RU2012942C1

RU2012942C1 - Time relay

Info

Publication number: RU2012942C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Горохов; В.Н. Чумичев
Priority date: 1989-01-23
Filing date: 1989-01-23
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: time relay has diode bridge which A. C. diagonal is connected via actuating element to terminals for linking of A. C. network, series RC circuit to which center input of threshold element is coupled, filter capacitor which first output is linked to first lead of D. C. diagonal of diode bridge, thyristor which anode is connected to second lead of diagonal of D. c. diode bridge, first resistor and diode. Time relay is supplemented with series circuit composed of second resistor and stabilizer diode, variable resistor, two resistors and two diodes connected in series in certain way. EFFECT: enhanced operational reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к реле времени, и может быть использовано, например, в крановых электроприводах для хронометрического пуска электродвигателей и выполнения логических операций. The invention relates to electrical engineering, in particular to a time relay, and can be used, for example, in crane electric drives for chronometric starting of electric motors and performing logical operations.

Известно реле времени, содержащее выпрямитель, к которому через тиристор подсоединена обмотка контактора и пороговый элемент на однопереходном транзисторе, вход которого соединен с времязадающим конденсатором, а выход с управляющим электродом тиристора (Л1). A time relay is known, which contains a rectifier, to which a contactor winding and a threshold element on a single-junction transistor are connected via a thyristor, the input of which is connected to a timing capacitor, and the output is connected to a thyristor control electrode (L1).

Недостатком известного реле является необходимость использования понижающего трансформатора, контактора с низковольтной катушкой (или промежуточного реле), коммутация самого реле времени происходит в низковольтной части схемы, что снижает надежность работы реле. A disadvantage of the known relay is the need to use a step-down transformer, a contactor with a low-voltage coil (or an intermediate relay), switching of the time relay itself occurs in the low-voltage part of the circuit, which reduces the reliability of the relay.

Известно реле времени, содержащее двухполупериодный мостовой выпрямитель, выводы переменного тока которого через ключ задатчика режима работы и резисторы соединены с двумя фазами источника переменного напряжения, пороговый элемент, соединенный входом с времязадающим конденсатором, а выходом с управляющим входом ключа управления (Л2). A time relay is known, which contains a half-wave bridge rectifier, the alternating current leads of which are connected to two phases of an alternating voltage source through a setpoint moderator key and resistors, a threshold element connected by an input to a timing capacitor, and an output with a control key input (L2).

Недостатками известного реле являются сложность конструкции и сравнительно низкая надежность, обусловленная применением фильтра сравнительно большого габарита и введением дополнительного электромагнитного аппарата. The disadvantages of the known relay are the design complexity and relatively low reliability due to the use of a filter of a relatively large size and the introduction of an additional electromagnetic device.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, содержащее исполнительный элемент (реле, контактор, электромагнит и др. ), через диодный мост подключенный к клеммам сети переменного тока, тиристор, через резистор подключенный к диодному мосту, последовательную RC-цепь, резистор, к которому через диод подключен конденсатор, соединенный с управляющим электродом тиристора. В качестве порогового элемента в схеме может быть применен динистор или однопереходный транзистор. The closest technical solution to the invention is a device containing an actuator (relay, contactor, electromagnet, etc.), through a diode bridge connected to the terminals of the AC network, a thyristor, through a resistor connected to a diode bridge, a serial RC circuit, a resistor, to which is connected via a diode to a capacitor connected to a thyristor control electrode. As a threshold element in the circuit, a dynistor or a single-junction transistor can be used.

Для ограничения напряжения на базах однопереходного транзистора и выпрямления питания используются резистор и конденсатор фильтра. To limit the voltage at the bases of a single-junction transistor and rectify the power supply, a resistor and a filter capacitor are used.

