CS209669B1

CS209669B1 - Single-phase power switch

Info

Publication number: CS209669B1
Application number: CS692178A
Authority: CS
Inventors: Karel Bocek; Stanislav Feber; Ervin Tomanek
Original assignee: Karel Bocek; Stanislav Feber; Ervin Tomanek
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1978-10-25
Publication date: 1981-12-31
Also published as: CS211407B1

Abstract

Vynález se týká bezkontaktního spínání v oblasti střídavého proudu a řeší jednofázový výkonový spínač pro průmyslové použití. Jedná se o jednofázový výkonový spínač se vstupní svorkou propojenou s výstupní svorkou přes polovodičový spínací element, například TRIAC tak, že výkonové elektrody tohoto spínacího elementu jsou spojeny s těmito svorkami a vyznačeny tím, že řídicí elektroda spínacího elementu je spojena s řídicím výstupem oscilátoru, jehož řídicí vstup je spojen s řídicím výstupem usměrňovače, kterýžto oscilátor a usměrňovač jsou napojeny na fázové vedení a na nulové vedení, přičemž pracovní vstup oscilátoru a pracovní vstup usměrňovače jsou spojeny s první výstupní svorkou, a pracovní vstup usměrňovače je dále spojen s první vstupní svorkou přes pomocný kontakt. Spínač se uplatňuje jako řiditelný zdroj, zejména k napájení jednoúčelových diskrétních automatů. Jeho význačné vlastností jsou ochrana před krátkým výpadkem sítě, popřípadě před nekontrolovatelným obnovením sepnutého stavu při vypadnutí. Principiální schéma zapojení je znázorněno na přiloženém obrázku.The invention relates to contactless switching in the alternating current field and solves a single-phase power switch for industrial use. It is a single-phase power switch with an input terminal connected to an output terminal via a semiconductor switching element, for example a TRIAC, such that the power electrodes of this switching element are connected to these terminals and characterized in that the control electrode of the switching element is connected to the control output of an oscillator, the control input of which is connected to the control output of a rectifier, which oscillator and rectifier are connected to a phase line and to a neutral line, while the working input of the oscillator and the working input of the rectifier are connected to the first output terminal, and the working input of the rectifier is further connected to the first input terminal via an auxiliary contact. The switch is used as a controllable source, in particular for powering single-purpose discrete automata. Its outstanding features are protection against short power outages, or against uncontrolled reactivation of the switched state in the event of a power outage. The basic wiring diagram is shown in the attached figure.

Description

Vynález se týká jednofázového výkonového spínače, zejména v soustavách bezkontaktního spínání pomocí vícevrstvových polovodičových prvků. lak například v oblasti spínání střídavého proudu jsou známá zapojení, s polovodičovými výkonovými spínacími prvky, kde přivedením elektrického signálu na řídicí elektrodu, například na řídicí elektrodu prvku TRIAC přechází uvedený výkonový prvek spínací do sepnutého stavu. Známá zapojení vyžadují pomocný zdroj elektrického signálu k napájení řídící elektrody. Tento zdroj může být napojen na stejný zdroj co vlastní výkonový spínací prvek, například na elektrickou sít a pro účely říditelnosti bývá doplněn ovládacími prvky, například tlačítky, přepínači a podobně.The invention relates to a single-phase power switch, in particular in contactless switching systems by means of multilayer semiconductor elements. In the field of alternating current switching, for example, connections are known, with semiconductor power switching elements, whereby by applying an electrical signal to a control electrode, for example a control electrode of the TRIAC element, said switching power element switches to the closed state. Known connections require an auxiliary power source to power the lead electrode. This power supply may be connected to the same power supply as the power switching element itself, for example to a power supply, and for control purposes it may be supplemented by controls such as buttons, switches and the like.

V reálných provozních podmínkách dochází k poruchám v napájecí síti. Jedná se často o krátkodobá vypadnutí, která způsobují nežádoucí trvalé přerušení napájení z výkonového spínače do odběrového spotřebiče, přičemž obnovení sepnutého stavu vyžaduje další zásah pomocí ovládacích prvků do zdroje řídicího signálu.Under real operating conditions there are failures in the mains. These are often short-term failures that cause undesirable permanent interruption of power supply from the power switch to the power take-off, and restoration of the closed state requires further intervention by means of controls to the control signal source.

