Коммутационное устройство Советский патент 1991 года по МПК H01H47/00 

1

(21)4797977/07

(22) 05.03.90

(46) 23.12.91. Бюл. №47

(71)Конструкторское бюро электроприборостроения

(72)А.В. Басов и В.И. Ступаков (53)621.3.066.63(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР Ns 1229849,кл. Н 01 Н 47/00. 1984.

Авторское свидетельство СССР № 417070, кл. Н 01 Н 47/00, 1986.

(54) КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для коммутации питания сильноточных емкостных нагрузок в случаях, когда от одного источника напряжения ограниченной мощности

производится питание нескольких потребителей электроэнергии, чувствительных к импульсным просадкам напряжения. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и надежности. Устройство содержит двухобмоточное поляризованное реле, узел включения, усел отключения, узел контроля напряжения, источник тока, два ключа управления, выводы для подключения емкостной нагрузки и выводы для подключения двух источников питания. При замыкании одного из управляющих ключей к нагрузке подключается источник тока. В результате емкость нагрузки заряжается постоянным пласом после заряда емкости нагрузки включается двухобмоточное поляризованное реле и своим контактом подключает нагрузку к питанию. 1 ил.

сл

с

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для коммутации питания сильноточных емкостных нагрузок в тех случаях, когда от одного источника напряжения ограниченной мощности производится питание нескольких потребителей электроэнергии, чувствительных к импульсным просадкам напряжения.

Известно коммутационное устройство, содержащее электромагнитное реле с замыкающим контактом, гокоограничительный резистор, выводы для подключения нагруз-. ки, выводы для подключения источника питания и ключ управления, причем один из выводов для подключения нагрузки через последовательно соединенные токоограни- чительный резистор и замыкающий контакт электромагнитного реле соединен с одним из выводов для подключения источника питания и одним из выводов ключа управления, другой вывод для подключения нагрузки соединен с другим выводом для подключения источника питания и одним из выводов обмотки электромагнитного реле, кроме того, в коммутационное устройство дополнительно введены второе электромагнитное реле с одной переключающей контактной группой, двухобмоточное поляризованное электромагнитное реле с замыкающими контактами, выравнивающие резисторы по числу замыкающих контактов поляризованного электромагнитного реле, второй ключ управления, причем одни из выводов замыкающих контактов поляризованного электромагнитного реле объединены и через размыкающий контакт переключающей контактной группы второго электромагнитного реле соединены с одним

V О О О Ю ЧЭ

выводом для подключения мего шика ni/na- ния, другие выводы замыкй ос их контактов поляризованного электогмагыпного le объединены чег-зз л равмивающмэ P&JH сторы и сое-,о -С м. t, ,ФЧРМ ечаодсг подключен ,; .(эго/гч1 г/и н / зивои / МОТКИ ШООГи , ,: 1 , , s , iC ОДИН МЗ ПЫВОДИ (Г) 0,х((ЭМСм Л)0 )

поляризозамю.и эчзкюо - aiF /.inoro реле соединены с другим для подключе

ния источ ика питз ,QO йьгаса об мотки первого oo-ie .,1 доугои вывод г ер о51/г -г о : . .стачного пояйр зооанчсго jflekipo d«ii iri-scru реле соединен WBW.EJ „зблй и .eo -asaiwj кающий контакт переключа оа,сй сч.пи ной группу -) октромягнитно реле соединен с глнмм ыподом .плр подключения источн-ига питч{1ир, .соугой дычод

O6MOTKW ПТОООГО ЭЛЭ1 ТООМГ ЧМТЬОГО рРЛе

соединен с другчм зычодогл перво 0 клюи управления, другой вывод чтооой обмотк5 дзухобмоточного поляризовош- ст в рез второй ключ управления соедичеч с од ним выводом для пол лючйки« источника питаиир.