Недостатками этого устройства являются
разброс выдержки времени при изменении температуры окружающей среды из-за значительного изменения величины межбазового сопротивления однопереходого транзистора;
неопределенный момент отпирающего сигнала при узком импульсе по отношению к фазе питающего напряжения не исключает возможности сбоя работы реле;
нет ограничения тока эмиттера при формировании отпирающего импульса;
наличие последовательно включенного резистора с исполнительным элементом снижает надежность срабатывания последнего.The disadvantages of this device are
the spread of time delay when the ambient temperature changes due to a significant change in the magnitude of the inter-base resistance of a single-junction transistor;
the indefinite moment of the unlocking signal with a narrow pulse in relation to the phase of the supply voltage does not exclude the possibility of failure of the relay;
there is no limitation of the emitter current during the formation of the unlocking pulse;
the presence of a series-connected resistor with an actuator reduces the reliability of the latter.

Цель изобретения - повышение надежности работы реле. The purpose of the invention is to increase the reliability of the relay.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее исполнительный элемент, через диодный мост подключенный к клеммам сети переменного тока, тиристор, конденсатор фильтра, последовательную RC-цепь, последовательную цепь из двух резисторов и порогового по напряжению элемента, введены параллельно RC-цепи последовательная цель из стабилитрона и резистора, регулируемый резистор, к регулируемому выводу резистора анодом подключен диод, катод диода подключен к общей точке RC-цепи, резистор, один конец которого соединен с RC-цепью, а другой с анодом тиристора, два последовательных диода, включенные в диагональ постоянного тока моста, к общей точке которых одним концом подсоединен резистор, другой конец которого подключен к клемме сети переменного тока, и резистор, подсоединенный одним концом к управляющему электроду тиристора, а другим к общей точке порогового элемента и резистора. This goal is achieved by the fact that through the diode bridge connected to the terminals of the AC network, a thyristor, a filter capacitor, a serial RC circuit, a serial circuit of two resistors and a voltage threshold element, a serial circuit is introduced in parallel the target is a zener diode and a resistor, an adjustable resistor, a diode is connected to the regulated output of the resistor, the diode cathode is connected to the common point of the RC circuit, a resistor, one end of which is connected to the RC circuit, and one with a thyristor anode, two consecutive diodes included in the DC diagonal of the bridge, to a common point of which a resistor is connected at one end, the other end of which is connected to an AC mains terminal, and a resistor connected at one end to the thyristor control electrode and the other to a common point of the threshold element and resistor.

Известно устройство, в котором последовательная цепь из резистора и стабилитрона, подключенная параллельно последовательной цепи из двух резисторов и порогового по напряжению элемента, служит для питания порогового элемента и компенсации колебаний напряжения сети (Л1). Резистор и стабилитрон выполняют помимо этой и другую функцию, а именно наличие переменной составляющей напряжения на резисторе обеспечивает открытие порогового элемента при угле α ≈ 25-30^о по отношению к фазе питающего напряжения, а это приводит к надежному включению исполнительного элемента.A device is known in which a series circuit of a resistor and a zener diode, connected in parallel with a series circuit of two resistors and a voltage threshold element, serves to power the threshold element and compensate for voltage fluctuations (L1). The resistor and zener diode in addition to operate this and other functions, namely the presence of voltage on the variable resistor component provides opening threshold element at an angle ^of α ≈ 25-30 with respect to the phase of the supply voltage, and this leads to a reliable inclusion actuator.

Известно устройство, в котором самоудержание тиристора осуществляется с помощью двух последовательных диодов, включенных в диагональ постоянного тока моста, к общей точке которых одним концом подсоединен резистор, другой конец которого подключен к клемме сети переменного тока, но для включения нагрузки требуется еще и двунаправленный тиристор (Л1). Из-за того, что угол открытия α ≈ 25-30^о, двунаправленный тиристор не требуется, что делает конструкцию простой, а следовательно, и более надежной.A device is known in which the thyristor’s self-holding is carried out using two consecutive diodes included in the DC diagonal of the bridge, to the common point of which a resistor is connected at one end, the other end of which is connected to the AC mains terminal, but a bi-directional thyristor is also required to turn on the load ( L1). Due to the fact that the opening angle α ≈ 25-30 ^of bidirectional thyristor is not required, which makes the structure simple, and hence more reliable.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями позволяет выявить существенные отличия предлагаемого реле. Comparison of the claimed technical solution not only with the prototype, but also with other technical solutions allows us to identify significant differences of the proposed relay.

