Регулируемый источник питания Советский патент 1992 года по МПК G05F1/66 

ел

С

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирова- ния и контроля. Цель - повышение эксплуатационной надежности путем расширения контрольных функций. Регулируемый источник питания содержит пусковой блок, блок логических преобразований с задаваемым количеством управляющих входов, элемент ИЛИ, генератор, первый и второй блоки управляющих сигналов, пер- пый и второй силовые тиристорные блоки и силовой коммутационный блок. Пусковой блок содержит пусковой элемент, элемент гальванической развязки и элемент НЕ. В источник питания введены основной элемент ЗАПРЕТ, третий элемент ИЛИ, первый, второй и третий блоки контроля. Это позволяет не только контролировать состояние нагрузок, но и отключать силовую часть схемы при выходе из строя части нагрузок. 2 ил

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования и контроля, и касается усовершенствования источника питания по авт.св. № 1451671.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем расширения контрольных функций.

На фиг,1 представлена функциональная схема регулируемого источника питания; на фиг.2 - схема блока логических преобразований.

Источник питания содержит пусковой блок 1, блок 2 логических преобразований с задаваемым количеством управляющих входов, первый элемент ИЛИ 3, генератор 4, первый 5 и второй 6 блоки управляющих сигналов, первый 7 и второй 8 силовые тиристорные блоки и силовой коммутационный блок 9.

К соответствующим выходам пускового блока 1 подключены управляющий вход силового коммутационного блока 9, входы запуска и сброса блока 2 логических преобразований, нечетные выходы которого соединены с входами генератора 4. а четные - с входами первого элемента ИЛ И 3, подключенного одним из входов к выходу генератора 4, а выходом - к входам первого 5 и второго 6 блоков управляющих сигналов. выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого 7 и аторого 8 силовых тиристорных блоков, подключенных входами питания к соответствующим выходам силового коммутационного блока 9.

2 ел

09

to

CI; i : J i

И it i :

ДГ:,л i :: - i ен H i

:vi:-С|;ои развяэ :н)нмй (фиг.2) .f.i. nr.a; аадавае- : ,-: холоп, эле

..л развязки.

;- Я па..

: „-,.;.. р.. ; -.:И

:-- ..,

i - .к/ - М КОЛИ- : i j 1Г. Ts/

.мр,-:-. ч1т- 13,

1 i j- CB МО ..:. ::С : :;:-.1

Ч.ит 50

/ очный ;;ле :, : чГ- ОО- 1 | i , :.-Л.ЛМ И

вi ji iC ien ные

: ,.|.- I p:ir; I npl-l ;-П Ч 1 ; :: I К.

/;).-.( : .HV . :, -МГ i Г

- Г.---.Й 63

i - Ч - ПЫ.. jг г- OL и У ч

: .M,.., ic i ey H,-.. . i.r fpVOKH

v- . :; ;.. тентов ;5 :; . -;-j с ра- r, :y.--i. фазэ

к- е-згт льных --, гтопплель , С Т-i.i. .

iv. :,;-i(.ni.-i /- рзчi TV- , :,:ОПОМ

и третьем выходах пускового блока 1, входе запуска блока 2 логических преобразований м управляющем входе силового коммутационного блока 9. На первом выходе пускового блока имеется сигнал логической 1, так как отсутствует сигнал на выходе пускового элемента 10 этого блока, что приводит в in ore к отсутствию сигнала 1 на входе элемента НЕ 12, в результате чего на его выходе

U и первом выходе пускового блока 1 формируется сигнал 1, который поступает через вход сброса блока 2 логических преобразований на входы сброса элементов 29-32 памяти. Последние переводятся в состояние,

6 при котором на их выходах отсутствуют сигналы 1. Отсутствуют дискретные сигналы ча всех управляющих входах блока 2 логических преобразований, на выходах которого, а следовательно, и на выходах

0 генератора 4. который находится в отключенном состоянии, также отсутствуют сигналы 1. Блоки 5 и б управляющих сигналов отключены, силовой коммутационный блок 9 включен, напряжение на силовые тири1 з спорные блоки 7 и 8 не подается.