U zapojení bez ovládacích prvků se stav napájení obnovuje i po vypadnutí sítě delším nez jsou časové konstanty těchto zapojení, avšak jedná se jíž o nekontrolovatelná sepnutí, vedoucí zejména v oblasti jednoúčelových automatů ke vzniku falešných řídicích signálů na výstupech těchto automatů.In the case of wiring without controls, the power supply status is restored even after the network has been outage longer than the time constants of these wiring, but these are uncontrollable switching, leading in particular in the field of single-purpose automata to the generation of false control signals on the outputs of these automata.

Tyto nevýhody odstraňuje jednofázový výkonový spínač podle vynálezu, se vstupní svorkou propojenou s výstupní svorkou přes po lovod i čový spínací eiement,např íklad TRIAC tak, že výkonové elektrody tohoto spínacího elementu jsou spojeny s těmito svorkami, jehož podstata spočívá v tom, že řídící elektroda spínacího elementu je spojena s řídícím výstupem oscilátoru, jehož řídicí vstup je spojen s řídicím výstupem usměrňovače, kterýžto oscilátor a usměrňovač jsou napojeny na fázové vedení tak, že pracovní vstup oscilátoru a pracovní vstup usměrňovače jsou spojeny s první výstupní svorkou, a jsou napojeny na nulové vedení tak, že pracovní výstup oscilátoru a pracovní výstup usměrňovače jsou spojeny s nulovým vedením, přičemž pracovní vstup usměrňovače je dále spojen s první vstupní svorkou přes pomocný kontakt.These disadvantages are overcome by a single-phase power switch according to the invention, with an input terminal connected to the output terminal via a computer switching element, for example TRIAC, such that the power electrodes of this switching element are connected to these terminals. the switching element is connected to the control output of the oscillator, the control input of which is connected to the control output of the rectifier, the oscillator and the rectifier being connected to the phase line so that the working input of the oscillator and the working input of the rectifier are connected to the first output terminal; so that the oscillator working output and the rectifier working output are connected to the neutral line, the rectifier working input being further coupled to the first input terminal via an auxiliary contact.

Předností jednofázového výkonového spínače podle vynálezu je schopnost překlenout krátkodobé výpadky v napájecí síti předem přesně stanovené hodnoty a při výpadku napájecí sítě delším než je tato stanovená hodnota možnost obnovit sepnutý stav pomocí kontaktního spínacího prvku, například tlač ítka.The advantage of the single-phase power switch according to the invention is the ability to bridge short-term outages in the power supply network to predetermined values and, in the event of a power supply failure longer than this value, the possibility of restoring the closed state by a contact switch.

Přitom zdroj signálu pro řídicí elektrodu je napojen na výstupní stranu výkonového spínacího prvku, takže odebírá proud pouze po dobu sepnutého stavu a kontaktní spínací prvek přenáší po dobu obnovovacího úkonu sepnutého stavu, například po dobu stlačení tlačítka, pouze elektrický signál pro zdroj řídícího signálu.In this case, the signal source for the control electrode is connected to the output side of the power switching element, so that it draws current only for the ON state and the contact switching element transmits only the electrical signal for the control signal source during the ON state.

Jednofázový výkonový spínač podle vynálezu je v příkladném provedení znázorněn na přiloženém výkrese, kde obr, 1 znázorňuje principiální zapojení tohoto spínače.The single-phase power switch according to the invention is shown in the accompanying drawing in an exemplary embodiment, wherein FIG. 1 shows the principle connection of this switch.

Na obrázku je znázorněna první vstupní svorka a druhá vstupní svorka 2__f dále první výstupní svorka 3 a druhá výstupní svorka 4 spínače. První vstupní svorku a první výstupní svorku 2 spojuje fázové vedení 28, druhou vstupní svorku 2_ a druhou výstupní svorku spojuje nulové vedení 2_7_.The figure shows the first input terminal and second input terminal 2_ _f further includes a first output terminal 3 and the second output terminal 4 of the switch. The first input terminal and the first output terminal 2 connect the phase line 28, the second input terminal 2 and the second output terminal connect the neutral line 27.