На фиг. 1 показана схема реле времени; на фиг. 2 - временные диагонали работы реле. In FIG. 1 shows a diagram of a time relay; in FIG. 2 - temporary diagonals of relay operation.

При этом на фиг. 2 введены следующие обозначения: U₁ - напряжение на выходе выпрямителя; U₂ - напряжение на базах однопереходного транзистора 15; U₃ - напряжение на эмиттере однопереходного транзистора 15; i₁ - ток через катушку контактора 1; i₂ - ток через резистор 11; i₃ - управляющий импульс ключа 15.Moreover, in FIG. 2 the following designations are introduced: U ₁ - voltage at the rectifier output; U ₂ - voltage at the bases of a single junction transistor 15; U ₃ is the voltage at the emitter of a single junction transistor 15; i ₁ - current through the coil of the contactor 1; i ₂ is the current through the resistor 11; i ₃ - control pulse key 15.

Реле времени содержит исполнительный элемент 1 (контактор, пускатель и др. ) через диодный мост 2, подключенный к клеммам 3,4 сети переменного тока, диодный мост 2 выполнен на диодах 5 - 8 в диагональ постоянного тока моста 2 включены дополнительные диоды 9, 10, к общей точке которых подключен резистор 11, другим концом резистор 11 подключен к клемме 3 сети переменного тока. Тиристор 12 соединен анодом с катодами диодов 5, 7, 9 и резистором 13, а катод тиристора 12 - с анодами диодов 6, 8, 10. К другому концу резистора 13 и катоду тиристора 12 подключены три последовательные цепи. Первая последовательная цепь состоит из резистора 14, порогового элемента 15 (однопереходный транзистор) - резистора 16, вторая последовательная цепь состоит из RС-цепи 17, 18, третья последовательная цепь - из стабилитрона 19 и резистора 20. Параллельно трем последовательным цепям стоят конденсатор 21 и переменный резистор 22. К движку переменного резистора 22 анодом подключен диод 23, катод диода 23 подключен к общей точке RC-цепи 17,18 и эмиттера однопереходного транзистора 15. К управляющему входу тиристора 12 подключен резистор 24, другой конец которого подключен к общей точке резистора 14 и порогового элемента 15. The time relay contains an actuating element 1 (contactor, starter, etc.) through a diode bridge 2 connected to the terminals 3.4 of the AC network, the diode bridge 2 is made on diodes 5 - 8, additional diodes 9, 10 are included in the DC diagonal of the bridge 2 , to the common point of which a resistor 11 is connected, the other end of the resistor 11 is connected to the terminal 3 of the AC network. The thyristor 12 is connected by the anode to the cathodes of the diodes 5, 7, 9 and the resistor 13, and the cathode of the thyristor 12 is connected to the anodes of the diodes 6, 8, 10. Three serial circuits are connected to the other end of the resistor 13 and the cathode of the thyristor 12. The first serial circuit consists of a resistor 14, the threshold element 15 (single-junction transistor) is a resistor 16, the second serial circuit consists of an RC circuit 17, 18, the third serial circuit consists of a zener diode 19 and a resistor 20. In parallel with three serial circuits, a capacitor 21 and a variable resistor 22. A diode 23 is connected to the engine of the variable resistor 22, the cathode of the diode 23 is connected to a common point of the RC circuit 17.18 and the emitter of the single-junction transistor 15. A resistor 24 is connected to the control input of the thyristor 12, the other end of which By connecting to the junction of resistor 14 and threshold element 15.

Реле времени работает следующим образом. The time relay operates as follows.

При подаче напряжения на клеммы 3, 4 через обмотку исполнительного элемента 1, диодный мост 2 и резистор 13 протекает ток заряда конденсатора 21. Резистор 13 ограничивает зарядный ток до такой величины, чтобы исключить ложное срабатывание исполнительного элемента 1, а также ложного включения тиристора 12, по цепи анод тиристора 12, резистор 13, резистор 16, междубазовое сопротивление порогового элемента 15, резистор 24, управляющий вход тиристора 12, так как некоторые типы тиристоров имеют малый ток включения, а междубазовое сопротивление порогового элемента 15 может иметь значения от четырех до девяти килоом без учета температуры. When voltage is applied to the terminals 3, 4 through the winding of the actuating element 1, the diode bridge 2 and the resistor 13, the charge current of the capacitor 21 flows. The resistor 13 limits the charging current to such a value as to exclude the false actuation of the actuator 1, as well as the false switching on of the thyristor 12, the anode of the thyristor 12, the resistor 13, the resistor 16, the interbase resistance of the threshold element 15, the resistor 24, the control input of the thyristor 12, as some types of thyristors have a low turn-on current, and the interbase resistance of the threshold e ementa 15 can be between four to nine kilohms excluding temperature.