На первом и втором входах, а также на выходах всех блоков 61-63 контроля, входах третьего элемента ИЛИ и его выходе, входе основного элемента 59 ЗАПРЕТ сигналы отГ: су гвуют. Элемент 59 ЗАПРЕТ находится в

О. КрЬГ ОМ СОСТОЯНИИ.

Индикаторные части 72 и 75 первого 67 и второго 68 триггерных элементов всех 5/юко. 61-63 контроля находятся не в инди -J цирующем состоянии.

Регулируемый источник питания работав; следующим образом.

Пусковой блок 1 переводится в рабочее состояние с помощью пускового элемента

10, который устанавливается в положение, соответствующее формированию на его выходе сигнала напряжения. Это напряжение юрезгратий выход пускового блока 1 поступа- ог ::3 управляющий вход силового коммутаци: ) оиного блока 9 и через него - на управляющую чисть коммутатора 58, при этом силовые контакты этого аппарата замыкаются и подают сетевое трехфазное напряжение, поданное на него от сети предварительно включен0 пым вручную коммутатором 57 защиты от перегрузки и короткого замыкания, на СИЛО- РОЙ выход пускового блока 1. С этого силового выхода две фазы трехфазного напряжения подаются на силовые входы соь ответствующих тиристорных блоков 7 и 8, а одна фаза - непосредственно на вход па- рйллельно включенных электронагревательных элементов 77 и 78, соединенных последовательно с включенными так же параллельно электронагревательными элементами 79 и 80, подключенными своим выходом к выходам электронагревательных элементов 83 и 84, 87 и 88 по схеме звезда с рабочим нулевым проводом N. Соединение электронагревательных элементов 81-84 и 85-88 между собой аналогично соединению электронагревательных элементов 77-80.

Одновременно сигнал напряжения с выхода пускового элемента 10 поступает на элемент 11 гальванической развязки, на выходе которого формируется сигнал 1. Этот сигнал подается на элемент НЕ 12 пускового блока 1. в результате чего на его выходе и первом выходе пускового блока 1 исчезает сигнал 1, которого не будет и на входе сброса блока 2 логических преобразований, а также на входах сброса элементов 29-32 памяти, соединенных с этим входом, блока 2 логических преобразований. Кроме того, сигнал 1 с выхода элемента 11 гальванической развязки пускового блока 1 поступает на второй выход этого блока и далее на вход запуска блока 2 логических преобразований. С этого входа сигнал 1 подается на один из входов элементов И 21-28 и через открытый элемент 33 ЗАПРЕТ на первый выход блока 2 логических преобразований С этого выхода сигнал 1 поступает на первый вход генератора 4 и через него на генераторный элемент 45, запуская его. Генераторный элемент 45 начинает формировать на своем выходе импульсы и паузы, длительность которых задается встроенными в него задатчиками, причем длительность импульсов всегда должна быть больше длительности пауз. Это связано с тем, что при использовании описываемого устройства, например, в электронагревательных установках время подачи мощности всегда должно быть больше времени, в течение которого эта мощность не подается, так как это необходимо для постепенного нагрева рабочего пространства таких установок. Остальные генераторные элементы 46-48 также имеют встроенные за- датчики для установки длительности импульсов и пауз, которые у всех генераторных элементов 45-48 генератора 4 в итоге определяются скоростью дозирования мощности каждым из них. Таким образом, импульсы с генераторного элемента 45, работающего, например, с первой скоростью дозирования мощности, поступают через второй элемент ИЛИ 49 на выход генератора 4 и далее через первый элемент ИЛИ 3 на входы блоков 5 и 6 управляющих сигналов, через которые они подаются на управляющую часть соответствующих коммутационных элементов 53. Коммутирующая часть

этих элементов становится проводящей, в результате чего синхронно с частотой питающей сети происходит формирование с помощью диодов 50 и 51, а также резистора 52

управляющих сигналов, которые поочеред: но открывают силовые тиристоры 54 и 55. что дает возможность снимать с электронагревательных элементов 77-88 мощность. Во время пауз, которые формирует также

0 генераторный элемент 45, отсутствуют импульсы на входах блоков 5 и 6 управляющих сигналов, что приводит к закрыванию силовых тиристоров 54 и 55, прекращается съем мощности с электронагревательных эле5 ментов 77-78.

