CS211407B1

CS211407B1 - Single-phase power switch

Info

Publication number: CS211407B1
Application number: CS807144A
Authority: CS
Inventors: Karel Bocek; Stanislav Feber; Ervin Tomanek
Original assignee: Karel Bocek; Stanislav Feber; Ervin Tomanek
Priority date: 1978-10-25
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1982-02-26
Also published as: CS209669B1

Abstract

Vynález se týká bezkontaktního spínání v oblasti Střídavého proudu a řeší jednofázový výkonový spínáš pro průmyslové použití zvlášt odolný proti poruchám. Vstupní svorka tohoto spínače je propojena s výstupní svorkou přes polovodičový spínací element například TRIAC tak, že výkonové elektrody tohoto spínacího elementu jsou spojeny s těmito svorkami a řídicí-elektroda spínacího elementu je spojena s řídicím výstupem oscilátoru, jehož řídicí vstup je spojen e řídicím výstupej usměrňovače, přičemž oscilátor a usměrňovač jsou napojeny na fázové vedení a nulové vedení. Spínač se vyznačuje tím, že pracovní vstup oscilátoru je spojen- s první výstupní svorkou, řídicí vstup usměrňovače je spojen s první vstupní svorkou přes pomocný kontakt, a pracov-. ní vstup usměrňovače je spojen s první výstupní svorkou. Spínač se uplatňuje jako řiditelný zdroj, jehož význačné vlastnosti spočívají v odlehčení řídicího prvku na relativně minimální míru vztaženo k úrovni pracovního signálu usměrňovače, popřípadě odběrového signálu na výstupních svorkách. Principiální schéma zapojení je uvedeno na přiloženém obrázku.The invention relates to contactless switching in the field of alternating current and solves a single-phase power switch for industrial use, particularly resistant to faults. The input terminal of this switch is connected to the 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 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, the oscillator and the rectifier being connected to a phase line and a neutral line. The switch is characterized in that the working input of the oscillator is connected to the first output terminal, the control input of the rectifier is connected to the first input terminal via an auxiliary contact, and the working input of the rectifier is connected to the first output terminal. The switch is used as a controllable source, the distinctive features of which consist in reducing the load on the control element to a relatively minimal level in relation to the level of the rectifier operating signal or the consumption signal at the output terminals. The principle connection diagram is shown in the attached figure.

Description

Vynález se týká jednorázového výkonového spínače, zejména v soustavách bezkontaktního spínání pomocí vícevrstvých polovodičových prvků.The invention relates to a disposable power switch, in particular in contactless switching systems by means of multilayer semiconductor elements.

V oblasti spínání střídavého proudu jsou známé zapojení s polovodičovými výkonovými spínacími prvky ovládanými signály na řidičích vstupech.Connections with semiconductor power switching elements controlled by signals on the driver inputs are known in the field of alternating current switching.

Jedná se o zapojení s pomocným zdrojem elektrického signálu k napájení řídicích elektrod použitých spínacích prvků.It is a connection with an auxiliary source of electrical signal for supplying control electrodes of used switching elements.

Jsou známá zapojení s řízeným oscilátorem, jehož výstup je spojen s řídicím vstupem výkonových spínacích prvků. Předností těchto zapojení je stabilizace proti vypadnuti sílového napětí a podobně.Controlled oscillator circuits are known whose output is connected to the control input of the power switching elements. The advantage of these connections is stabilization against force voltage dropping and the like.

Tyto přednosti spínačů řízených oscilátorem dále rozvíjí jednofázový výkonový spínač podle vynálezu, se vstupní svorkou propojenou s výstupní svorkou přes polovodičový spínací prvek například TRIAC tak, Se výkonové elektrody tohoto spínacího prvku jsou spojeny s těmito svorkami, a řídicí elektroda spínacího prvku je spojena s řídicím výstupem oscilátoru, jehož řídicí vstup je spojen s řídicím výstupem usměrňovače, přičemž oscilátor a usměrňovač jsou napojeny na fázové vedení a aa nulové vedení, pracovní vstup oscilátoru je spojen s první výstupní svorkou, pracovní vstup usměrňovače j® spojen s první výstupní svorkou, jehož podstata spočívá v tom, že řídicí vstup usměrňovače je spojen s první vstupní svorkou přes pomocný kontakt.These advantages of the oscillator-controlled switches further develop a single-phase power switch according to the invention, with an input terminal connected to an output terminal via a semiconductor switching element such as TRIAC so that the power electrodes of this switching element are connected to these terminals. an oscillator whose control input is connected to the control output of the rectifier, wherein the oscillator and the rectifier are connected to the phase and a and neutral lines, the working input of the oscillator is connected to the first output terminal, the working input of the rectifier is connected to the first output terminal. in that the rectifier control input is connected to the first input terminal via an auxiliary contact.