Так как междубазовое сопротивление однопереходного транзистора 15 изменяется в зависимости от температуры, где для более устойчивой работы реле в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды (от (-60)^оС до (+60^оС) включены последовательная цепь из резистора 20 и стабилитрона 19, которая стабилизирует напряжение питания порогового элемента 15 и при изменениях температуры и при колебаниях сети. Величины резистора 20 и стабилитрона 19 подобраны таким образом, чтобы при самых крайних случаях (колебания сети, температуры, параметры порогового элемента) напряжения питания для однопереходного транзистора 15 не выходило за пределы допустимого.Since mezhdubazovoe resistance unijunction transistor 15 varies depending on the temperature, where more stable operation of the relay in a wide range of variation of the ambient temperature (from (-60) ^{° C} to (60 ° ^C) included a series circuit of a resistor 20 and zener diode 19 , which stabilizes the supply voltage of the threshold element 15 and with changes in temperature and during oscillations of the network.The values of the resistor 20 and the zener diode 19 are selected so that in the most extreme cases (fluctuations in the network, temperature, pore parameters pulling element) supply voltage for the unijunction transistor 15 does not go beyond permissible.

Также резистор 20 и конденсатор 21 подобраны таким образом, чтобы постоянная времени контура фильтрового конденсатора 21 была больше одной пятой и меньше одной второй периода напряжения сети, незначительная переменная составляющая из-за резистора 20 (5-10% ) в напряжении питания однопереходного транзистора 15 будет обеспечивать открытие последнего в нужный момент времени, а именно при угле α ≈ 25-30^о, что наиболее благоприятствует условию отпирания тиристора 12 и включению исполнительного элемента 1.Also, the resistor 20 and the capacitor 21 are selected so that the time constant of the filter capacitor 21 circuit is more than one fifth and less than one second period of the mains voltage, a minor variable component due to the resistor 20 (5-10%) in the supply voltage of the single-junction transistor 15 will be to provide the latter opening at the right point in time, namely at an angle α ≈ 25-30 ^of that most favors the unlocking condition of the thyristor 12 and the inclusion of the actuator 1.

Для возможности плавной регулировки времени предусмотрен узел (Л1), известный как "пьедестал". For the possibility of smooth adjustment of time, a node (L1) is known, known as a "pedestal".

Согласно принятой схеме заряд конденсатора 17 происходит в два этапа. На первом этапе заряд конденсатора 17 определяется постоянной времени, определяемой величинами резистора 22 (его части) и конденсатора 17, на втором этапе постоянная времени заряда определяется постоянно времени, определяемой величинами резистора 18 и конденсатора 17. Диод 23 необходим для организации "пьедестала". Вторая постоянная времени значительно превышает первую. Пологая часть заряда конденсатора 17 очень близка к горизонтальной прямой и при достижении некоторого значения напряжения приводит к отпиранию порогового элемента 15, последний открывается, формируя импульс тока разряда конденсатора 17. Для ограничения тока разряда конденсатора служит резистор 24. According to the adopted scheme, the charge of the capacitor 17 occurs in two stages. At the first stage, the charge of the capacitor 17 is determined by the time constant determined by the values of the resistor 22 (its part) and the capacitor 17, at the second stage the charge time constant is determined by the time constant determined by the values of the resistor 18 and capacitor 17. A diode 23 is necessary for organizing a “pedestal”. The second time constant significantly exceeds the first. The flat part of the charge of the capacitor 17 is very close to the horizontal line and when a certain voltage value is reached, the threshold element 15 is unlocked, the latter opens, forming a pulse of the discharge current of the capacitor 17. A resistor 24 serves to limit the discharge current of the capacitor.