В дальнейшем на дозирование мощности, например, с первой скоростью может быть наложено ограничение, с помощью которого оно прекращается. Для выполнения

0 такого режима на первый управляющий вход блока 2 логических преобразований подается дискретный сигнал, который проходит на элемент 13 гальванической развязки, на выходе которого формируется сигнал

5 1. Этот сигнал поступает на один из входов элемента И 21, Наличие на входе этого элемента двух сигналов 1 приводит к формированию на его выходе такого же сигнала, который поступает на вход взвода

0 элемента 29 памяти, переводят его в состояние, приводящее к появлению на его выходе сигнала 1. Этот сигнал переводит элемент 33 ЗАПРЕТ в закрытое состояние, в результате чего на первом выходе блока 2

5 логических преобразований исчезает сигнал 1, прекращается работа генераторного элемента 45, а также генератора 4, что в итоге приводит к переводу в закрытое состояние силовых гиристорных блоков 7 и 8,

0 прекращается сьем мощности с электронагревательных элементов 77-88, с помощью котор ых управление первой скоростью дозирования мощности осуществлялось путем формирования импульсов и пауз генератор5 ным элементов 45 генератора 4.

Одновременно сигнал 1 с выхода элемента 29 памяти поступает на элемент 41 времени, запуская его, а также на один из входов элемента И 25.

0При подаче дискретного сигнала на первый управляющий вход блока 2 логических преобразований прекращается дозирование мощности, например, с первой скоростью. В дальнейшем работа устройства

5 происходит с использованием второго уп- рпаляющего входа блока 2 логических преобразований, на который подаются или не подаются дискретные сигналы, являющиеся функцией состояния какого-либо регулируемого параметра, например температуры.

достигшего :ia предыдущем этяпе при дози- ровании мощности с первой скоростью своего, например, первого промежуточного значения, которое затем надо поддерживать в функции укапанных дискретных сигналов дозированмем мощности в течение времени, отсчитываемого элементом 41 времени .-МРЮЩ- - И пг.ооеннми g пего за- датчик.

Работа .: пойстга в функции этих дискретных сижков прoiiexoLHiT следующим образом,

При нспаче нп «ь фой управляющий вход блока 2 логических преобразований дискретного сигнума см поступает на вход элемента 44 г-1 гч-мчг-г.кой развязки, формируя на err- pi: , сп нзп 1, поступающий на ог;;,.| -,:- , элемента 1/1 25. Наличие и л н/од-i ч того э/1емо га трпх сигналов Т .::ir k1 ОПМЧрОМнИЮ 43 f;TO

выходе гл;- пг.;, -.-.;, е нгнгмо, который открытый n.v,-fv : T ..), ЗАПРЕТ гфоходит на второй п,м: од б. Гх .:. л логических преобразований И Дг ).1|.: /ПОЗ Э/Н;МО -Г ИЛИ 3 КЗ

входы блокпь г .; П управляющих сигналов, которые R ;inrn п-.: : подчт я гоп состояние си,.(Чл i-;;.1 тиристорнне олок-м 7 и 8, что приводи ч п ему Mi1 i ногти с зг.ектронагреезте Тьнкх :.

V 7

При .. щен;1 1 подачи дискретного сигнллз ь r. Tpoi 1 г-гзряиюи пй вход блока 2 погиче ;s.;-Г (ПРЕНИЙ исчезает сигнал 1 I-A ьгсиом :-: qr /--того блока, г.ыходе элемен .; i

хи; Лх блоков и 6

управляю - ;;1- .:м;н :-. что пр -1иодит к от- к/1Ю-;еиию .- -г.псторнмх блоков и прек ;гш|еп- |п г---- о дногтц с .члс.ктронагг-е тег : :. . - ... .; 1 / -8.

