CS240353B1 - Elektrický obvod k postupnému připínání elektrických spotřebičů k síti - Google Patents

Abstract

Elektrický obvod k postupnému připínání elektrických spotřebičů k síti; Účelem zapojení je odstranění proudových špiček po sepnutí polovodičového výkonového spínače a zajištění vhodného pracovního režimu pro polovodičový výkonový spínač. Uvedeného účelu se dosáhne synchronizací okamžiku sepnutí polovodičového výkonového spínače fází síťového'napětí a použitím předřadné impedance nelineárního charakteru. Zapojení je určeno zvláště pro připínání spotřebičů indukčního charakteru s velkým nárazovým proudem.

Description

Předmětem vynálezu je elektrický obvod k postupnému připínání elektrických spotřebičů k síti.

Dosud známé obvody obsahují řídicí obvod pro výkonový spínač, ovládaný napětím, na výstupu setrvačného členu bez vlivu fáze sítě. Výkonový spínač je realizován polovodičovým výkonovým spínačem. Tyto obvody propojí nejprve spotřebič se síti prostřednictvím předřadné impedance a po částečném odeznění přechodného děje provedou přímé připojení spotřebiče na síť v čase nezávislém na fázi sítě.

Tento způsob postupného připínání není vhodný pro indukční spotřebiče s. vysokým nárazovým proudem (například transformátor s usměrňovačem a kondenzátorem na sekundární straně). K sepnutí polovodičového výkonového spínače dochází v čase, kdy je na něm značné napětí a v průběhu spínání jím teče strmě narůstající proud. V tomto režimu je polovodičový výkonový spínač (triak nebo tyristor) náchylný na průraz, takže je nutno jej předimenzovat. Nárazový proud rovněž způsobuje rušení do sítě. Kromě toho po sepnutí polovodičového výkonového spínače dochází k přesycení magnetického jádra spotřebiče. Toto přesycení dosahuje nejvyšší hodnoty v případě, že polovodičový výkonový spínač sepne při stejné íázi síťového napětí, při jaké došlo k zapojení spotřebiče do sítě. Přesycení nelze kompenzovat, protože není definována fáze sítě, při níž polovodičový výkonový spínač spíná. Přesycení magnetického jádra spotřebiče způsobuje další rušení, do sítě. (Tyto proudové špičky se objevují cca 5 ms po sepnutí polovodičového výkonového spínače.)

Tyto nedostatky zcela odstraňuje elektrický obvod podle vynálezu, jehož podstatou je, že do série se spotřebičem je zapojena nelineární impedance, k níž je paralelně připojen polovodičový výkonový spínač. Jeho řídicí elektroda je zapojena přes bistabilní řízený prvek na zdroj narůstajícího stejnosměrného napětí. Řídicí elektroda bistabilního řízeného prvku je připojena přes nelineární impedanci ke zdroji impulsů odvozených z fáze síťového napětí.

Výhodou popsaného elektrického obvodu k postupnému připínání elektrických spotřebičů k síti je synchronizace fází síťového napětí. V tomto režimu nedochází ke vzniku proudových špiček při sepnutí polovodičového výkonového spínače a odstraní se proudová špička vzniklá v důsledku přesycení magnetického jádra .spotřebiče. Tim se zamezí následnému poškození polovodičového výkonového spínače a rušeni do sítě.

Na obr. 1 je znázorněno blokové zapojení obvodu dle vynálezu. Svorky A, B jsou připojeny na síťové napětí. K první svorce A je připojen spotřebič 1, na jehož druhý vývod je připojena nelineární impedance 2, k níž je paralelně připojen polovodičový výkonový spínač 3. Druhý vývod této paralelní kombinace je spojen s druhou svorkou B. Řídící elektroda 4 polovodičového výkonového spínače 3 je propojena přes bistabilní řízený prvek 5 na .zdroj 6 narůstajícího stejnosměrného napětí, přičemž druhá elektroda zdroje 6 je propojena s druhou svorkou B. Řídicí elektroda 7 bistabilnlho řízeného prvku 5 je přes nelineární impedanci 8 připojena na výstupní elektrodu 10 zdroje 9 impulsů odvozených z fáze síťového napětí. Vstupní elektroda zdroje 9 je propojena s jtrvní svorkou A, společná elektroda zdroje 9 je propojena se svorkou B.

Činnost obvodu začíná v čase připojení síťového napětí na svorky A, B. V tomto čase je nulové napětí mezi vývody zdroje ,6 narůstajícího napětí, bistabilní řízený pijyek 5 je v rozpojeném stavu. Proud do řídící elektrody 4 polovodičového výkonového spínače 3 neteče. Polovodičový výkonový spínač 3 je v rozpojeném, stavu, spotřebič ·,! je připojen k síti prostřednictvím nelineární impedance 2. Zdroj 9 impulsů odvozených z fáze síťového napětí vyrábí napěťový impuls vždy když fáze síťového napětí prochází nulou. Tento impuls je přes nelineární impedanci 8 přiváděn na řídicí elektrodu 7 bistabilního řízeného prvku 5, kde vyvolává proudový impuls. V důsledku nárůstu napětí mezi elektrodami zdroje 0 narůstajícího stejnosměrného napětí narůstá i špičková hodnota proudu impulsů přiváděných do řídicí elektrody 7 bistabilního řízeného prvku 5. Proudovým impulsem, jehož špičková hodnota je větší než zápalná hodnota řídicího proudu bistabilního řízeného prvku 5, je převeden tento prvek 5 do sepnutého stavu. Sepnutý stav bistabilního řízeného prvku 5 způsobuje průtok proudu do řídicí elektrody 4 polovodičového výkonového,.spínače 3 a tím .zajišťuje sepnutí polovodičového výkonového spínače 3. Tím dochází k přímému připojení spotřebiče 1 na síťové napětí. Bistabilní řízený prvek 5 setrvá v sepnutém stavu i po odeznění řídicího proudového impulsu a zajišťuje přímé připojení spotřebiče 1 na svorky A, B dokud jsou tyto svorky připojeny k síťovému napětí.

