Многоканальный тиристорный ключ Советский патент 1981 года по МПК H03K17/68 

(54).МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

1

Изобретение относится к тиристорным коммутаторам двухпозиццонного регулирования к контактным управлениям и предназначено для переключения питания основных и резервных блоков, или для коммутации в устройствах двухпозиционного регулирования в многоканальных системах тепловой автоматики.

Известен тиристорный ключ с контактным управлением, содержащий тиристор в выпрямляющей диагонали диодного моста. Управление таким ключом осуществляется контактом, коммутирующим напряжение тиристора к его управляющему электроду через резистор 1.

Недостатком такого ключа является то, что тиристор включается позже начала каждого полупериода питающего напряжения, что создает импульсные помехи, проблемы борьбы с которыми особенно важны в тиристорно-контактных схемах регуляторов нагревательных установок. Уменьщение величины резистора в цепи управляющего электрода тиристора для его более раннего отпирания приводит к тому, что при замыкании контакта в моменты вблизи максимума напряжения питающей сети через управляющии электрод тиристора до его включения протекает значительный ток, что понижает надежность работы тиристора. Кроме того, при режиме работы ключа с малыми токами через тиристор, тиристор может переходить на участки вольт-амперной характеристики, при которой возможны режимы неполного включения нагрузки и повыщенной мощности рассеиваемой на тиристоре.

Наиболее близок к предлагаемому .многоканальный тиристорный ключ, содержащий диодные мосты с тиристорами в выпрямляющих диагоналях, подключенные последовательно с нагрузками к сети переменного тока с питанием управляющих электродов тиристоров от общего источника питания, потенциально связанного с катодами всех

5 тиристоров через дополнительные диоды. Питание управляющих электродов всех тиристоров осуществляется от общего источника питания.

Недостаток известного многоканального тиристорного ключа - невозможность независимого включения и выключения каждой нагрузки, причем выключение питания всех нагрузок производится практически одновременно, а поочередные включения

каждой последующей нагрузки после подачи общего сигнала включения для всех нагрузок производится с некоторой задержкой, определяемой параметрами схемы.

Цель изобретения - получение независимого управления каждой нагрузкой и упрощение схемы.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальном тиристорном ключе, содержащем в каждом канале диодный мост с тиристором в выпрямляющей диагонали, к другой диагонали моста через нагрузку подключена сеть переменного тока, управляющий электрод и катод тиристора каждого канала соединены через резистор, катод тиристора каждого канала соединены через резистор, катод тиристора каждого канала соединен с отрицательной щиной источника управляющего напряжения через диод в прямом включении, управляющий электрод тиристора каждого канала подключен к клемме переключателя, общий вывод которого через резистор соединен с положительной щиной источника управляющего напряжения.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема двухканального тиристорного ключа.

Двухканальный тиристорный ключ 1, подключенный к клеммам 2 и 3 сети переменного тока содержит силовые, нагрузки 4 и 5, источник 6 управляющего напряжения (постоянного или импульсного) для питания управляющих электродов тиристоров, диоды 7-14, образующие два диодных моста, в выпрямляющих диагоналях которых стоят тиристоры 15 и 16, переключатель 17, резистор 18 токоограничивающий (причем, управление нагрузками 4 и 5 может осуществляться независимо, при этом переключатель 17 должен быть заменен двумя переключателями на замыкание-размыкание, каждый из которых включается между положительной клеммой источника 6 управляющего напряжения последовательно со своим резистором токоограничивающим и управляющим электродом соответствующего тиристора 15 или Г6), диоды 19 и 20, резисторы 21 и 22 защитные. Остальные двухканальные ключи 23 и 24 аналогичны ключу 1, число которых может быть больще, чем изображено на чертеже.

Многоканальный тиристорный ключ работает следующим образом.