НО ; i О :- .. :, f : : Н И , .i-l/l.a L.aUMO ГО

олемен: о : 4 i :vjf;,-.:i, jror олвмонт формирует н:.з слоем гч,--о;:с сигнал i. который перевод :т R :- ::.с сслт) элементЗ ПРс 1. D по:- ль .:, i i1 -: -re- i-.a ,-. гопом выходе Зл о 2 /i or:.v--if . ipi X hj,- of разора и и и пре- кра1цае - р .-;. ... ,;;o.i .viv r ;.:.- л OB 1. Односрс ..,:., .м-м-к: . 1 с -шкодл элемента 41 d.j5r- ; -i:.- i /nj6T через открытый олекемг 3Ls .. rii. Т : :л;, ий вход блока 2 юглчеои,-. п ;(ч;a нлй, ч/.. сриводит к .-.-апуску rcnt j ;.;:: fj;-;1, n розу t .-.тато чего списанным ..i r poi-оодиг упрапление второй скорое г- : дг;- оо;- ;--1мя мощности, но ухе г. помощ( . :нер-.п ODHGI о злзмснтз 46. В дальнейшем LI-I дознроеание мощности, например, с второй скоьогтыо может быть Лнова на-). | сг 1; г:ич°ние. с помощь О которого ore г|р,;,кра: даетск. Это выполняется путем Г Лдэ .и н0 третий упрпзпяющий i von блок-:- ,;ог , 8ск:1- го образовании Л скретмснО сигнэ/1, при этом работа цепей происходит аналогично работе соответствующих цепей при подачедакого же сигнала на первый управляющий вход этого же блока, при этом осуществляется взвод элемента 30 памяти. Далее работа устройства происходит с использованием четвертого управляющего входа блока 2 логических преобразований, на который подаются или не подаются дискретные сигналы, являющи0 еся, например, функцией состояния того же регулируемого параметра, достигшего на предыдущем этапе при дозировании мощности с второй скоростью своего, например, второго промежуточного значения, которое

о затем надо поддерживать в функции указанных сигналов дозированием мощности в течение времени, отсчитываемого элементом 42 времени, а затем (после отсчета времени элементом 42) устройство путем, аналогич0 ным описанному, переходит на дозирова- ние мощности со следующей скоростью, но уже с помощью генераторного элемента 47 генератора 4. При этом при подаче дискретных сигналов на пятый и (М-1)-й входы дози5 рование мощности с соответствующей скоростью прекращается, а при использовании соответствующих шестого и M-го входов, на которые подаются или не подаются дискретные сигналы, осуществляется ре0 жим, аналогичный режиму при использовании второго и четвертого входов блока 2 логических преобразований, но, например, для соответствующих промежуточных значений регулируемого параметра, состояние

5 которого выражается в функции соответствующих дискретных сигналов.

Таким образом, с помощью данного устройства достигается реализация режимов многоступенчатого управления дозирова0 нием мощности с возможностью перевода со ступени на ступень с требуемыми скоро- дозирования этой мощности, а также организации управления дозирооанием мощности на каждой ступени в течение за5 даваемого времени.

В известном устройстве, как было указано в его описании, силовые выходы подключались к сетевому трехфазному напряжению через соответствующие нагрузки

0 в виде электронагревательных элементов (59-61), однако в последнее время широкое распространение получают схемы соединения электронагревательных элементов, включаемых в каждой фазе попарно парал5 лельно и последовательно между собой (фиг.1), При такой схеме включения создается более благоприятный режим их эксплуатации, чем, например, только при последовательном включении нескольких электронагревательных элементов в фазе.

Кроме того, меньше влияние оказывает на режим их эксплуатации неточность их изготовления, а также происходит менее форсированный съем мощности с параллельно включенных электронагревательных элементов в фазе и более быстро выравнивание их свойств.