Недостатком данного устройства является НИЗКЧР чадехность его работы, вызванная тем, что отключение нагрузки произаодчтся параллельно соединенными контактами гопяризованного реле. Вследствие ноодно оеменного разглмкаччя кон тактов всзможня ситуаичя, весь коммутируемый n v протекает м°еез одн« контрктную пару

w чз ЕОСТЧЫ%Г твлйет- ся комкутацио -fHje устройство, cc/,epv(t - щее два злектоомагнитчых нейтральных реле, зпемромагк чтное двухобмоточноъ поляризованное реле, токоогоэничмтель- ный резистор, выравнивающие резисторы, два ключа управления выводя для подклю- чения источника питания и ЧЫРОД для подключения нагрузки, причем первые выводы обмогок всех реле объедгмену w соединен: с первым вывоао ел i-сточ нмкапичзнич, второг вывод обиот и первого злектоомагнптного нейтрального реле «, второй вывод первой обмокни электоомаг нитного поля исованншо реле объсдине-

НЫ, ВТОрОЙ ПЫВиД ObflOIK 1 STODr)iu

электромагнитного нейтрального оеле через первый кпюч управления спсцпчен с вторым выводом для подключения н. ка питаний, первые вызоды толсогряничм вающего м выравн 1ваюь1 ч пезксюро объединены и соединены с выводом для подключения нагрузки, второй вывод токо- ограничивающего резистора через зз 1ыst:a- ющий контакт - epsoto элеи7ромг1ьигного

реле соединен с вторым выводом для подключения источника питания и с подвиж- ым контак10 лсрекл о тющей чонтактной

rnvnilU ПЕРВОГО If Н6ЙТ зли 050рслз ifcuoaB, (r ul n.j нчающкй ; D.nd/. votopci позкшочс 04 е соединена Si o3i iL каю цих конкаю )г ле Г1„о г1вгнит- вухоб ию ч его спяо зованного релэ, в орск ьизод каждого SBHL чающего контакта из указанных соединен с вторым выводом гоогветс1ву 1 ею вирааниваю- .дего резчсторз. кроме ото, ь орь утацмон- чое устройство дополнительно введено рсгьезлектромагн -ткое нел ра/ьноереле, 1ричем обмотка указанного реле через второй клю1 управления сое/люмена с выворзпи ло кпючения источник пчтаиия, зз.мь- ающий кo,.акт третьего peie подключен рараплельно nejooiw ключу управления, лодв1. жный пэоеключсющей контактной группы третьего реле соединен с неподвижным замыкающим контактом (переключающей контактной группы второго злектромагн лтнпго нейтрального реле, не- 1 одвичкний размыкаюший контакт пере гючрющей контактной группы третьего опектромагнитно О нейтрального реле под- лючен к точке соединения вторых выводов обмотки первого электромагнитного нейтрального реле и первой обмоткм эпектромагнитиого двухобмоточного поляризованного реле, второй вывод второй обмотки подключен к неподвижному замыкающему контакту переключающей контактной группы первого электромагнитного е витражного оепе,

Основными недсстатк5мч известного коммутационного устройства являются не- чостаточко высогая надежность работы, обусловленная тем, то включение сильноточной емкостной нагрузки осуществляется контактами коммутационного устройства; значительное время переходного процесса лри включении, определяемое экспоненцч- jnbHHM законом изгленения зарядного тока -ЕЧКОСТИ нагрузки; импульсные помехи, возникающие на шииах питания, вызванные дребезгом контактов поляризованно- о реле ири включения сильноточной емкостной на- гоузки.

Цель изобретения - повышение помехо- а(иишенностм л надежности коммутационного устройства при включении ( ильноточной емкостной нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, в устройство, ;одерччащее два электромагнитных нейтральиух реле, электромагнит- читное двухобмоточное поляризованное реле, два ключа управления, вывопу для подключения источника питания м всйвоц

