КОММУТАЦИОННОЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО постоянного ТОКА Советский патент 1969 года по МПК H03K17/73 

Известны коммутационные полупройоДникО вые устройства постоянного тока, содержащие включенные последовательно с нагрузкой ведущий и ведомый силовые тиристоры, вспомогательный тиристор и диодно-емкостные цепи управления с резисторами и кнопками.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что, с целью повышения надежности коммутации, исключения повторного отпирания ведущего тиристора при включении на короткое замыкание, а также устранения перенапряжений, на его .входе через резисторы, а iB силовой цепи вспомогательного тиристора непосредственно включен коммутирующий конденсатор ведущего тиристора, в цепь управляющего электрода которого введены дополнительный диод, соединенный с анодом ведущего тиристора, и конденсатор последовательно с пусковой кнопкой, гальванически связанной с цепью управления ведомого тиристора, причем через анод ведомого тиристора к нагрузке подключен шунтирующий ее диод.

Для реверсирования тока нагрузки применено дополнительное коммутационное устройство с запиранием ведущего тиристора от Вспомогательного тиристора, управляемое ири помощи второй пусковой кнопки, блокируемой размыкающим контактом подключенного к нагрузке реле контроля напряжения.

С Целью автоматического отключения мощной нагрузки применен блок максимальной токовой защиты с усилителем, база транзистора которого подключена к делителю напряжения, ,провод базы с диодом и эмиттер подсоединены к измерительному резистору в силовой цепи на входе устройства, а к выходу усилителя через переключающий диод, параллельную цени резистор конденсатор и стабилитрон подключен управляющий электрод вспомогательного тиристора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема описываемого устройства, нереверсивный вариант; на фиг. 2 - то же, реверсивный вариант.

К входным зажимам ( + ) и (-) коммутационного устройства (пускателя) подается напряжение от Источника питания. К выходным зажимам присоединяется нагрузка (приемник

энергии) 1, в которой необходимо в процессе работы менять направление тока. В исходном состоянии тиристоры 2-5 заперты. При нажатии пусковой кнопки 6 в управляющую цепь тиристора 2 (в реверсивном варианте через

размыкающий контакт 7 реле 8} подается непрерывное напряжение (пока нажата кнопка), а в управляющую цепь ведущего тиристора /J поступает кратковременный импульс тока управления (пока заряжается конденсатор 5).

грузка /, то за открывшимся еедущим тиристором 3 открывается ведомый тиристор 2, и в силовой цепи .возникает ток. Пусковая кнопка 6 может быть от)пущена. От срабатывания реле 8 через его (Контакт 10 загорается си нальная лампочка 11, указывающая на наличие напряжения на выходных зажимах пускателя, и одновременно обрывается контактом 7 цепь управления силовых тиристоров.

Резисторы 12 и 13 служат для ограничения амплитудных значений токов управления тиристоров 2 и 3.

Диод 14 разгружают управляющий электрод тиристора 3 после отпирания от лишнего тока управления и создает лучшие условия для отпирания тиристора 3, так как через его анод после отирания некоторое время проходит ток конденсатора 9, прибавляющийся к току нагрузки индуктивного характера, недостаточному в первое время для держания тиристора 3 в открытом состоянии.

Отключение нагрузки 1 (прекращение протекания через нее силового тока) осуществляется запиранием тиристора 3. Для этого нажимается кнопка 15 отключения, и в цепи управления вспомогательного тиристора 16 создается ток, -проходящий от плюсового зажима пускателя через ограничивающий резистор 17, управляющий электрод тиристора 16 и минусовой зажим пускателя. При отпирании тиристора 16 происходит разряд конденсатора 18 на силовой тиристор 3, и тиристор 3 запирается. Диод J9 необходим для снятия перенапряжений от индуктиБности нагрузки / на тиристоре 2 при его запирании и для повышения среднего значения тока на нагрузке при прерывистом режиме работы пускателя. Благодаря тому что конденсатор 18 присоединяется к входным зажимам пускателя, обеспечивается его заряженное состояние перед каждым включением пускателя, необходимое для автоматического запирания тиристора 3 в случае короткого замыкания на выходных зажимах.

Автоматическое отключение пускателя при достижении определенного значения тока в силовой цепи производится от падения напряжения на измерительном резисторе 20, отпирающего вспомогательный тиристор 16 при нажатии пусковой кнопки 6.

Отключение нагрузки / после реверса производится также при помощи кнопки 15 или автоматически, если со стороны нагрузки происходит короткое замыкание или ток достигает определенного значения уставки.

