SU1272369A1 - Устройство дл коммутации переменного напр жени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоэлектронным устройствам и может быть иснользовано дл  включени  - отключени  напр жени  силового первичного электропитани  радиоэлектронных устройств. Цель изобретени  - повышение надежности и улучшение экономических характеристик. При поступлении сигнала включени  с входа 10 устройства через элемент ИЛИ I на вход 30 формировател  импульса (ФИ) 2 формируетс  импульс, обеспечиваюш,ий по вление сигнала управлени  на выходе 32. Длительность указанного сигнала превышает 0 максимальное врем  включени  силового реле (Р) 8. Сигнал с выхода 32 ФИ 2 отключает диодно-транзисторный ключ, самовозбуждаетс  преобразователь и на выходах 20, 21, 22 и 23 блока управлени  тиристорами (БУТ) 3 формируютс  сигналы управлени  тиристорами 7. Одновременно формируетс  сигнал на выходе 24 БУТ 3, который через элемент И 4 воздействует на триггер 6, устанавлива  его в единичное состо ние, через врем  срабатывани  Р 8 замыкаетс  его замыкаюш,ий контакт, шунтируюнлий тиристоры 7. После сн ти  сигнала включени  с входа 10 триггер 6 остаетс  в единичном состо нии, БУТ отключаетс , его выходные сигналы исчезают, а Р 8 остаетс  во включенном положении. При подаче сиг43 нала отключени  на вход 11 через элемент ИЛИ 1 он поступает на вход 30 ФИ 2 и проел цесс отключени  дл  БУТ 3 и тиристоров 7 происходит так же, как и при включении. Процесс включени  и отключени  происходит аналогично описанному в элементах, относ щихс  к другим средам питаюшей сети. Устройство позвол ет суш.ественно снизить уровень коммутационных помех. 2 з.п., to ф-лы, 4 ил. ч ts5 оо 05 со

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для включения-отключения напряжения силового первичного электропитания радиоэлектронных устройств, а также для управления элементами электропривода таких устройств в тех случаях, когда необходимо значительное снижение уровня коммутационных помех, возникающих при включенииотключении силового первичного электропитания.

Цель изобретения — повышение надежности и улучшение экономических характеристик.

На фиг. 1 изображена схема устройства для коммутации переменного напряжения; на фиг. 2 — схема блока управления тиристорами; на фиг. 3 — схема формирователя импульса; на фиг. 4 — временная диаграмма работы устройства.

Схема устройства для коммутации переменного напряжения (фиг.1) содержит элемент ИЛИ 1, формирователь 2 импульса, блок 3 управления тиристорами, первый элемент И 4, второй элемент И 5, первый RSтриггер 6, пару тиристоров 7, включенных встречно-параллельно, силовое реле 8 с нормально-разомкнутым контактом. Кроме того, устройство имеет четвертый вход 9, первый вход 10, второй вход 11, третий вход 12, а также выход 13.

Схема блока управления тиристорами (фиг. 2) содержит двухтактный преобразователь 14 напряжения с трансформаторным выходом и самовозбуждением, первый, второй и третий выпрямители 15—17, с RC-фильтром, диодно-транзисторный ключ 18. Блок имеет также вход 19 и выходы 20 и 21, 22 и 23, 24 и 25 соответственно первого, второго и третьего выпрямителей с RC-фильтром.

Схема формирователя импульса (фиг. 3) содержит второй RS-триггер 26, элемент 27 задержки, третий элемент И 28, одновибратор 29, а также входы 30 и 31 и выход 32.

Входы 10 и 11 устройства (фиг. 1) соединены с входами элемента ИЛИ 1, выход которого соединен с входом 30 формирователя 2 импульса, вход 31 которого соединен с входом 12 устройства. Выход 32 формирователя импульса соединен с входом 19 блока 3 управления тиристорами, чьи выходы 20 и 21 соответственно соединены с управляющим электродом и катодом первого тиристора, выходы 22 и 23 — с управляющим электродом и катодом второго тиристора, выход 24 с соединенными между собой вторыми входами элементов И 4 и 5, а выход 25 — с нулевым потенциалом..Первый вход элемента И 4 соединен с входом 10, а первый вход элемента И 5 соединен с входом 11. Выход элемента И 4 соединен с S-входом триггера 6, а выход элемента И 5 — с его R-входом. Выход триггера 6 соединен с первым входом обмотки реле 8, второй вход ко торой соединен с нулевым потенциалом. Замыкающий контакт реле 8 соединен с точками встречно-параллельного соединении тиристоров, а также с входом 9 и выходом 13 устройства.

³ Первый и второй выходы диодно-транзисторного ключа 18 (фиг. 2) соединены с входами двухтактного преобразователя 14 напряжения с трансформаторным выходом и самовозбуждением. Выходы первой обмотки Ю преобразователя 14 соединены с входами выпрямителя с RC-фильтром 15, выходы которого являются выходами 20 и 21 блока 3 управления тиристорами . Выходы второй обмотки преобразователя 14 соединены с входами выпрямителя с RC-фильтром 16, выхо15 ды которого являются выходами 22 и 23 блока 3 управления тиристорами. Выходы третьей обмотки преобразователя 14 соединены с входами выпрямителя с RC-фильтром 17, выходы которого являются выходами 24 и 25 блока 3 управления тиристорами.