Когда контакт переключателя 17 находится в верхнем положении, управляющий электрод тиристора 15 подключен к источнику 6 управляющего напряжения через резистор 18 и диод 19. Диод 19 смещен в прямом направлении и через него протекает ток управляющего электрода тиристора 15, который при этом открыт. Соответственно к нагрузке 4 приложено напряжение сети от клемм 2 и 3. При этом, отрицательный вывод источника 6 управляющего напряжения находится под потенциалом, близким к потенциалу клеммы 3. В это время тиристор 16 заперт и ток через нагрузку 5 не протекает. Причем в течение одного полупериода напряжения сети переменного тока, когда на клемме 2 положительное напряжение относительно клеммы 3, потенциал анода диода 20 близок к потенциалу клеммы 3, так как диод 14 смещен в прямом направлении суммой обратных токов тиристора 16 и диода 11. Катод диода 20, соединенный с отрицательным вводом источника 6 управляющего напряжения, также имеет потенциал клеммы 3. При этом диод 20 может быть или. открыт, и тогда через него протекает часть упомянутой суммы обратных токов, или закрыт pasностью прямых падений напряжения на диодах 10, 19 и 14 что, в jpo6oM случае, не влияет на режим работы тиристоров 15 и 16, а также в случае импульсного характера напряжения источника 6 управляющего иапряжения с указанной на чертеже полярностью.

Когда в течение другого полупериода на клемме напряжение отрицательно относительно клеммы 3 потенциал анода диода 20 близок потенциалу клеммы 2, так как

диод 11 смещен в прямом направлении суммой обратных токов тиристора 16 и диодов 14 и 20. Потенциал катода диода 20 всегда близок к потенциалу клеммы 3. Следовательно к диоду 20 приложено обратной напряжение, бликое к мгновенному значению напряжения питающей сети за вычетом падения напряжения на нагрузке 5 от обратных токов тиристора 16, диодов 14 и 20 и за вычетом падений напряжений на открытых ди.одах 9 и 19 и тиристора 15. Таким образом, диод 20 изолирует нагрузку 5 от влияния от крытого тиристора 15 через общий источник 6 управляющего напряжения. Если переброс контакта переключателя 17 для отключения нагрузки 4 включения нагрузки 5 происходит в момент первого из рассмотренных

0 полупериодов, то ток управляющего электрода тиристора 16 до его включения (и после) определяется в основном источником 6 управляющего напряжения, резистором 18 и самим тиристором 16. Если переброопроисходит в момент второго полупериода,

5 то до включения тиристора 16 ток его управляющего электрода примерно определяется суммой напряжения источника 6 управляющего напряжения и мгновенного значения напряжения сети, суммой сопротивлений резистора 18 и нагрузки 5. Возникновение импульсного тока управляющего электрода тиристора до его включения, превышающего стационарный ток управления в данном многоканальном тиристорном переключателе, ниже чем у известных многоканальных

5 тиристорных ключей, так как его возникновение возможно только при одной полярности напряжения сети, и, во-вторых, имеется возможность выбором резистора 18 и напряжения источника 6 управляющего напряжения снизить этот ток до допустимой величины, почти не изменяя условий включения тиристора.

Остальные ключи аналогичны ключу 1 также не влияют друг на друга. Принцип не меняется и в случае использования в управлении каждого тиристора отдельных переключателей на замыкание-размыкание, работающих зависимо или независимо при наличии отдельного токоограничивающего резистора.

Таким образом, возможность использования одного общего источника питания управляющих электродов тиристоров многоканального ключа делает целесообразным использование потенциального управления тиристорами. Причем через дополнительные развязывающие диоды протекает только ток управляющего электрода соответствующего тиристора и эти диоды выбираются менее мощными, чем диоды силового моста. Кроме того, при отсутствии необходимости одновременной работы двух нагрузок, например, в виде основного и резервного блоков, потребовалось бы два отдельных, изолированных друг от друга коммутируемых контакта для двух ключей, управляющих этими нагрузками, а в предлагаемом многоканальном тиристорном ключе две контактные группы (нормально замкнутая и нормально разомкнутая) ключей могут быть заменены одной группой на переброс, что приводит к упрощению схемы. Предлагаемый многоканальный тиристорный ключ не создает помех, обеспечивает надежную независимую коммутацию нагрузок в течение всего полупериода, прост, дешев и невелик по габаритам.

Формула изобретения

Многоканальный тиристорньш ключ, содержащий в каждом канале диодный мост

с тиристором в выпрямляющей диагонали, к другой диагонали моста через нагрузку подключена сеть переменного тока, управляющий электрод и катод тиристора каждого канала соединены с отрицательной шиной

источника управляющего напряжения через диод в прямом включении, отличающийся тем, что, с целью независимого управления каждой нагрузкой и упрощения, управляющий электрод тиристора каждого канала подключен к клемме переключателя, общий вывод которого черей резистор соединен с положительной шиной источника управляющего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3 о

rs

-Kb

-w