнительного источника положительного 1 апряжения, песть р-п-р и десять п-р-п-транзисторов, причем пергигчная обмотка трансс}1ормато11а подключена к тинам сети переменного тока, средний В:.п5од тггортпюй обмоть. и соединен с o6i ( П1ИПОЙ источника питания, первый вывод соедипе ; с катодом второго диода и змит еро первого транзистора р-п-р-типа, коллектор которого соедиг.ен с анодом первого диода, катод которого соединен с кол- лектора: 1И пергого ; транзисторов п-p-n- iiuia, I : , ;i краГи11 Й вывод вторичной обмо Г ки трансформатора соединен с эмиттером второго транзис

5

тора p-n-p-типа и катодом третьего диода, анод которого соединен с анодом четвертого диода, коллектором второго транзистора р-п-р-типа и эмиттером второго транзистора п-р-п- типа, коллектор которого соединен с коллектором первого транзистора п р-п-типа, база первого транзистора р-п-р-типа через третий резистор соединена с катодом пятого диода, за- шунтированного первым дросселем, второй вывод первого резистора подключен к аноду шестого диода, зашунти- рованного вторым дросселем, второй вывод второго резистора соединен с анодом седьмого диода, зашунтирован- ного третьим дросселем, база втopo o транзистора р-п-р-типа через четвертый резистор подключена к катоду восьмого диода, зашунтированного четвертым дросселем, анод пятого диода соединен с коллектором третьего транзистора п-р-п-типа и через пятый резистор - с первым крайним выводом вторичной обмотки трансформатора, катод шестого диода подключен к коллектору третьего транзистора р-п-р-типа и через шестой резистор - к эмиттеру первого транзистора п-р-п-типа, като седьмого диода соединен с коллектором четвертого транзистора р-п-р-тип и через седьмой резистор - с эмиттером второго транзистора п-р-п-типа, анод восьмого диода подключен к коллектору четвертого транзистора п-р-п типа, эмиттер которого соединен с отрицательной, шиной источника питания и эмиттером третьего транзистора п-р-п-типа, коллектор которого через первый конденсатор соединен с его базой, которая через восьмой резистор соединена с коллектором пятого транзистора р-п-р-типа, который через девятый резистор соединен с эмиттером третьего транзистора п-р-п-типа, эмитер пятого транзистора р-п-р-типа соединен с шиной дополнительного источника положительного напряжения, эмиттер шестого транзистора р-п-р-типа через десятый резистор подключен к коллекторам пятого и шестого транзисторов п-р-п-типа, которые через одиннадцатый резистор соединены с базой

ВНШШИ Заказ 41А4/55 Тираж 901

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

0

5

0

5

0

5

0

пятого транзистора р-п-р-типа, эмиттеры с пятого по двенадцатый транзисторов п-р-п-типа подключены к общей Шине источника питания, анод девятого диода соединен с первым кра11ним выводом вторичной обмотки трансформатора, катод девятого диода через двенадцатый и тринадцатый резисторы подключен к базам седьмого и одиннадцатого транзисторов п-р-п-типа соответственно, анод десятого диода соединен с вторым крайним выводом вторичной обмотки трансформатора, катод десятого диода через соответствующие четырнадцатый и пятнадцатый резисторы подключен к базам пятого и девятого транзисторов п-р-п-типа, базы шестого и двенадцатого транзисторов п-р-п- типа через соответствующие шестнадцатый и семнадцатый резисторы соединены с первой шиной источника управляющего сигнала, вторая шина которого через соответствующие восемнадцатый и девятнадцатый резисторы подключена к базам восьмого и десятого транзисторов п-р-п-типа, коллекторы седьмого и восьмого транзисторов п-р-п-типа через двадцатый резистор соединены с эмиттербм и через двадцать первый резистор - с базой третьего транзистора р-п-р-типа, которая через второй конденсатор соединена с его коллектором, коллекторы девятого и десятого транзисторов п-р-п-типа через двадцать второй резистор соединены с эмиттером и через двадцать третий резистор - с базой четвертого транзистора р-п-р-типа, которая через третий конденсатор соединена с его коллектором, коллекторы одиннадцатого и двенадцатого транзисторов п-р-п-типа через двадцать четвертый резистор подключены к эмиттеру и через двадцать пятый резистор - к базе шестого транзистора р-п-р-типа, коллектор которого через двадцать шестой и двадцать седьмой резисторы соединен соответственно с базой и эмиттером четвертого транзистора п-р-п-типа, а эмиттеры третьего и четвертого транзисторов р - и - р - типа подключены к положительной шине источника пи - гания.

Подписное

Изобретение может быть использовано для коммутации переменного напряжения на активно-индуктивной нагрузке, например на статорной обмотке электродвигателя. Коммутатор переменного напряжения содержит трансформатор 1, источник 2 переменного напряжения, нагрузку 3, транзисторы 4.1-4.18, дроссели 5.1-5.4, диоды 6.1-6.10, конденсаторы 7.1-7.4, ре(Л С