Předností jednofázového výkonového spínače podle vynálezu je stabilizace sepnutého stavu vzhledem ke krátkodobému přeražení napájecí sítě, s relativně minimálním diaensováním ovládacího prvku, tj. spoužtěcího tlačítka, v poměru k úrovni odběrového signálu na výstupních svorkách popřípadě pracovního signálu na pracovním vstupu usměrňovače.The advantage of the single-phase power switch according to the invention is the stabilization of the closed state due to the short-term power supply interruption, with relatively minimal diaensisation of the control element, i.e. the push button, in relation to the level of the output signal or output signal of the rectifier.

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

Na obr. je znázorněna první vstupní svorka i a druhá vstupní svorka 2, déle první výstupní svorka 2 ^a druhé výstupní svorka 2 spínače. První vstupní svorka 1 a první výstupní svorku ,2 spojuje fázové vedení 28, druhou vstupní svorku 2 a druhou výstupní svorku 2 spojuje nulové vedeni 22· První vstupní svorka 1 je propojena s první výstupní svorkou g přes polovodičový spínací prvek g například TRIAC tak, že výkonové elektrody tohoto spínacího prvku,, jsou spojeny s těmito svorkami.FIG. 1 shows the first input terminal 1 and the second input terminal 2, the first output terminal 2 ^{and the} second output terminal 2 of the switch. The first input terminal 1 and the first output terminal 2 connect the phase line 28, the second input terminal 2 and the second output terminal 2 connect the neutral line 22. the power electrodes of this switching element are connected to these terminals.

Řídicí elektroda 15 spínacího prvku g je spojena s řídicím výstupem 22 oscilátoru g, jehož řídicí vstup 21 je spojen s řídicím výstupem 20 usměrňovače 2· Oscilátor g a usměrňovač 2 jsou napojeny na fázové vedení 28 a nulové vedení 27. Pracovní vstup 16 oscilátoru j> je spojen s fázovým vedením 28 v uzlu 11 na výstupní části tohoto fázového vedení za spínacím prvkem g, pracovní výstup 17 tohoto oscilátoru je spojen a nulovým vedením 22 v uzlu JJ. Pracovní vstup 25 usměrňovače 2 3® spojen s fázovým vedením 28 v uzlu 2g, taktéž na výstupní části tohoto fázového vedení, pracovní výstup 19 tohoto usměrňovače je spojen s nulovým vedením 27 v uzlu 14.The control electrode 15 of the switching element g is connected to the control output 22 of the oscillator g, the control input 21 of which is connected to the control output 20 of the rectifier 2. connected to the phase line 28 at the node 11 on the output portion of this phase line downstream of the switching element g, the working output 17 of this oscillator is coupled to the neutral line 22 at the node 11. The working input 25 of the rectifier 23 is connected to the phase line 28 at the node 2g, also at the output portion of this phase line, the working output 19 of the rectifier is connected to the neutral line 27 at the node 14.

Řídicí vstup 24 usměrňovače 2 j® spojen s první vstupní svorkou 1 přes pomocný kontakt g, například tlačítko, a to tak, Se jedna svorka tohoto kontaktu je spojena s fázovým vedením 28 v uzlu g na vstupní části tohoto fázového vedení před spínacím prvkem g, druhá svorka tohoto kontaktu 8 je spojena s tímto řídicím vstupem 24.The control input 24 of the rectifier 2 is connected to the first input terminal 1 via an auxiliary contact g, for example a pushbutton, so that one terminal of this contact is connected to the phase line 28 in the node g at the input of this phase line before the switching element g. the second terminal of this contact 8 is connected to this control input 24.

Vstupní část fázového vedeni představuje úsek fázového vedení od první vstupní svorky po spínací prvek g včetně uzlu g a představuje elektrický vodič o stejném potenciálu.The input part of the phase line represents the phase line section from the first input terminal to the switching element g including the node g and represents an electrical conductor of equal potential.

Výstupní část fázového vedení představuje úsek fázového vedení od spínacího prvku g, včetně uzlu 21 a uzlu gg, až po první výstupní, svorku g, a představuje taktéž elektrický vodič o stejném potenciálu.The output part of the phase line represents the phase line section from the switching element g, including node 21 and node gg, to the first output terminal g, and also represents an electrical conductor of the same potential.

