Устройство для коммутации тока Советский патент 1980 года по МПК H03K17/72 

Изобретение относится к области бесконтактных выключателей переменного то ка на тиристорах. Известно устройство для коммутации тока, содержащее коммутирующий тириотор, анод которого подключен через наррузку к источнику переменного тока и к управляющему переходу черва последовательно соединенные резистор, диод и ключ i . Недостатком втого устройства является то, что момент включения тиристора (фаза открытия) в этом случае произволен и соответствует моменту вамыкания ключа, при 8ТОМ при первом включении , .возможен крутсй фронт нарастания тока, что вызывает значительный уровень ради помех. Исзестно также устройство для комму тации тока, содержащее нагрузку, подклк ченную к источнику переменного тсжа ч&рез тиристор, управляющий электрод кото рого подключен к генератору управляющи импульсов, синхронизированных с моментом перехода питающего напряжения черев коль 2 . Данное устройство создает незначительные по уровню радиопомехи, но его недостатком является то, что для реаливация требуются специальные схемы синхро- виаации, генераторы управляющих импуль- сов и т.п., что усложняет устройство, делает его дорогостоящим, к тому же снижается его надежность за счех использования больщого числа элементов. Наиболее близким по техническим средствам и достигаемому результату является устройство для коммутации тока, содержащее тиристор, поасоединенный череа нагрузку к клеммам источника питания переменного тока резистор, подклк ченный параллельно тиристору и цепочку, состоящую иэ диода и ключа 3 , Оцнако данное устройство не способно обеспечить открытие тиристора при углах управления, близких к нулю, и, следовательно, создает значительные коммутаци-

онные помехи в режимах коммутации .тнвной нагрузки.

Целью изобретения является снижение коммутационных помех,

; Эта цель достигается тем, что устройство снабжено источником постоянного гока, образованным трансформатором,выпрямителем и фильтром, причем первичная обмотка трансформатора подключена к клеммам источника питания, а выход фильтра через ключ и диод подключен параллельно управляющему переходу.При этом указанный тиристор включен в диа- диодного моста вход которого подключен к источнику питания.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство-состоит из тиристора 1, катод которого соединен последовательно с нагрузкой 2, анод тиристора и второй вывод нагрузки подключены к входным клеммам источника питания 3 и 4. Резистор 5 подключен к катоду и аноду параллельно тиристору 1, Понижающий трансформатор 6 подключен первичной обмоткой к входным клеммам 3,4 и вторичной обмоткой к входу выпрямителя 7, .на выходе которого установлен фильтр 8. Отрицательный полюс выхода фильтра 8 подключен к клемме 4, соединенной с нагрузкой 2, а положительный полюс через ключ 9 и диод 10 подключен к управляющему электроду тиристора 1 . Устройство работает следующим образом.

После подключения входных клемм 3, 4 к внешнему источнику переменного тока с напряжением U ( (X)t на нагрузке 2 появляется синусоидальное напряжение U , величина которого оп- ределяется делителем напряжения, образованным сопротивлением R резистора 5 и сопротивлением Rj нагрузки 2. Величина напряжения U такова, что не происходит срабатывания нагрузки 2 (например, если это лампы накаливания то они не светятся), но в то же время амплитудное значение этого напряжения в несколько раз выше, чем напряжение U у отпирания тиристора 1, которое одновраменно возникает на выходе выпрямителя с фильтром 7 и 8 и при. замыкании ключа 5 подается на анод диода 10. Диод 10 выполняет функцию диодного ограничителя, через который управляющее постоянное напряжение от фильтра 8 может протекать только в те моменты времени, когда величина управляющего напряжения jUn , приложенного в аноду диода 10,

выше мгновенного значения напряжения на нагрузке иприложенного через управ ляющий переход тиристора 1 к катоду диода 10. Поскольку напряжение U| си-

нусоидально и его амплитуда много боль-, ше напряжения U у (U ц д, Кц), то условые открытия диода 10 Ut - ftu Sfnttii t} выполняется при углах, близким к моменту перехода питающего напряжения через

ноль. Для обеспечения открытия тиристора с углом близким к нулю и не больше заданной величины с6 величина шунтирующего сопротивления 5 должна быть вьтбрана, исходя из следующего выражения

(ijTU s-incx:,

U,

Послезамыкания ключа 9 в произвольный момент времени ток управления тиристора 1 через диод 10 может протекать как было показано выше, только в моменты соответствующие переходу пиJ тающего напряжения через ноль с фазовой прогрешностью, не превышающей наперед заданной величины (XS Протекание тока управления вызывает открытие тиристора 1, который шунтирует резистор 5 и подключает нагрузку 2 к полному напряжению внешнего источника.

Таким образом,-подключение через длод выхода источника управляющего постоянного напряжения между управляющим электродом тиристора и зажимом нагруэки, соединенными с входными клеммами устройства при наличии резистора , подключенного параллельно аноду-катоду тиристора, позволяет создать на диоде запирающий потенциал во всем диапазоне рабочего полупериода питающего напряжения, за исключением углов, близким к нулю, что обеспечивается определенным соотношением величины управляющего напряжения, сопротивлений резистора и нагрузки. Включение тиристора при углах управления, близким к нулю, обеспечивает низкий уровень радиопомех, возникающих при коимутаций активных нагрузсж.

Формула изобретения

1. Устройство для коммутации тока, содержащее тиристор, подсоединенный через нагрузку к клеммам источника питания переменного тока, резистор, подключенный параллельно тиристору, и цепочку, состоящую из диода и ключа, о t

пинающееся тем, что, с целью снижения коммутационных помех, оно снабжено источником постоянного тока, образованным трансформатором, выпрямителем и фильтром, причем первичная обмотка трансформатора подключена к клеммам источника питания, а выход фильтра через ключ и диод подключен параллельно управляющему переходу тириотора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что оно снабжено дяодным мостом, и указанный тиристор включен в диагональ диодного моста, вход которого подключен к клеммам пи тающего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Тиристоры. Технический справочник. Синергия, М., 1971, с. 102.

2.Патент Японии № 5О-28132, кл. 58 4-.172, 1975.

3.Авторское свидетельство СССР

N 396007, кл. Н 03 К 17/74, 1973.

S