для подключения нагрузки, причем первые выводы электромагнитных нейтральных реле подключены к первому выводу для подключения первого источника питания, второй вывод первого электромагнитного нейтрального реле через первый ключ управления соединен с вторым выводом для подключения первого источника питания, второй вывод второго электромагнитного нейтрального реле через второй ключ управления соединен с вторым выводом дл5, подключения первого источника питания, первые выводы обмоток включения и отключения электромагнитного поляризованного реле соединены с вторым выводом для подключения первого источника питания, введены узел включения электромагнитного поляризованного реле, выполненный на первом транзисторе, первом и втором резисторах и конденсаторе, узел отключения электромагнитного поляризованного реле, выполненный на второе транзисторе, третьем и четвертом резисторах, узел контроля напряжения, собранный на транзисторной оптопаре, пятом и шестом резисторах, источник тока, выполненный на третьем транзисторе, полупроводниковом диоде и седьмом, восьмом и девятом резисторах, причем коллектор первого транзистора соединен с вторым выводом обмотки включения поляризованного реле, его база через второй резистор, шунтированный конденсатором, соединена с первым выводом для подключения первого источника питания, а через первый резистор и соединенный последовательно с ним первый замыкающий контакт первого электромагнитного нейтрального реле - с вторым выводом для подключения этого источника питания,коллектор второго транзистора соединен с вторым выводом обмотки отключения поляризованного реле, его база через четвертый резистор соединена с первым выводом для подключения первого источника питания, а через третий резистор и соединенный последовательно с ним первый замыкающий контакт второго электромагнитного рейтрального реле - с вторым выводом для подключения этого источника питания, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены с первым выводом для подключения первого источника питания, излучающий диод транзисторной оптопары соединен анодом через второй замыкающий контакт первого электромагнитного нейтрального реле с эмиттером третьего транзистора, а катодом - через пятый резистор с коллектором третьего транзистора, коллектор транзистооа транзисторной оптопары соединен с базой первого транзистора, эмиттер - с первым выводом для подключения первого источника питания, а база через шестой резистор соединена с первым выводом для подключения первого 5 источника питания, эмиттер третьего транзистора через седьмой резистор соединен с первым выводом для подключения второго источника питания, коллектор соединен с выводом для подключения нагрузки, а база

0 соединена с катодом полупроводникового диода и подвижным контактом переключающей контактной группы первого электромагнитного нейтрального реле, анод полупроводникового диода соединен с пер

5 вым выводом для подключения второго источника питания, размыкающий контакт переключающей контактной группы первого электромагнитного нейтрального реле через восьмой резистор соединен с первым

0 выводом для подключения второго источника питания, замыкающий контакт переключающей контактной группы первого электромагнитного нейтрального реле через девятый резистор соединен с вторым

5 выводом для подключения второго источника питания, а первый вывод замыкающего электромагнитного поляризованного реле соединен с первым выводом для подключения второго источника питания, а второй

0 вывод данного контакта соединен с выводом для подключения нагрузки.

Положительный эффект достигается за счет обеспечения практически постоянного

5 тока заряда емкости нагрузки, что позволяет уменьшить максимальное значение зарядного тока. Снижение динамических просадок питающего напряжения во время переходных процессов позволяет повысить

0 помехозащищенность устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит электромагнитное нейтральное реле 1 с замыкающими

5 контактами 2 и 3 и переключающей контактной группой 4, электромагнитное рейт- ральное реле 5 с замыкающим контактом 6, электромагнитное поляризованное реле 7 с обмоткой 8 включения, обмоткой 9 отключе0 ния и замыкающим контактом 10, узел включения поляризованного реле 7, выполненный на транзисторе 11, конденсаторе 12, резисторах 13 и 14, узел отклонения поляризованного реле 7,

ё выполненный на транзисторе 15, резисторах 16 и 17, узел контроля напряжения, состоящий из транзисторной оптопары 18. резисторов 19 и 20, источник тока, выполненный на транзисторе 21, полупроводниковом диоде 22 и резисторах 23-25,

емкостную нагрузку 26, ключи 27 и 28 управления, а также шины первого 29 и 30 и второго 31 и 32 источников питания. Причем первые выводы электромагнитных нейтральных реле 1 и 5 подключены к шине 29 питания, эторые выводы соотоетственио через ключи 27 и 28 управлений соединены с шиной 30 питания, Первый вывод обмотки 8 включения поляризованного реле 7 соединен с шиной 30 питания, второй вывод об- мотки 8 включения поляризованного реле 7 соединен с коллектором транзистора 11. База транзистора 11 через резистор 14, включенный параллельно с конденсатором 12, соединена с шиной 29 питания, а через резистор 13, включенный последовательно с замыкающим контактом 2 электромагнитного нейтрального реле 1, - с шиной питания. Первый вывод обмотки 9 отключения поляризованного реле 7 соединен с шиной 30 питания, второй вывод обмотки 9 отключения поляризованного реле 7 соединен с коллектором транзистора 15. База транзистора 15 через резистор 17 соединена с шиной 29 питания, а через резистор. 16, включенный последовательно с замыкающим контактом б электромагнитного нейтрального реле 5, - с шиной 30 питания. Эмиттеры транзисторов 11 и 15 соединены с шиной 29 питания. Излучающий диод транзисторной оптопары 18 соединен анодом через замыкающий контакт 3 электромагнитного нейтрального реле 1 с эмиттером транзистора 21, s катодом - через резистор 19 с коллектором данного транзистора. Транзистор оптопары 18 соединен коллектором с базой транзистора 11, а эмиттером - с шиной 29 питания. Эмиттер транзистора 21 через резистор 23 соединен с шиной 31 питания. База транзистора 21 соединена с катодом полупроводникового диода 22 и подвижным контактом переключающей контактной группы 4 электромаг- нитного нейтрального реле 1. Анод полупроводникового диода 22 соединен с шиной 31 питания. Размыкающий контакт переключающей контактной группы 4 электромагнитного нейтрального реле 1 через резистор 24 соединен с шиной 31 питания. Замыкающий контакт переключающей кок- тактной группы 4 электромагнитного нейтрального реле 1 через резистор 25 соединен с шиной 32 питания. Первый вывод замыкающего контакта 10 поляризованного реле 7 соединен с шиной 31 питания.