21)40721) 407

Funkce jednorázového výkonového spínače v příkladném provedení podle obrázku je takové, že přivedením jednorázového napětí na vstupní svorky 1, 2 se zapojuje toto napětí na výstupní svorky j, í pomocí spínacího prvku 2· Ve výchozím stavu je odběrový spotřebič připojený k výstupním svorkám J, A bez napájení. Při stlačení tlačítka 8 přechází přes kontakt tohoto tlačítka napájecí napětí na řídicí vstup 24 usměrňovače 2, a to ze vstupní části fázového vedení, jmenovitě z uzlu 2> eož způsobuje vybuzení řídicího napětí na řídicím výstupu 20 usměrňovače 2·The function of the disposable power switch in the exemplary embodiment shown in the figure is such that by applying a disposable voltage to the input terminals 1, 2, this voltage is connected to the output terminals j, j by the switching element 2. without power supply. When the button 8 is pressed, the supply voltage passes to the control input 24 of the rectifier 2 via the contact of this button, namely from the input portion of the phase line, namely from the node 2> causing the control voltage 20 at the control output 20 to excite.

Takto vybuzené řídicí napětí přechází na řídicí vstup 21 oesilátoru 6 a způsobuje vybuzení řídicího kmitočtu na řídicím výstupu 22 tohoto oscilátoru, a tento kmitočet pře- ’ chází na řídicí elektrodu 15 spínacího prvku 2- Výsledkem je přechod do sepnutého stavu spínacího prvku 2· Napájecí napětí přechází ze vstupních svorek 2, 2 na výstupní svorky j, 2 a do odběrového spotřebiče.The control voltage thus excited passes to the control input 21 of the amplifier 6 and causes the control frequency to be energized at the control output 22 of this oscillator, and this frequency is passed to the control electrode 15 of the switching element 2. it switches from the input terminals 2, 2 to the output terminals j, 2 and to the load consumer.

Výpadek napájecího napětí, například porucha v napájecí síti kratěi než je časová konstanta usměrňovače 2 rozepnutí spínacího prvku 2 nezpůsobí. Výpadek napájecího napětí delší než je tato časové konstanta způsobuje zánik řídicího signélu a rozepnutí spínacího prvku 2·A failure of the supply voltage, for example a failure in the mains supply of more than the time constant of the rectifier 2, does not cause the switching element 2 to be opened. Power failure longer than this time constant causes the control signal to disappear and the switching element to open 2 ·

Obnovení sepnutého stavu spínacího prvku 2 ^s® uskutečňuje stlačením tlačítka 8.The switching on of the switching element 2 ^s ® takes place by pressing the button 8.

Přednost řešení spočívá v tom, že při stlačení tlačítka 8 přechází přes kontakt tohoto tlačítka pouze řídicí napětí k vybuzení usměrňovače 2 a již nikoliv pracovní napětí tohoto usměrňovače popřípadě odběrové napěti na výstupních svorkách J,The advantage of the solution is that, when the button 8 is pressed, only the control voltage passes through the contact of this button to energize the rectifier 2 and no longer the operating voltage of the rectifier or the draw-off voltage at the output terminals J,

Použitý usměrňovač 2 mé tu vlastnost, že usměrněná napětí na jeho řídicím výstupu 20 vzniká přivedením střídavého napětí na řídicí vstup 24. popřípadě na pracovní vstup 25 ve smyslu funkce logického součtu.The rectifier 2 used has the characteristic that the rectified voltages at its control output 20 are generated by applying an AC voltage to the control input 24 or to the working input 25 in the sense of a logical sum function.

Jednofézový výkonový spínač podle vynálezu se uplatňuje jako řiditelný zdroj pro odběrové spotřebiče, zejména k napájení jednoúčelových diskrétních automatů. Volbou konkrétní hodnoty časové konstanty je tento zdroj zabezpečen před vypadnutím kratěím než je tato časové konstanta. V opačném případě je zdroj zabezpečen před nekontrolovatelným obnovením sepnutého stavu z titulu přechodového děje v okamžiku obnovení napájecího napětí při vypadnutí delším, než je zmíněné časové konstanta.The single-phase power switch according to the invention is used as a controllable source for power take-off appliances, in particular for supplying single-purpose discrete automata. By selecting a specific time constant value, the source is secured from falling out by a shorter than this time constant. Otherwise, the power supply is secured against uncontrolled restoration of the switched-on state due to the transient event at the moment of the restoration of the supply voltage at the time of power outage longer than the mentioned time constant.

Rozděleni vstupu usměrňovače na řídicí vstup a pracovní vstup má velmi příznivý dopad při dimensovénl a strukturálním uspořádání jednotlivých prvků tohoto spínače.The division of the rectifier input into the control input and the work input has a very positive impact in the dimensional and structural arrangement of the individual elements of this switch.

Claims

Single-phase power switch with an input terminal connected to an output terminal via a semiconductor switching element such as TRIAC so that the power electrodes of the switching element are connected to these terminals, and the switching electrode of the switching element is connected to the control output of an oscillator. the rectifier, the oscillator and the rectifier being connected to the phase and neutral lines, the oscillator working input and the rectifier working input being connected to the first output terminal, characterized in that the control input (24) of the rectifier (7) is connected to the first input terminal ( 1) via the auxiliary contact (8).