При такой схеме включения в фазе электронагревательных элементов, например, 77-80 необходимо обеспечить известное устройство дополнительными средствами контроля, которые бы давали возможность информировать обслуживающий персонал о состоянии этих элементов с точки зрения их целостности, з также предпринимать необходимые действия, способствующие повышению эксплуатационной надежности известного устройства. Введенные в него блоки контроля и другие элементы дают возможность осуществить это. Рассмотрим работу первого блока 61 контроля и электронагревательных элементов 77-80 первой фазы. При съеме мощности со всех этих элементов схема соединения их уравновешена. Если выходит из строя один из параллельно включенных электронагревательных элементов, то происходит перекос напряжения, который поступает на входы первого блока 61 контроля и далее на преобразователь 64 напряжения (например, трансформатор напряжения - 220/110 В). На выходе которого формируется первый (частичный) уровень напряжения, который выпрямляется диодным мостом 65 и далее фильтруется накопительным элементом 66, после чего поступает на управляющую час гь 69 первого триггерного элемента 67. Происходит срабатывание управляющей части 69 этого элемента, что -приводит к переводу коммутирующей части 70 в непроводящее, а коммутирующей части 71- в проводящее состояние. Кроме того, срабатывает индикаторная часть 72 первого триггерного элемента 61 своевременно информируя обслуживающий персонал о неисправном состоянии одного из параллельно включенных электронагревательных элементов, т.е. 77, 78 или 80. В дальнейшем персонал принимает решение по предложении эксплуатации всего устройства. Через коммутирующую часть 71 первого триггерного элемента 61, которая перешла в прооодящее состояние, управляющая часть 73 второго триггерного элемента 68 подключается к выходу накопительного эпемента 66 и диодного моста 65. При выходе из строя обоих параллельно включенных электронагревательных элементов, например 77 и 78 или 79 и 80, на входы первого блока 61 контроля поступает полное фазное напряжение. Далее оно поступает на преобразователь 64 напряжения, на выходе которого формируется второй (полный) уровень напряжения, после чего оно выпрямляется диодным мостом 65 и далее фильтруется накопительным элементом 66, после чего поступает на управляющую часть 73 второго триггерного элемента 68. Происходит срабатывание управляющей части 73 этого элемента, что приводит к пере0 воду коммутирующей части 74 второго триггерного элемента 68 в проводящее состояние и к срабатыванию его индикаторной части 75, своевременно информируя обслуживающий персонал о неисправном со5 стоянии каких-либо двух параллельно включенных электронагревательных элементов. Коммутирующая часть 74 второго триггерного элемента 68, перешедшая в проводящее состояние, позволяет сформировать с

0 помощью источника 76 питания, на выходе первого блока 61 контроля сигнал логической 1, поступающий на один из входов второго элемента ИЛИ 60, на выходе которого и входе элемента 59 ЗАПРЕТ также

5 формируется сигнал логической 1, что приводит к закрыванию элемента 59 ЗАПРЕТ, в результате чего прекращается подача сигналов логической 1 на входы бпоков 5 и 6 управляющих сигналов, что

0 позволяет отключить силовые тиристорные бпоки 7 и 8 и прекратить сьем мощности с электронагревательных элементов.

. Работа второго 62 и третьего 63 блоков контроля, подключенных к электронагрева5 тальным элементам соответствующих фаз, аналогична описанной выше.

Описываемое устройство позволяет своевременно обнаружить и устранить неисправности, что обеспечивает снижение

0 простоев и повышает его эксплуатационную надежность,

Формула изобретения Регулируемый источник питания по авт.ев № 1451671, о т л и ч а ю щи и с я тем,

5 что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем расширения контрольных функций, в него введены основной элемент ЗАПРЕТ, третий элемент ИЛИ и три блока контроля, каждый из которых включэ0 е в себя преобразователь переменного напряжения в переменное, диодный мост, накопительный элемент и два триггерных элемента, причем входные выводы преобразователя переменного напряжения в пере5 менное соединены с выводами для подключения нагрузки, один из этих входных выводов использован в качестве первого входного вывода блока контроля и соединен с одним из своих выходных выводов, второй выходной вывод преобразователя переменного напряжения в переменное соединен с одним из входных выводов диодного моста, второй входной вывод которого использован в качестве второго входного вьиюдз блока контроля, выход диодного моста подключен параллельно накопительному элементу и входным цепям триггерах згым.-пои. первого триг- герногс .элемента под;-1Ь :; «н к входу второ- го тпи тернгTO snoMOi T V выходные выводы котгрпго иг-ПС/ : : -тч--. качестве выходных i:)bl.i /-:C - . о/: Г 1- ;: - -.нтроПП. при ЭТОМ ОДИН

10 /2 , Управляющие Входы ,по Г / вЛЖвЙ1 2

0

из выходных выводов всех блоков контроля подключен к соответствующим входам третьего элемента ИЛИ, выходом соединенного с одним из входов основного элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход - к входам первого и второго блоков управляющих сигналов, кроме того, другие выходные выводы блоков контроля соединены с выходом введенного дополнительного источника питания.

Управляющие Вход

АА о по

8bix.1 b X-LJb xA -Jbix4. Jh xA. 8ых.б(К-1)ибыг Ыых

®иг Сигнальный дыход

4 59 6 9 Г/У-/;о М-й