Коллектор транзистора 21 соединен с вторым выводом замыкающего контакта 10 поляризованного реле 7 и емкостной нагрузкой 26.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании управлявшего ключа 27 срабатывает электромагнитное реле 1 и замыкает свои замыкающие контакты 2 и 3 и переключающий контакт группы 4. Контакт 2 подключает резистор 13 к шине 30 питания, тем самым подавая отпирающий сиг нал на ренее закрытый транзистор 11, коллекторной нагрузкой которого является обмотка 8 включения поляризованного реле 7, Однако транзистор 11 остается закрытым, так как контакт 3 электромагнитного реле 1 замыкается и подключает диод транзисторной оптопары 18 через последовательно включенный резистор 23 к шине 31 питания. Открывшийся транзистор оптопары 18 шунтирует переход база-эмиттер транзистора 11. Замыкающий контакт переключающей контактной группы электромагнитного реле 1 через последовательно соединенный с ними резистор 25 подключает базу транзистора 21, включенного по схеме источника тока, к шине 32 питания, Транзистор 21 открывается. Ток через транзистор 21 определяется напряжением смещения, заданным диодом 22 и сопротивлением резистора 23, и не зависит от сопротивления нагрузки 26. По мере заряда емкости нагрузки 26 напряжение, приложенное между коллектором и эмиттером транзистора 21, начинает снижаться. При достижении напряжением порогового значения ток через диод транзисторной оптопары 18, ограниченный резистором 19, становится меньше тока удержания - транзистор оптопэры 18 закрывается. Напряжение на переходе база- эмиттер транзистора 11 возрастает и он открывается, вызывая срабатывание обмотки 8 включения поляризованного реле 7. Контакт 10 поляризованного реле 7 замыкается, шунтируя источник тока на транзисторе 21, и подключает заряженную емкость нагрузки 26 к шине 31 питания.

После размыкания ключа 27 управления электромагнитное релз 1 отключаете и размыкает свои замыкающие контакты 2 и 3 и замыкающий контакт переключающей контактной группы 4, транзистор 11 закрывается, обесточивая обмотку 8 включения поляризованного рэле 7. Транзистор 21 закрывается и дальнейшее питание нагрузки осуществляется через закрытый контакт 10 поляризованного реле 7.

Таким образом, емкость нагрузки 26 заряжается практически постоянным током, величина которого может быть заранзе определена расчетным путем.

Для отключения нагрузки необходимо замкнуть ключ 28 управления. Срабатывает

электромагнитное релр 5 и замыкает саой замыкающий контакт 6 Трандгстср 15 открывается, эызывая срабатывание отключающей г мот г м 9 полгф 130Јпн;.ого релч 7, то поийодиг рзз „-Чеанию 10 по- ллриэсоамного реле 7 м от лк -екииэ негр/зКИ 96 ОГ UUlit 31 n ,|-,ЈH5O,

По срайкеисш издестнк1, npv afas- мое ус рог 1ст0о обгечечнвает нагаже- ую коммутацию емкостных щ-ругок с включения до 40 А и псчасляе уменьшит тох заряда емкости нагрузка а ,Б-2 рэза при том х(а времени переход юго процесса, Уменьшение зарядного токз емкости нагрузки позволит избежать динамических просадок питающего напряжения, что и обеспечивает аысогус момечозащищеи- ность схемы.

