Выключатель переменного тока Советский патент 1981 года по МПК H03K17/68 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах переменного тока для коммутации активной и реактивной нагрузок.

Известен выключатель переменного тока, осуществляющий коммутацию в момент перехода напряжения через нуль, который состоит из коммутирующих элементов и блоков управления ими, выполненных на тиристорах, конденсаторах, резисторах, дросселях, диодах 1.

Известное устройство не обеспечивает обнаружение нуля в момент пуска и имеет значительные габариты.

Известен также выключатель, который содержит симистор, блок управления симистором, диодный мост, демпфирующую RC-цепочку, сигнальный оптрон и сигнальный источник питания. Блок управления выполнен на двух транзисторах, резисторах, диодах и тиристоре. Его вход подключен к выходу сигнального оптрона, а выход через диодный мост - к управляющему электроду симистора . Анод и катод симистора служат силовым выходом выключателя.

В таком выключателе симистор включается и выключается в каждом полупериоде, что создает значительный уровень коммутационных помех.

Целью изобретения является снижение уровня коммутационных помех.

Постав.)1енная цель достигается тем, что выключатель переменного тока, содержащий симистор, к управляющему электроду которого подключен блок управления, сигнальный оптрон, сигналь10ный источник питания и соединенные между собой последовательно и подключенные параллельно симистору демпфирукхцие резистор и конденсатор, светоизлучатель сигнального оптрона под15ключен к сигнальному источнику питания, снабжен стабилизированным выпрямителем, а блок управления выполнен в виде тиристорного и двух транзисторных оптронов, четырех резисторов

20 и диода, который подключен анодом к аноду симистора, светоизлучатели тиристорн ого и первого транзисторного оптронЪв соединены параллельновстречно и подключены через первый

25 резистор к катоду диода и непосредст венно - к катоду симистора, параллельно светоизлучателю тиристорного оптрона подключены последовательно соединенные второй резистор, выходы

30 второго транзисторного и тиристорного оптронов, светоизлучатель второго транзисторного оптрона и третий резистор, к катоду тиристорного оптрона через выход сигнального оптрона подключен минус стабилизированного выпрямителя и через выход первого транзисторного оптрона и четвертый резистор-- выход блока управления, плюс стабилизированного выпрямителя подключен к катоду симистора, катод и .анод риммистора служат силовым выходом выключателя.

На чертеже изображена принципиальная схема выключателя.

Выключатель содержит блок 1 управления, симистор 2, диод 3, первый резистор 4, первый тиристорный оптро 5, транзисторный оптрон 6, второй резистор 1, второй транзисторный оптрон 8, сигнальный оптрон 9, стабилизированный выпрямитель 10, сигнальный источник 11 питания, третий и четвертый резисторы 12 и 13, демпфирующие резистор 14 и конденсатор 15. Кроме того, на чертеже показаны нагрузка 16 и клеммы 17, 18 коммутирующего переменного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При подключении коммутирующего напряжения переменного тока к клеммам 17 и 18 в цепи нагрузки 16, диода 3, резистора 4 светоизлучатель тиристорного оптрона 5, при достижении напряжением значения Ур дНачинает излучать пульсирунодие светосигналы на включение тиристорного оптрона 5 но последний обесточен разомкнутым выходом сигнального оптрона 9, где и,,/ - напряжение включения оптроDK.на 5.

При отсутствии сигнального апрЯжения с источника 11 выключад ель переменного тока выключен, поскольку разомкнуты выходы оптронов 9, 8, 6. При подаче сигнального напряжения источника 11 светоизлучатель оптрона 9 выдает оптический сигнал и оптрон 9 начинает пропускать ток и в положительный полупериод включающийся тиристорный оптрон 5 пропускает ток через светоизлучатель оптрона 8, Оптро 8, включившись, замыкает токовую цеп от выпрямителя 10, Учитывая быстродействие оптоэлектронных элементов, это произойдет в непосредственной близости от точки включения оптрона 5. Резистор 7 выбран из условия заданияС тока включения сптрона б при достйЬкении положительным полупериодом переменного напряжения значения, близкого к нулю. Нулевой уровень тока через оптрон 5 будет в точке равенства токов, протекающих через резистор 7 и 4, соответственно от стабилизированного и нестабилизированного выпрямителей. Положение этой точки на отрезке синусоиды коммутационного напряжения, зависит от выбранного резистора 4. После точки равенства токов начнет протекать ток через светоизлучатель оптрона б,который достигает значения тока включения оптрона 6, Оптрон б включается и замыкает токовую цепь от выпрямителя 10 через четвертый резистор 13 к управляющему электроду симистора 2. Симистор 2 включается и определяет напряжение на аноде диода 3 своим остаточным напряжением. Следовательно, после момента включения симистора 2 оптрон 6 постоянно пропускает ток, который несколько уменьшаетсяв положительный полупериод и который постоянно больше тока включения оптрона 6, поэтому оптрон 6 постоянно включен и непрерывно в цепи управления симистора 2 протекает ток от источника 11. В случае использования мощных симисторов, которые потребляют значительные токи по цепи управления, больше эксплуатационно допустимых через оптрон 6, его необходимо включать в управляющую цепь усилительного элемента, например в цепь базы транзистора. Отключение происходит путем снятия сигнального напряжения с источника 11. Симистор не выключается после снятия сигнала управления до тех пор, пока его анодны ток не упадет практически до нуля.

Таким образом, устройство осуществляет коммутацию напряжения переменного тока в первоначальный момент включения только вблизи нулевого м уровня на спаде положительной полуволны переменного напряжения, а затем Б управляющий электрод симистора непрерывно поступает ток, достаточный для переключений симистора в каждый полупериод с минимальной зоной нечувствительности, определяемой эксплуатац}1онной характеристикой симистора, что уменьшает величину комМутационных помех и улучшает технические показатели устройства при работе на различных видах нагрузок.

Формула изобретения

Выключатель переменного тока, содержащий симистор, к управляющему электроду которого подключен блок управления, сигнальный оптрон, сигнальный источник питания и, соединенные между собою последовательно и подключенные параллельно симистору демпфирующие резистор и конденсатор,светоизлучатель сигнального оптрона подключен к сигнальному источнику питания, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня коммутационных помех, он снабжен стабилизированным выпрямителем, а блок управления выполнен в виде тиристорного и двух транзисторных оптронов, четырех резисторов и диода, который подключен

анодом к аноду симистора, светоиэлучатели тиристорного и первого транзисторного оптронов соединены параллельно-встречно и подключены через первый резистор к катоду диода и непосредственно - к катоду симистора, параллельно светоиэлучателю тиристорного оптрона подключены последовательно соединенные второй резистор, выходы второго транзисторного и ти- f ристорного оптронов, светоизлучатель второго транзисторного оптрона и третий резистор, к катоду тиристорного оптрона через выход сигнального

|оптрона подключены минус стабилизи- ; рованного выпрямителя и через выход первого транзисторного оптрона и четвертый резистор - выход блока управления, плюс стабилизированного выпрямителя подключен к катоду симистора, катод и анод симистора служат силовым выходом выключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании

1303281, кл. Н 231, опублик.1973.

2.Электроника, 1976, № 14, с.53 (прототип).