Автоматическое отключение осуществляется блоком 24 максимальной токовой защиты.

При номинальных токах (прямом и обратном) нагрузки и ниже падение напряжения на измерительном резисторе 20 (малоомном сопротивлении), усиленное транзистором 25, прикладывается к резистору 26 и имеет малое значение. Оно ниже напряжения стабилизации стабилитрона 27, ток через резистор 28 не проходит и напряжение на нем практически равно нулю. Напряжение на конденсаторе 29 также равно нулю, переключающий диод 30 заперт.

При достижении номинального тока в силовой цепи падение напряжения на резисторе 26 достигает значения, при котором стабилитрон 27 отпирается. При токе, большем номинального, на резисторе 28 возникает падение напряжения, равное разности между падением

напряжения на резисторе 26 и напряжением на стабилитроне 27. Параллельно резистору 28 присоединяется конденсатор 29, имеющий такое же напряжение, как на резисторе 28. Когда ток в силовой цепи достигает значения, при

котором падение напряжения на резисторе 28 становится достаточным для отпирания переключающего диода 30, то конденсатор 29, разряжаясь оо цепи управления вспомогательного тиристора }6, отпирает его. Через открывшийСя тиристор 16 разряжается коммутирз ющий конденсатор 18, запирая силовой тиристор 3. Благодаря стабилитрону 27 с цепи управления тиристора 16 отсекается все напряжение, возникающее на резисторе 25 при малых токах

в силовой цепи. В цепь управления тиристора 16 поступает напряжение лишь при больших токах (выше номинального). Переключающий диод 30, обладающий отрицательным сопротивлением, служит для создания надежного открывания тиристора 16 при достил ении соответствующего напряжения на конденсаторе 29.

Коэффициент стабильности тока уставки определяется отклонением напряжения на резисторе 28 (или разбросом напряжения отпирания низковольтного переключающего диода 30) от среднего значения с учетом постоянного напряжения стабилитрона 27. Например, при напряжении стабилизации 82 в на стабилитроне 27 и напряжении переключения 10- 20 а у переключающего диода 30 коэффициент стабильности при предельном разбросе напряжения переключающего диода равен 1,05. Постоянство напряжения питания коллекгорной цепи триода поддерживается при помощи стабилитрона 31. Стабилизация режима работы транзистора 25 по температуре и характеристикам осуществляется при помощи делителя напряжения из резисторов 32 и 33.

Диод 34 благодаря нелинейности своего сопротивления повышает чувствительность работы устройства при больших токах, т. е. при токах уставки в области срабатывания.

Диоды 35 к 36 в реверсивном варианте служат для дополнительной развязки коммутирующих конденсаторов 18 ,и 37 (необходимой при отпирании силовых тиристоров).

Предмет изобретен-ия

1. Коммутационное полупроводниковое устройство постоянного тока, содержащее включенные последовательно с нагрузкой ведущий и ведомый силовые тиристоры, вспомогательный тиристор и диодно-емкостные цепи управления с резисторами и кнопками, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности коммутации, исключения повторного отпирания ведущего тиристора при включении на короткое замыкание, а также устранения перенапряжений, на входе устройства через резисторы, а в силовой цели вспомогательного тиристора непосредственно включен коммутирующий конденсатор ведущего тиристора, в цепь управляющего электрода которого введены дополнительный диод, соединенный с анодом ведущего тиристора, и конденсатор последовательно с пусковой киопкой, гальванически связанной с цепью управления ведомого тиристора, причем через анод последнего к нагрузке подключен щунтирующий ее диод. 2. Устройство но ;п. 1, отличающееся тем, что, с целью реверсирования тока нагрузки, применено дополнительное коммутационное

устройство с затиранием ведущего тиристора от вспомогательного тиристора, управляемое при помощи второй пусковой кнопки, блокируемой размыкающим контактом подключенного к нагрузке реле контроля напряжения.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью автоматического отключения мощной -нагрузки, в нем применен блок максимальной токовой защиты с усилителем, база

транзистора которого подключена к делителю напряжения, .провод базы с диодом и змиттер подсоединены к измерительному резистору в силовой цепи на входе устройства, а к выходу усилителя через -переключающий диод, параллельную цепь резистор - конденсатор и стабилитрон .подключен упра.вляющнй электрод вспомогательного тиристора.

Приоритет по п. 2 исчислять с 28 апреля 1967, приоритет по п. 3 - с 19 февраля 1968.

ЦЗО 23 1

27 -ЗЬ

H i-с:з

,33