Формула изобретения Коммутационное устройств, содержащее два нейтральных репе, двухобмоточнсе поляризованное оеле, две ключа управления, выводы для подключения первого источника питания, выводы для подключений .нагрузки, три резистора, причем первое нейтральное реле имеет одну замыкающую контактную группу, первый вывод для подключения первого источника питания подключен к первым выводам обмоток первого и второго неигральных реле, вторые выводы обмоток, первого и второго нейтрального реле подключены соответственно к первым выводам первого и второго ключей управления, вторые выводы которых подключены к одному из выводов замыкающего контакта первого нейтрального реле и к второму выводу для подключения первого источника питания, первый вывод дня подключения нагрузки подключен х первому выводу первого резистора, отличаю щеес я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и надежности, в него введены узел контроля напряжения, выполненный на транзисторной оптопаре, первом и втором резисторах, источим к тока, выполненный на третьем, «етвертон т пято резисторах, диоде м первом транзисторе, узел включения поляризованного релз, выполненный на втором транзисторе, шестом, седьмом резисторах и конденсаторе, узел отключения поляризованного рела, выполненный ка третьем транзисторе, восьмом и девятом резистооак, выводы для подключения второго источника питания, в качестве второго нейтрального реле испож зованп нейтральное реле, содержащее две замыкающие и одну переключающую контактные группы, в качестве двухобмоточного поляризованного реле использовано двухобиоточное поляризованное реле, содержащее одну

Зс-Mi,дающую контактную группу, причем пер-; ни вь-вод для подключения второго исто ника питания подключен к одному из вы- ол, ЧоЈ замыкающего контакта 5 чз х&С« от очного поляризованного реле, к ncpsJOb.y s воду третьего резистора, аноду пчодз и первому выводу четвертого резистор ЬУСКОЙ вывод замыкающего контакта / &Yxe5tv fjT04Horo поляризованного реле

0 па к-ио«бн к первому выводу первого рези- гтра ч к коллектору первого транзистора, Егоров третьего резистора подклю- че:- ; первого транзистора и к г.ер- TOi.v тгводу второй замыкают

5 KD jiai TKOfi группы второго h eMTpanbHoro роле, катод диода подключен к базе первого транзистора и к переключающему контакту парэглючг ощей контактной группы второго ней-фть. о го реле, второй вывод четверто0 го резистора к размыкающему {Оптанту перэчлю а ошей контактной группу ь тсэого нейтр п -ного реле, замыкающий конта - которой подключен к первому выводу пчтогс резистора, второй вывод пя5 того резистора подключен к второму выводу для подключения зторого источника питания и к второму выводу для подключения нагрузи., второй контакт второй замыкающей ко гтактной группы второго нейтраль0 ного реле подключен к аноду транзисторной оптопары, катод транзисторной оптопары послюнен к второму выгоду перзого резистора, коллектор транги тооной оптопары подключен к базе

5 второго транзистора, к первым выводам шестого -л седьмого резисторов и к первой об- n-iajcKe конденсатора, база транзисторной оптопары подключена к первому выводу второго резистора, второй вывод которого

0 подключен к гмнттеру транзисторной оптопары, к второй обкладке конденсатора, к второму выводу седьмого резистора, к эмиттеру второго транзистора, к эмиттеру трепего транзистора, к первому выводу де5 вятого гечистпрг и к первому выводу для подключения первого источника питания, второй вивод шестого резистора подключен к nepaowv выводу первого замыкающего с. второго нейтрального реле, второй

0 аыеоц которсго пооклгачеи к второму выводу ,пля подключения первого источника питания и к первым выводам обмоток двухобмоточного поляризованного реле, ьтооэй о .- вод первой обмотки двухобмоточ5 ого поляризованного реле подключен к коллектору второго транзистора, второй вывод второй обмотки двухобмоточного поляризованного реле подключен к коллектору третьего транзистора, база третьего транзистора подключена к первому выводу восьмого и второму выводу девятого резисторов, чем к второму контакту замыкающей контак- второй вывод восьмого резистора подклю- тной группы первого нейтрального реле.

3i

Sff

Г

26 1