Под действием этого импульса откроется тиристор 12. Under the influence of this pulse, the thyristor 12 will open.

Поскольку импульс узкий, его форма определяется разрядным контуром-конденсатором 17, сопротивление перехода Э-Б1 транзистора 15, резистор 24, сопротивление перехода тиристора 12, в схеме предусмотрен узел, который исключает возможность закрытия тиристора в момент, когда ток исполнительного элемента 1 из-за двухполупериодного выпрямления проходит через нуль. Since the pulse is narrow, its shape is determined by the discharge circuit-capacitor 17, the transition resistance of the E-B1 transistor 15, the resistor 24, the transition resistance of the thyristor 12, the circuit provides a node that eliminates the possibility of closing the thyristor at a time when the current of the actuator 1 due to biannual rectification passes through zero.

Учитывая, что ток катушки 1 имеет индуктивный характер, а ток через резистор 11 активный, суммарный ток через тиристор 12 является геометрической суммой двух токов, поэтому тиристор не закрывается. Given that the current of the coil 1 is inductive and the current through the resistor 11 is active, the total current through the thyristor 12 is the geometric sum of the two currents, so the thyristor does not close.

Величина резистора 11 выбирается из условия, чтобы ток тиристора в момент U_с ≈ 0,5 U превышал или равнялся току удержания тиристора.The value of the resistor 11 is selected from the condition that the thyristor current at time U _with ≈ 0.5 U is greater than or equal to the holding current of the thyristor.

Временные диаграммы, поясняющие работу реле, приведены на фиг. 2. Timing diagrams explaining the operation of the relay are shown in FIG. 2.

Таким образом, реле времени обеспечивает более высокую надежность работы без промежуточного аппарата в высоковольтных цепях управления, принятых в схемах электропривода (до 440 В переменного тока или выше, в зависимости от выбора класса диодов 5-10 и тиристора 12), а также позволяет получать регулируемые в широких пределах выдержки времени с достаточной точностью и стабильностью. (56) Лабунцов В. А. и др. Тиристоры (технический справочник), М. : Энергия, 1971, с. 200-232, 240, 245. Thus, the time relay provides higher reliability without intermediate apparatus in the high-voltage control circuits adopted in electric drive circuits (up to 440 V AC or higher, depending on the choice of the class of diodes 5-10 and thyristor 12), and also allows you to get adjustable in a wide range of time delays with sufficient accuracy and stability. (56) Labuntsov V.A. et al. Thyristors (technical reference), M.: Energia, 1971, p. 200-232, 240, 245.

Реле времени типов РВ-01К4. РВ-01Т4, Каталог, Информэлектро, 07, 32, 02-80, 1980. Timer of the RV-01K4 types. RV-01T4, Catalog, Informelectro, 07, 32, 02-80, 1980.

Claims

TIME RELAY, containing a diode bridge, the diagonal of the alternating current of which is connected through the actuator to the terminals for connecting the alternating current network, a serial RC circuit, to the middle terminal of which is connected the input of the threshold element, a filter capacitor, the first output of which is connected to the first output of the DC diagonal a diode bridge, a thyristor, the anode of which is connected to the second output of the diagonal of the DC current of the diode bridge, the first resistor, a diode, characterized in that, in order to increase reliability, given a serial circuit from a second resistor and a zener diode, a variable resistor, two resistors and two diodes connected in series, while the movable output of the variable resistor through the diode is connected to the middle terminal of the serial RC circuit, the thyristor control electrode is connected through one second resistor to one of the bases of the single-junction transistor as a threshold element, with a series circuit of a third resistor and a zener diode, a variable resistor, a filter capacitor, a serial RC circuit, a two-base d the iodine with the corresponding resistors as a threshold element is connected in parallel, while the second output of the filter capacitor through the fourth resistor is connected to the second output of the diagonal of the DC current of the diode bridge, which includes two consecutive diodes, the first resistor is connected between the common terminal of these diodes and the common terminal of the executive element and an output for connecting an AC network, the cathode of the thyristor is connected to the first output of the diagonal of the DC current of the diode bridge.