Elektrický obvod k postupnému připínání elektrických spotřebičů k síti zajišťuje synchronizaci přímého připojení spotřebiče k síťovému napětí tak, že k tomuto připojení dojde v okamžiku nulové fáze síťového napětí. Protože je definována fáze sítě v okamžiku přímého připojení spotřebiče 1 k síťovému napětí, lze kompenzovat přesyceni magnetického jádra spotřebiče nelineárním charakterem předřadné impedance 2.

Na obr. 2 je *příklad konkrétního provedeni obvodu, kdy spotřebičem 1 je transformátor TT s usměrňovačem USM zapojeným na sekundárním vinutí. Nelineární předřadná impedance 2 je složena z prvků R4, R5, D3. Jako polovodičový výkonový spínač je užit triak Tri. Bistabilní řízený prvek 5 je realizován tyristorem Tyl. Zdroj 6 natůsta240353 jícího napětí je složen z prvků R2, Dl, Cl, R3, Nelineární impedance 8 připojená k řídicí elektrodě bistabilního řízeného prvku 5 je realizována druhou Zenerovou diodou ZD2. Zdroj impulsů se skládá ze zdroje obdélníkového napětí odvozeného ze sítě (první odpor Rl,' první Zenerova dioda ZDI), derivačního obvodu (druhý kondenzátor C2, druhá dioda D2) a prvního tranzitoru TI.

V čase připojení obvodu na síťové napětí je na prvním kondenzátoru Cl nulové napětí, tyristor Tyl je v rozpojeném stavu a do řídicí elektrody triaku Tri neteče proud. Triak Tri je rozpojen, primární vinutí trasformátoru TT je připojeno na síťové napětí přes nelineární impedanci tvořenou čtvrtým odporem.R4 a sériovým spojením pátého odporu R5 a třetí diody D3. Nelineární charakter předřadné impedance zajišťuje nesymetrické buzení primárního vinutí transformátoru TT, proud tekoucí z první svorky A do primárního vinutí transformátoru TT má kladnou stejnosměrnou hodnotu. Na společné svorce prvního odporu Rl a první Zenerovy diody ZDI je amplitudově omezené síťové napětí. Dělič složený -z druhého kondenzátoru C2 a druhé diody D2 zajišťuje otevírání prvního tranzistoru TI v době, kdy napětí na druhé Zenerově diodě ZD2 klesá, tedy v době kdy fáze síťového napětí pro-, chází nulou. První kondenzátor Cl se při kladných půlperiodách sítového napětí nabíjí přes druhý odpor R2 a první diodu Dl.

Poté co napětí na prvním kondenzátoru Cl překročí hodnotu .Zenerova napětí druhé Zenerovy diody ZD2, dojde k sepnutí tyristorů Tyl v době otevření prvního tranzistoru TI, tedy v době, kdy fáze síťového napětí prochází nulou.'Při sepnutí tyristorů Tyl protéká řídicí proud do řídicí elektrody triaku Tri, tento triak sepne a připojí primární vinutí transformátoru TT přímo ná síťové napětí. Stejnosměrná složka proudu protékajícího primárním vinutím transformátoru TT v době kdy je triak Tri rozpojen je opačná než prvá půlperioda proudu tekoucího primárním vinutím po sepnutí triaku Tri. Proto po sepnutí triaku Tri nedojde k přebuzení magnetického materiálu jádra transformátoru TT. Od okamžiku sepnutí tyristorů Tyl je tento sepnut pó celou další dobu připojení obvodu na síťové napětí a zajišťuje buzení triaku Tri stejnosměrným proudem.

Elektrický obvod podle vynálezu je určen zvláště pro připínání k síti spotřebičů indukčního charakteru s velkým nárazovým proudem (jako např. transformátor s usměrňovačem a kohdenzátorem na sekundární straně, elektromotor). Lze jej ale využít pro připínání veškerých elektrických spotřebičů s velkým nárazovým proudem, např. beztransformátorových síťových zdrojů, výko_: nových žárovek apod. U spotřebičů neindukčního charakteru se pak použije předřadná impedance lineárního charakteru.

Claims (1)

1. Elektrický obvod k postupnému připínání elektrických· spotřebičů k síti, vyznačený tím_A. že na první svorku (Aj je připojen jednak spotřebič (1), na jehož druhý vývod je připojena nelineární impedance (2), k níž je paralelně připojen polovodičový výkonový spínač (3j, přičemž druhý vývod této paralelní kombinace je spojen s druhou svorkou (6), jednak je na první svorku (A) připojena vstupní svorka zdroje (9) impulsů odvozených z fáze síťového napětí, jehož společná svorka je připojéna na druhou vynalezu svorku (B ], přičemž řídicí elektroda (4) polovodičového výkonového spínače (3) je propojena přes bistabilní řízený prvek (5) na zdroj f6) narůstajícího stejnosměrného napětí, přičemž zdroj (6) narůstajícího stejnosměrného napětí je svým druhým vývodem spojen s druhou svorkou (B) a že řídicí elektroda (7) bistabilního řízeného prvku (5) je připojena přeš nelineární impedanci (8) k výstupní svorce (10) zdroje (9) impulsů odvozených z fáze síťového napětí.