RU2178227C2

RU2178227C2 - Three-phase switch control device built around triacs

Info

Publication number: RU2178227C2
Application number: RU2000100763/09A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Федоров
Priority date: 2000-01-10
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2002-01-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; phase-failure protection of three-phase loads. SUBSTANCE: device has triacs connected to supply mains phases; first group of three diodes interconnected through anodes and connected through their cathodes to respective phases of supply mains; second group of two diodes and thyristor connected through anodes to output terminals of switch and interconnected through cathodes, gate electrode of thyristor being connected to control unit. Control unit of device is distinguished by absence of heat loss with switch turned off, twice as low voltage applied to control button with device turned off, and practically no voltage across button in ON- and OFF-state of device. EFFECT: provision for protecting load against phase failure with open circuit in triacs. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазной нагрузки от неполнофазного режима работы. The invention relates to electrical engineering and can be used to protect a three-phase load from an in-phase mode of operation.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство на симисторах, содержащее трехфазный выпрямительный мост из пяти диодов и тиристора, управляющий электрод которого подключен к блоку управления, причем вход указанного моста подсоединен к клеммам для подключения фаз сети, а выход подключен к цепи из последовательно соединенных пускового тиристора, управляющий электрод которого подключен к пусковому блоку, выполненному на замыкающем контакте кнопки "Пуск", подключенном через ограничительный резистор к аноду пускового тиристора, нагрузочного резистора и светодиодов трех фазных оптронов, фототиристор каждого из которых подключен через ограничительный резистор к выходу мостового выпрямителя, вход которого предназначен для подключения к управляющему переходу соответствующего симистора, а упомянутый блок управления выполнен на оптроне, фототиристор которого через ограничительный резистор подключен к аноду тиристора, а светодиод - катодом через переменный резистор и размыкающую кнопку "Стоп" соединен с отрицательным полюсом, а анодом - через ограничительный резистор с положительным полюсом трехфазного выпрямительного моста (1) Прототип. The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is a triac device containing a three-phase rectifier bridge of five diodes and a thyristor, the control electrode of which is connected to the control unit, the input of this bridge being connected to the terminals for connecting the network phases, and the output is connected to the circuit from a series-connected starting thyristor, the control electrode of which is connected to the starting block, made on the closing contact of the "Start" button, connected through the limit a resistor to the anode of the starting thyristor, load resistor, and LEDs of three phase optocouplers, each of which is connected via a limiting resistor to the output of the bridge rectifier, the input of which is designed to connect to the control junction of the corresponding triac, and the control unit is made on an optocoupler, whose photo thyristor the limiting resistor is connected to the thyristor anode, and the LED is connected to the negative by the cathode through the variable resistor and the Stop button a pole, and an anode - through a limiting resistor to the positive pole of the three-phase rectifier bridge (1) The prototype.

Недостатком известного устройства является потребление тока блоком управления при выключенном коммутаторе, невозможность его отключения при повреждении симисторов типа "обрыв", необходимость в применении кнопок управления, рассчитанных на напряжение, определяемое схемой трехфазного двухполупериодного выпрямления сетевого питания. Все это снижает надежность устройства. A disadvantage of the known device is the current consumption by the control unit when the switch is turned off, the impossibility of turning it off when triacs of the “open” type are damaged, the need to use control buttons designed for the voltage determined by the three-phase two-half-wave rectification circuit of the mains power supply. All this reduces the reliability of the device.

При создании изобретения решается задача по повышению надежности устройства. When creating the invention solves the problem of improving the reliability of the device.

Существенное отличие изобретения заключается в том, что в устройстве для управления трехфазным коммутатором на симисторах, содержащем первую группу из трех объединенных анодами диодов, подключенных катодами к соответствующим фазам сети, вторую группу из объединенных катодами двух диодов и тиристора, управляющий электрод которого подключен к блоку управления, выполненному на оптроне, фототиристор которого через ограничительный резистор подключен к аноду тиристора, а светодиод через переменный и ограничительный резисторы подключен между общими точками обеих вентильных групп, к которым подключена также цепь из последовательно соединенных пускового тиристора, управляющий электрод которого подсоединен к первому выходу первой - пусковой - кнопки управления; нагрузочного резистора и светодиодов трех фазных оптронов, фототиристор каждого из которых подключен через ограничительный резистор к выходу мостового выпрямителя, вход которого предназначен для подключения к управляющему переходу соответствующего симистора; вторую кнопку управления - аноды двух диодов и тиристора второй группы подсоединены к выходным клеммам коммутатора, второй вывод первой кнопки управления подключен через дополнительный резистор к плюсовой клемме одного из мостовых выпрямителей, вторая кнопка управления шунтирует цепь из светодиодов трех фазных оптронов. A significant difference of the invention lies in the fact that in the device for controlling a three-phase switch on triacs containing the first group of three diodes connected by anodes connected by cathodes to the corresponding phases of the network, the second group of two diodes and thyristor connected by cathodes, the control electrode of which is connected to the control unit made on an optocoupler, the photo-thyristor of which is connected to the thyristor anode through a limiting resistor, and the LED is connected via an alternating and limiting resistors forward common points of the two valve groups, to which is also connected chain of series-connected trigger thyristor whose control electrode is connected to the first output of the first - the trigger - the control button; a load resistor and LEDs of three phase optocouplers, each of which is connected to a bridge rectifier through a limiting resistor, the input of which is designed to connect the corresponding triac to the control junction; the second control button - the anodes of the two diodes and the thyristor of the second group are connected to the output terminals of the switch, the second output of the first control button is connected through an additional resistor to the plus terminal of one of the bridge rectifiers, the second control button shunts the circuit from the LEDs of three phase optocouplers.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в разработке симисторного коммутатора, позволяющего защитить нагрузку от неполнофазного режима как при потере фазы, так и при повреждении симисторов типа "обрыв", имеющего минимальные потери в блоке управления при отключенном устройстве и позволяющего понизить напряжение на кнопках управления. The essence of the proposed technical solution lies in the development of a triac switch, which allows protecting the load from out-of-phase mode both with phase loss and damage to triacs of the “open” type, which has minimal losses in the control unit when the device is turned off and allows lowering the voltage on the control buttons.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства. The drawing shows a schematic diagram of a device.