První vstupní svorka 1 je propojena s první výstupní svorkou 2 přes polovodičový spínací element 5,například TRIAC tak, že výkonové elektrody roboto spínacího elementu jsou spojeny s těmito svorkami. Řídicí elektroda 15 spínacího elementu 5 je spojena s řídicím výstupem 22 oscilátoru 6» jehož řídicí vstup 21 je. spojen s řídicím výstupem 20 usměrňovače 7. Oscilátor 6 a usměrňovač 2 jsou napojeny na fázové vedení 28 a nulové vedení 27.The first input terminal 1 is connected to the first output terminal 2 via a semiconductor switching element 5, for example TRIAC, so that the power electrodes of the roboto switching element are connected to these terminals. The control electrode 15 of the switching element 5 is connected to the control output 22 of the oscillator 6, whose control input 21 is. the oscillator 6 and the rectifier 2 are connected to the phase line 28 and the neutral line 27.

Pracovní vstup J_6 oscilátoru 2 je spojen s fázovým vedením 28 v uzlu ^na výstupní částí tohoto fázového vedení za spínacím elementem 2» pracovní výstup 17 tohoto oscilátoru je spojen s nulovým vedením 27 v uzlu 22’ Pracovní vstup 18 usměrňovače 2 je spojen s fázovým vedením 28 v uzlu 12, taktéž na výstupní části tohoto fázového vedení, pracovní výstup 19 tohoto usměrňovače je spojen s nulovým vedením 27 v uzlu 14.The working input 16 of the oscillator 2 is connected to the phase line 28 in the node ^{at the} output part of this phase line after the switching element 2. The working output 17 of this oscillator is connected to the neutral line 27 at the node 22 ' at node 12, also at the output portion of this phase line, the working output 19 of the rectifier is coupled to the neutral line 27 at node 14.

spotřebiče, usměrňovače usměrňovače přechází naappliances, rectifiers rectifiers goes to

Pracovní vstup 18 usměrňovače je dále spojen s první vstupní svorkou 2 přes pomocný kontakt 2» například tlačítko, a to tak, že jedna svorka tohoto kontaktu je spojena s fázovým vedením 28 v uzlu 2 ^na vstupní Části tohoto fázového vedení před spínacím elementem 2> ^a druhá svorka tohoto kontaktu je spojena s fázovým vedením 28 v uzlu 1 0 na výstupní části tohoto fázového vedení za spínacím elementem 2*The rectifier working input 18 is further coupled to the first input terminal 2 via an auxiliary contact 2, for example a pushbutton, such that one terminal of this contact is connected to the phase line 28 in the node 2 ^{on the} input portion of this phase line in front of the switching element 2 ^. the second terminal of this contact is connected to the phase line 28 at the node 10 at the output portion of this phase line after the switching element 2 *

Vstupní část fázového vedení představuje úsek fázového vedení od první vstupní svorky 2 po spínací element 2 včetně uzlu 2 ^a představuje elektrický vodič o stejném potenciálu. Výstupní Část fázového vedení představuje úsek fázového vedení od spínacího elementu 5, včetně uzlu 1 1 a uzlu 1 2 , až po první výstupní svorku 2» ^a představuje taktéž elektrický vodič o stejném potenciálu.The phase conductor input portion represents the phase conductor section from the first input terminal 2 to the switching element 2 including the node 2 ^and represents an electrical conductor of equal potential. The output part of the phase line represents the phase line section from the switching element 5, including node 11 and node 12, to the first output terminal 2, ^and also represents an electrical conductor of equal potential.

Funkce jednofázového výkonového spínače v příkladném provedení podle obrázku je taková, že přivedením jednofázového napětí na vstupní svorky 2> 2 se napojuje toto napětí na výstupní svorky 2, 2 P^om<>^cí spínacího elementu 2· Ve výchozím stavuje odběrový spotřebič připojený k výstupním svorkám 2> 2 bez napájení. Při stlačení tlačítka 2 přechází napájecí napětí jednak na výstupní svorky 3, 2 ^a do odběrového jednak na pracovní vstup 22 2» na řídicím výstupu 20 tohoto se vybudí řídicí napětí, které řídící vstup 21 oscilátoru 2·Function single-phase power switch in an exemplary embodiment of the figure is such that, by applying single-phase voltage at the input terminals 2> 2 connects the voltage on the output terminal 2, 2 P ^{M <>} ^c s of the switching element 2 · By default constitutes sampling appliance connected to the output terminals 2> 2 without power supply. When the push-button 2 is pressed, the supply voltage is transferred to the output terminals 3, 2 ^and to the consumption terminal to the working input 22 2 »of the control output 20 of this control voltage.

