Реверсивный ключ Советский патент 1981 года по МПК H03K17/72 

(54) РЕВЕРСИВНЫЙ КЛЮЧ

1

Изобретение относится к импульсной технике и автоматике и может быть использовано для регулирования и реверсирования напряжения постоянного тока на активноиндуктивной нагрузке, например электродвигателе, и других устройствах автоматики.

Известны переключающие устройства, содержащие мост на тиристорах, диодные группы, резисторы, дополнительные тиристоры и коммутирующие трансформаторы 1

Недостаток этих устройств - низкий КПД из-за потери энергии на резисторах.

Наиболее близким техническим рещением к предлагаемому является реверсивный ключ, содержащий мост на силовых тиристорах, нагрузгку, коммутирующие трансформаторы, соединенные с генератором импульсов, конденсатором и выпрямителем, силовой трансформатор, инверторы и дополнительные тиристоры 2.

Недостатками известного устройства являются невысокие надежность и из-за потери энергии в период передачи ее в питающую сеть.

Цель изобретения - повыщение надежности и КПД.

Цель достигается тем, что в реверсивный ключ, содержащий мост на силовых тиристорах, в первую диагональ которого включена нагрузка, а вторая диагональ через соответствующие коммутирующие трансформаторы подключена к генератору импульсов и к соединенным параллельно конденсатору и выпрямителю, подключенному к обмотке силового трансформатора, дополнительные первый и второй тиристоры, анод первого из которых и катод второго подключены к первому выводу нагрузки, инвертор, первый вход которого соединен с катодом первого дополнительного тиристора, а первый вход через другую обмотку силового трансформатора подключен ко второму входу инвертора, введены диоды, при этом второй выход

5 инвертора соединен с анодом второго дополнительного тиристора и через первый диод со вторым выводом нагрузки и анодом второго диода, катод которого подключен к первому входу инвертора.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема реверсивного ключа. Силовые тиристоры 1-4 образуют мост, в диагональ которого включена нагрузка

5, например якорь двигателя. Нагрузка 5 шунтирована цепочками, состоящими из тиристора 6 и диода 7, а также из тиристора 8 и диода 9. К общим точкам между тиристорами 6 и 8 и диодами 7 и 9 подключен вход инвертора 10, ведомого сетью. Выход инвертора 10 подключен к вторичной обмотке силового трансформатора II. Выпрямитель 12 включен на другую вторичную обмотку силового трансформатора 11. Конденсатор 13 фильтра шунтирует выход выпрямителя 12. Коммутирующий трансформатор 14 своей вторичной обмоткой включен между положительным полюсом выпрямителя 12 и анодами тиристоров 1 и 4. Коммутирующий трансформатор 15 своей вторичной обмоткой включен между отрицательным полюсом выпрямителя 12 и катодами тиристоров 2 и 3. Первичные обмотки коммутирующих трансформаторов 14 и 15 присоединены к соответствующим выходам генератора 16 импульсов.

Реверсивный ключ работает следующим образом.

Включение устройства осуществляется подачей коротких управляющих импульсов на входные электроды тиристоров 1 и 3 и отпирающего постоянного сигнала на управляющий электрод тиристора 6. Через тиристоры 1 и 3 и нагрузку 5 течет ток. Тиристор 6 ток не проводит, так как к его катоду приложено встречное напряжение. Запирающие импульсы вырабатываются генератором 16 импульсов, которые через коммутирующие трансформаторы 14 и 15 отключают работающие тиристоры 1 и 3. В результате происходит непрерывное включение и выключение тиристоров 1 и 3 и среднее напряжение на нагрузке 5 (якоре двигателя) определяется относительной продолжительностью включения сило-вых приборов. При этом на интервале закрытия тиристоров 1 и 3 ток нагрузки 5 замыкается через тиристор 6, инвертор 10 и диод 9. Инвертор 10 через обмотку трансформатора 11 передает энергию в питающую сеть. К аноду тиристора 6 в этот период прикладывается ЭДС самоиндукции нагрузки 5 (якорной обмотки), превыщающая ЭДС двигателя и ЭДС инвертора 10. На интервале открытия тиристоров 1 и 3 тиристор 6 закрывается встречным напряжением источьГика питания и ток идет через нагрузку 5.

При реверсе мащины управляющие импульсы отключаются от входных электродов тиристоров 1, 3 и б и через интервал времени, равный спаданию тока якоря до нуля и времени восстановления запирающих свойств тиристоров 1, 3 и 6, импульсы управления подаются на входные электроды тиристоров 2, 4 и 8. С открытием тиристоров 2 и 4 ток в нагрузке 5 течет в обратном направлении, а тиристор 8 остается в закрытом состоян 1И под действием встречного напряжения источника питания несмотря на то, что на его входной электрод подается отпирающий сигнал. Интенсивность нарастания тока в этот интервал времени определяется суммой ЭДС двигателя и напряжения

источника питания, так как двигатель продолжает по инерции вращаться в прежнем направлении и сохраняет неизменным знак ЭДС.

На интервале отключения тиристоров 2 и 4 ток нагрузки 5 (двигателя) протекает

О под действием ЭДС самоиндукции через тиристор 8, на управляющем электроде которого сохраняется отпирающий сигнал, инвертор 10 и диод 7, и происходит передача энергии, запасенной движущимися элементами мащины в питающую сеть. При этом ток в нагрузке 5 уменьщается.

При повторно.м включении тиристоров 2 и 4 отключается тиристор 8, и ток якоря двигателя вновь увеличивается под действием напряжения питания и ЭДС мащины, т. е.

0 имеет место режим торможения противовключением. В этом период происходит накопление электромагнитной энергии в индуктивных цепях мащины.

По завершении процесса реверса наступает двигательный режим работы с вращением якоря в противоположном направлении. Ток якоря с этого момента времени в период отключения тиристоров 2 и 4 замыкается через тиристор 8, инвертор 10 и диод 7.

Таким образом на всех этапах работы ключа в период отключения силовых тиристоров 1-4 происходит передача энергии от двигателя в питающую сеть через инвертор 10, ведомый сетью.

Введение в устройство диодов позволяет исключить один из инверторов, что приводит к повыщению надежности и КПД, так как уменьщаются потери энергии в период передачи ее в питающую сеть.

Формула изобретения

Реверсивный ключ, содержащий мост на силовых тиристорах, в первую диагональ которого включена нагрузка, а вторая диагональ через соответствующие коммутирующие трансформаторы подключена к генератору импульсов и к соединенным параллельно конденсатору и выпрямителю, подключенному к обмотке силового трансформатора, дополнительные первый и второй тиристоры, анод первого из которых и катод второго подключены к первому выводу нагрузки, инвертор, первый вход которого соединен с катодом первого дополнительного Тиристора, а первый выход через другую обмотку силового трансформатора подключен ко второму входу инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, в него введены диоды, при этом второй выход инвертора соединен с анодом второго дополнительного тиристора и через первый диод со вторым выводом нагрузки и анодом второго диода, катод которого подключен к первому входу инвертора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 618850, кл. Н 03 К 17/56, 1975 (прототип).