Устройство для управления трехфазным коммутатором на симисторах 1, подключенных к фазам А, В, С сети, содержит первую группу из трех диодов 2, объединенных анодами и подключенных катодами к соответствующим фазам сети; вторую группу из двух диодов 3 и тиристора 4, подключенных анодами к выходным клеммам 5-7 коммутатора и объединенных катодами, причем управляющий электрод тиристора 4 подсоединен к блоку управления, выполненному на оптроне 8, фототиристор которого через ограничительный резистор 9 подключен к аноду тиристора, а светодиод через переменный резистор 10 и ограничительный резистор 11 подключен между общими точками обеих вентильных групп, к которым подключена также цепь из последовательно соединенных пускового тиристора 12, нагрузочного резистора 13 и светодиодов фазных оптронов 14, фототиристор каждого из которых подключен через ограничительный резистор 15 к выходу мостового выпрямителя 16, вход которого предназначен для подключения к управляющему переходу соответствующего симистора; первую 17 и вторую 18 кнопки управления, причем первая кнопка управления - пусковая - включена между управляющим электродом пускового тиристора 12 и - через дополнительный резистор 19 - плюсовой клеммой одного из мостовых выпрямителей, вторая - "стоп" - шунтирует цепь из светодиодов трехфазных оптронов 14. A device for controlling a three-phase switch on triacs 1 connected to the phases A, B, C of the network, contains the first group of three diodes 2 connected by anodes and connected by cathodes to the corresponding phases of the network; a second group of two diodes 3 and a thyristor 4 connected by anodes to the output terminals 5-7 of the switch and connected by cathodes, and the control electrode of the thyristor 4 is connected to a control unit made on an optocoupler 8, the photo-thyristor of which is connected to the anode of the thyristor through a limiting resistor 9, and the LED through a variable resistor 10 and a limiting resistor 11 is connected between the common points of both valve groups, to which is also connected a circuit from a series-connected starting thyristor 12, a load resistor 1 3 and the LEDs of the phase optocouplers 14, each of which is connected through a limiting resistor 15 to the output of the bridge rectifier 16, the input of which is designed to connect to the control junction of the corresponding triac; the first 17 and second 18 control buttons, the first control button - the start - is connected between the control electrode of the start thyristor 12 and - through an additional resistor 19 - the positive terminal of one of the bridge rectifiers, the second - "stop" - shunts the circuit from the LEDs of three-phase optocouplers 14.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В исходном состоянии при наличии напряжения питающей сети трехфазный мостовой выпрямитель, образованный двумя группами вентилей 2 и 3, 4, обесточен, так как диоды 3 и тиристор 4 подключены к нагрузочным клеммам коммутатора, и поэтому отсутствует потребление тока блоком управления, входные цепи фазных оптронов 14 также обесточены, симисторы 1 закрыты. При кратковременном нажатии кнопки управления 17 по цепям - фаза А, диод выпрямительного моста 16, дополнительный резистор 19, кнопка 17, управляющий переход пускового тиристора 12, светодиоды фазных оптронов 14, нагрузочный резистор 13, диоды 2, фазы В, С - начинает протекать ток, отпирающий их фототиристоры, что приводит к включению симисторов 1, подключению нагрузки и, следовательно, появлению напряжения на катодной группе вентилей 3, 4; по входной цепи оптрона 8, контролирующего уровень напряжения в питающей сети, начинает протекать ток, и при нормальном напряжении сети происходит включение его фототиристора 8, соответственно, тиристора 4 и тиристора 12, который и остается включенным после отпускания кнопки 17. In the initial state, when there is a supply voltage, the three-phase bridge rectifier formed by two groups of gates 2 and 3, 4 is de-energized, since the diodes 3 and thyristor 4 are connected to the load terminals of the switch, and therefore there is no current consumption by the control unit, the input chains of phase optocouplers 14 also de-energized, triac 1 closed. When the control button 17 is pressed briefly through the circuits - phase A, rectifier bridge diode 16, additional resistor 19, button 17, control transition of the starting thyristor 12, phase optocoupler LEDs 14, load resistor 13, diodes 2, phases B, C - current begins to flow unlocking their photothyristors, which leads to the inclusion of triacs 1, the connection of the load and, therefore, the appearance of voltage on the cathode group of valves 3, 4; a current begins to flow through the input circuit of the optocoupler 8, which controls the voltage level in the supply network, and with a normal voltage of the network, its photo thyristor 8, respectively, of thyristor 4 and thyristor 12 is turned on, which remains on after releasing button 17.

