Электронный коммутатор сети переменного тока Советский патент 1993 года по МПК H03K17/13 

Физ.1

Изобретение относится к электронной коммутационной технике, в частности к коммутаторам, срабатывающим при пересечении сетевым напряжением нулевого уровня и может быть использовано для коммутации цепей питания переменным током различных радиоэлектронных устройств.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей коммутатора, связанное с устранением указанных недостатков.

Введение отличительных признаков позволило подавать на выпрямитель данного устройства высокое напряжение сети переменного тока без его предварительного понижения, стабилизировать питание на уровне необходимом для работы триггера Шмитта. получая на его выходе импульсы стандартной амплитуды независящей от флуктуации напряжения сети и тем самым достичь цели изобретения, заключающейся в обеспечении возможности подключения данного коммутатора непосредственно к сетевому напряжению, повышение помехоустойчивости и точности работы коммутатора при некачественной сети.

Для пояснения изобретения ниже приводится его описание и чертежи на которых: фиг. 1 -электрическая схема принципиальная электронного коммутатора;

фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в схеме.

Согласно фиг. 1 устройство содержит диодно-тиристорный ключ 1, блок его включения 2, управляемый элемент памяти 3, интегратор 4, ограничитель 5, выпрямитель 6, развязывающий диод 7, запускающий ключ 8, нагрузку 9, триггер Шмитта 15, два последовательно соединенных резистора 16,17, разделительный конденсатор 18,

Управляющий вход ключа 1 соединен с выходом блока - включения 2, вход блока 2 подключен к выходу управляемого элемента памяти 3, вход управляемого элемента памяти 3 подключен к выходу интегрирующего элемента 4, выходы диодно-тиристорного ключа 1 через нагрузку 9 соединены с выходными шинами устройства 10, 11, выход первой диагонали постоянного тока выпрямителя 6 соединен с входом ограничителя 5, выход триггера Шмитта 15 подключен через резистивный делитель 16, 17 к шине питания 14, разделительный конденсатор 18 включен между средней точкой резистивно- го делителя и выходом ограничителя 5, развязывающий диод 7 включен между входом питания триггера Шмитта 15 и выходом огра- , ничителя 5, выводы диагонали переменного тока выпрямителя 6 через запускающий ключ 8 подключены к входным шинам устройства

12,13, второй вывод диагонали постоянного тока выпрямителя 6 образует шину питания 14 ограничителя 5, интегрирующего элемента 4, управляемого элемента памяти 3.

Коммутатор работает следующим образом. В исходном (включенном) состоянии ключ 8 разомкнут. Устройство обесточено, поэтому диодно-тиристорный ключ 1 разомкнут и в цепи нагрузки 9 ток отсутствует,

При замыкании запускающего ключа 8 (ц, фиг. 2) сетевое напряжение, искаженное помехами, поступает на выпрямитель 6. Выпрямитель б служит для получения пульсирующего напряжения 1)в с удвоенной час5 тотой сети и амплитудой DTC (фиг. 26). Далее пульсирующее напряжение поступает на ограничитель сетевого напряжения 5. На выходе ограничителя 5 формируются трапецеидальные импульсы Uorp с крутыми фронтами и

0 амплитудой порядка 5 В (фиг. 2 в). Поскольку питание триггера Шмитта 15 осуществляется напряжением с выхода ограничителя 5, через развязывающий диод 7, то несмотря на искажение в сети питающее напряжение

5 Un (фиг. 2г) является высоко стабилизированным и обеспечивает надежную работу триггера, кроме того, бестрансформаторное питание схемы позволяет отселектировать ог- . раничителем кратковременные нестабильно-.

0 сти (провалы) сети и исключает ложное срабатывание коммутатора.