Toto řídicí napětí způsobuje vybuzení řídicího kmitočtu na řídicím výstupu 22 tohoto oscilátoru, který přechází na řídicí elektrodu 15 spínacího elementu 5, což se projevuje sepnutím tohoto elementu. Napájecí napětí přechází ze vstupních svorek 2» na výstupní svorky 2» A ^a do odběrového spotřebiče.This control voltage causes an excitation of the control frequency at the control output 22 of this oscillator, which passes to the control electrode 15 of the switching element 5, which is manifested by the switching on of this element. The supply voltage is transferred from the input terminals 2 »to the output terminals 2» A ^and to the load consumer.

Výpadek napájecího napětí, například porucha v napájecí síti kratší než je časová konstanta usměrňovače 2 rozepnutí spínacího elementu 2 nezpůsobí. Výpadek napájecího napětí delší než je tato časová konstanta způsobuje zánik řídicího signálu a rozepnutí spínacího elementu 5.A power failure, such as a fault in the mains shorter than the time constant of the rectifier 2, does not cause the switching element 2 to open. Failure of the supply voltage longer than this time constant causes the control signal to disappear and the switching element 5 to open.

Obnovení sepnutého stavu spínacího elementu 2 ^se uskutečňuje opětovným stlačením tlačí tka 8_.The switch-on state of the switching element 2 ^is restored by pressing the button 8 again.

V zapojení podle obr. 1 se předpokládá galvanické oddělení pracovního vstupu 22 a řídicího výstupu 22 oscilátoru 2 °d řídicího vstupu 21 napájeného jednocestně usměrněným napětím z řídicího výstupu 20 usměrňovače 7_.In the circuit according to FIG. 1, it is assumed that the operating input 22 and the control output 22 of the oscillator 2 ° d of the control input 21 are supplied with a one-way rectified voltage from the control output 20 of the rectifier 7.

Příkladná odvozená modifikace se stejnou výslednou funkcí, a při které požadavek vpředu uvedeného galvanického oddělení odpadá,je taková, ?,e pracovní vstup 18 usměrňovače 2'J^{e s}P°.1^{en s} nulovým vedením v uzlu 22» pracovní výstup 19 tohoto usměrňovače je spojen s výstupní Částí fázového vedení v uzlu 12, a dále pracovní výstup 17 oscilátoru _7 j® spojen s výstupní částí fázového vedení, například v uzlu 11.Exemplary modified from the same resulting function and in which said front requirement eliminates galvanic separation is such? E labor input rectifier 18 2'R ° .1 P ^es ^en guidance ^zero at node 22 »working output 19 of the rectifier connected to the output portion of the phase line at node 12, and further, the working output 17 of the oscillator 7 is connected to the output portion of the phase line, for example at node 11.

Jednorázový výkonový spínač podle vynálezu se uplatňuje jako řiditelný zdroj pro odběrové spotřebiče, zejména k napájení jednoúčelových automatů. Volbou konkrétníThe disposable circuit-breaker according to the invention is used as a controllable source for consumption consumers, in particular for supplying single-purpose automatic machines. Choosing a specific

Claims

Single-phase power switch with an input terminal connected to an output terminal via a semiconductor switching element, for example TRIAC, where the power electrodes of the switching element are connected to these terminals, characterized in that the control electrode (15) of the switching element (5) is connected to the control output 22), whose control input (21) is connected to the control output (20) of the rectifier (7), which oscillator (6) and the rectifier (7) are connected to the values of the time constant providing fallout protection less than the time constant is prevented or the uncontrolled restoration of the switched-on state in case of falling out is longer than this time constant is achieved.

OF THE INVENTION a phase line (28), wherein the working input (16) of the oscillator (6) and the working input (18) of the rectifier (7) are connected to the first output terminal (3) and connected to the neutral line (27), 17) of the oscillator (6) and the working output (19) of the rectifier (7) are connected to the neutral line (27), wherein the working input (18) of the rectifier (7) is further connected to the first input terminal (1) via an auxiliary contact /.