Подключение кнопки 17 к одной из фаз сети (А) через диод выпрямительного моста 16 предотвращает выход из строя пускового тиристора 12 после его отпирания (переход анод - управляющий электрод), так как диод моста 16 включен встречно по отношению к вентилям 3, 4 трехфазного выпрямительного моста. Введение дополнительного резистора 19 предотвращает при нажатой кнопке 17 шунтирование управляющего перехода симистора 1 фазы А при отрицательном напряжении на его условном аноде переходом анод - управляющий электрод пускового тиристора 12. Connecting the button 17 to one of the phases of the network (A) through the diode of the rectifier bridge 16 prevents the starting thyristor 12 from malfunctioning after it is unlocked (the anode-control electrode transition), since the bridge diode 16 is turned on in relation to the three-phase rectifier valves 3, 4 the bridge. The introduction of an additional resistor 19 prevents, when the button 17 is pressed, the bypass of the control transition of the triac 1 phase A with a negative voltage at its conditional anode by the transition of the anode - control electrode of the starting thyristor 12.

При обрыве одной из фаз питающей сети или повреждении - типа "обрыв" - любого из симисторов трехфазный выпрямительный мост переходит в режим двухфазного выпрямителя с провалом выпрямленного напряжения до нуля, что приводит к запиранию пускового тиристора 12, погасанию светодиодов фазных оптронов 14 и запиранию симисторов в момент перехода токов в фазах через нуль. If one of the phases of the supply network is cut off or damaged, such as a break, of any of the triacs, the three-phase rectifier bridge switches to the two-phase rectifier mode with the rectified voltage dip to zero, which leads to the starting thyristor 12 being blocked, the LEDs of the phase optocouplers 14 are turned off and the triacs are locked in moment of transition of currents in phases through zero.

Коммутатор отключается и при глубоком снижении напряжения питающей сети. При необходимости отключения коммутатора нажимается кнопка 18, что приводит к шунтированию светодиодов фазных оптронов, и коммутатор отключается, как описано. The switch turns off even when the supply voltage drops deeply. If it is necessary to turn off the switch, button 18 is pressed, which leads to the shunting of the LEDs of phase optocouplers, and the switch is turned off, as described.

В сравнении с прототипом (1) заявленное устройство для управления трехфазным коммутатором на симисторах отличается отсутствием тепловых потерь в блоке управления при выключенном коммутаторе, вдвое меньшем значении напряжения, приложенного к кнопке управления 17 при отключенном устройстве, и практически нулевым напряжением на кнопке 18 как при включенном, так и при выключенном состоянии устройства; возможностью защитить нагрузку от неполнофазного режима при повреждении симисторов типа "обрыв". Compared with the prototype (1), the claimed device for controlling a three-phase switch on triacs is distinguished by the absence of heat loss in the control unit when the switch is turned off, half the voltage applied to the control button 17 when the device is turned off, and almost zero voltage on the button 18 as when turned on , and when the device is off; the ability to protect the load from an out-of-phase mode if transistors of the "open" type are damaged.

Источники информации
А. С. СССР 1249640, Н 02 Н 7/10, 1985.Sources of information
A.S. USSR 1249640, H 02 H 7/10, 1985.

Claims

A device for controlling a three-phase triac switch on triacs, containing the first group of three diodes connected by anodes connected by cathodes to the corresponding phases of the network, the second group of two diodes and a thyristor connected by cathodes, the control electrode of which is connected to a control unit made on an optocoupler, whose photo thyristor is through a limiting the resistor is connected to the thyristor anode, and the LED through the variable and limiting resistors is connected between the common points of both valve groups, to which A circuit is also made of series-connected starting thyristor, the control electrode of which is connected to the first output of the first - starting - control button, load resistor, three phase optocouplers, each of which is connected via a limiting resistor to the output of the bridge rectifier, the input of which is intended to be connected to the control the transition of the corresponding triac, the second control button, characterized in that the anodes of the two diodes and the thyristor of the second group are connected to the output terminals to switch, the second output of the first control button is connected to the positive terminal of one of the bridge rectifiers through an additional resistor, the second control button shunts the circuit from the LEDs of the three phase optocouplers.