Трапецеидальные импульсы через разделительный конденсатор 18 и шунтирующую цепочку резисторов (обеспечивающих

5 устойчивый режим работы микросхемы) поступают на вход триггера Шмитта 15 и опрокидывают его. На выходе триггера 15 формируются импульсы стандартной амплитуды Утр (фиг. 2 д). Амплитуда импульсов

0 не зависит от искажений напряжения в коммутируемой сети. Подбирая время задержки включения диодно-тиристорного ключа с помощью интегрирующего элемента 4 можно добиться полной синхронизации включе5 ния диодно-тиристорного ключа 1 с моментом перехода сетевого напряжения через нуль (Кинт.. фиг. 2 е). После интегрирующего элемента 4 задержанный синхронизирующий импульс поступает на элемент

0 памяти 3 - в управляющую цепь маломощного тирйстора. Тиристор включают оптрон блока включения 2. Тиристор элемента памяти 3 открывается, включая при этом светоди- од оптрона блока включения 2, Управляющая

5 цепь диодно-тиристорного ключа 1 замыкается через фототиристор оптрона, открывая ключ1При пропадании напряжения сети (ta фиг. 2) и последующем его появлении (ts) включение диодно-тиристорного ключа 1

происходит в момент перехода напряжения сети через нуль. При пропадании напряжения сети исчезает напряжение питания триггера Шмитта 15 и тиристора элемента памяти 3, и диодно-тиристорный ключ 1 отключается. С появлением напряжения сети на тиристор элемента памяти 3 поступает напряжение питания, но включение его происходит с приходом синхронизирующего импульса. Причем, если амплитуда сети изменилась, точность фиксации нуля схемой коммутации останется неизменной, что позволяет успешно эксплуатировать предлагаемой коммутатор в некачественных сетях автономных радиоэлектронных систем, имеющих ограниченную мощность и большое ко- личество разнородных потребителей, вносящих в сеть значительные искажения.

Новые признаки позволили расширить функциональные возможности электронного коммутатора, заключающиеся в обеспечении заданной помехоустойчивости и точности работы при коммутации им некачественной сети. Кроме того, возможность непосредственного подключения предлагаемого устройства к сети обеспечивает ему лучше массо-габаритные характеристики в сравнении с прототипом.

Конструкция предложенного устройства основана на использовании известных элементов и технических трудностей не вызывает.

Технико-экономическая оценка эффективности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом проводилась экспериментальным путем.

Исследование показали, что в сравнении с прототипом устойчивость работы предлагаемого устройства, при некачественной сети, гораздо выше. Причем заданная точность определения нуля фазы коммутируемой сети остается практически постоянной при измене нии напряжения сети.

Формула изобретения Электронный коммутатор сети пере- 5 менного тока, содержащий диодно-тиристорный ключ, управляющий вход которого соединен с выходом блока включения диод- но-тиристорного ключа, вход которого подключен к выходу управляемого элемента

0 памяти, вход которого подключен к выходу интегрирующего элемента, выпрямитель, развязывающий диод, ограничитель и запускающий ключ, причем выход первой диаго- нали постоянного тока выпрямителя

5 соединен с входом ограничителя, выводы диагонали переменного тока выпрямителя через запускающий ключ подключены к входным шинам устройства, выходы диод- но-тиристорного ключа через нагрузку сое0 диненные с выходными шинами устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости за счет обеспечения возможности подключения данного устройства непосредственно к се5 тевому напряжению и надежности работы при долговременных и кратковременных нестабильностях напряжения сети введены триггер Шмитта, два последовательно соединенных резистора и разделительный кон0 денсатор, выход триггера Шмитта подключен к входу интегрирующего элемента, вход триггера Шмитта через резистив- ный делитель подключен к шине питания, разделительный конденсатор включен между

5 средней точкой резистивного делителя и выходом ограничителя, развязывающий диод вклю- чен между входом питания триггера Шмитта и выходом ограничителя, второй вывод диагонали постоянного тока выпрямителя образует

0 шину питания ограничителя, интегрирующего элемента, управляемого элемента памяти.

Использование: изобретение относится к электронной коммутационной технике, и может быть использовано для коммутации цепей питания переменным током различных радиоэлектронных устройств. Сущность изобретения: устройство содержит: 1 диодно-ти- ристорный ключ 1, 1 блок его включения 2, 1 управляемый элемент памяти 3,1 интегратор 4,1 ограничитель 5,1 выпрямитель 6,1 развязывающий диод 7, 1 запускающий ключ 8, 1 нагрузку 9, 1 триггер Шмитта 15,2 резистора 16, 17, 1 конденсатор 18. 2 ил.