Входы 30 и 31 формирователя 2 импульса (фиг. 3) соединены соответственно с S-входом и R-входом триггера 26, выход которого соединен с входом элемента 27 задержки и прямым входом элемента И 28.

Выход элемента 27 задержки соединен с инверсным входом элемента И 28, выход которого соединен с входом одновибратора 29, выход которого является выходом 32 модулятора 2.

Используемый в составе блока 3 управ30 ления диодно-транзисторный ключ 18 реализован в виде транзисторного каскада по схеме с общим эмиттером, коллектор которого через разделительные диоды соединен с выходами ключа. Элемент 27 задержки может быть реализован в виде электромагнит35 ной линии задержки.

Учитывая использование RS-триггеров 6 и 26, переключатель содержит стандартные для логических узлов цепи начальной установки триггеров в нулевое состояние по дополнительному R-входу «0».

Устройство для коммутации переменного напряжения работает следующим образом.

К входу 9 присоединен источник переменного напряжения, а выход 13 используется для подключения нагрузки. К входу 10 при45 соединен источник сигнала включения, например, замыкающий контакт кнопки включения. К входу 11 подключен источник сигнала отключения, в качестве которого используется замыкающий контакт кнопки отключения. К входу 12 присоединена 50 последовательная цепь из размыкающих контактов кнопок включения и отключения.

В отключенном состоянии через вход 31 на R-вход триггера 26 формирователя 2 импульса подается потенциал установки этого триггера в нулевое состояние. При ⁵⁵ этом на выходе элемента И 28 имеет место нулевой потенциал, одновибратор 29 находится в состоянии покоя, вследствие чего на выходе 32 имеет место потенциал, который, будучи подан на вход 19, обеспечивает включенное состояние диодно-транзисторного ключа 18. Тем самым преобразователь 14 напряжения оказывается в состоянии покоя и на выходах 20—25 отсутствуют сигналы. В результате отключены тиристоры 7 и заперты элементы И 4 и 5.

Примем, что триггер 6 также находится в нулевом состоянии, так что реле 8 отключено.

При подаче сигнала включения на вход 10 он через элемент ИЛИ 1 поступает на вход 30, устанавливая триггер 26 в единичное состояние. При этом согласно фиг. 4 на выходе элемента И 28 формируется кратковременный импульс запуска одновибратора 29, который обеспечивает на выходе 32 появление сигнала, длительность которого Т₂ должна превышать максимальное время включения реле 8 Тявклмакс..

Таким образом,

Т₂>Т₈ вкл.макс. (1)

Сигнал с выхода 32 отключает диоднотранзисторный ключ 18; преобразователь 14 переходит в режим самовозбуждения, вследствие чего формируются сигналы на выходах 20 и 21, 22 и 23, обеспечивая включение тиристоров 7 в соответствующие полупериоды переменного напряжения, Одновременно формируется сигнал на выходе 24, который, будучи приложен к входу элемента И 4, наряду с сигналом с входа 10 через элемент И 4 обеспечивает установку триггера 6 в единичное состояние. При этом через интервал времени Т₈ вкл. реле 8 замыкает свой нормально-разомкнутый контакт, шунтирующий включенные тиристоры 7. Отпускание кнопки включения снимает сигнал включения с элементов ИЛИ 1 и И 4. При этом триггер 6 остается в единичном состоянии, а триггер 26 через вход 31 устанавливается в нулевое состояние, что однако не оказывает влияния на состояние силовых элементов устройства. По окончании Т₂ блок 3 управления тиристорами отключается, его выходные сигналы исчезают, а реле 8 остается во включенном состоянии. Следует отметить, что без включения блока 3 управления тиристорами невозможно включить реле 8, так как отсутствие сигнала на выходе 24 блокирует элемент И 4.

Включенное ’состояние устройства характеризуется следующими режимами основных элементов. Триггер 6 находится в единичном состоянии. Соответственно реле 8 находится во включенном состоянии. Остальные элементы и узлы находятся в состоянии покоя. Вход 9 соединен с выходом 13 через замкнутый контакт реле 8.

При подаче сигнала отключения на вход 11 он через элемент ИЛИ 1 поступает на вход 30. Формирователь 2 импульса, блок 3 управления тиристорами и сами тиристоры 7 при отключении работают точно так же. как и при включении. Сигнал отключения поступает одновременно на первый вход элемента И 5, на второй вход которого поступает сигнал с выхода 24 блока 3 управления. В результате на выходе элемента И 5 формируется сигнал, который, воздействуя на R-вход триггера 6, переводит его в нулевое состояние. Через интервал времени отключения реле 8 размыкается его замыкающий контакт. При соблюдении соотношения

Т₂ > Т₈ откл.макс. (2) размыкание контактов реле 8 происходит при включенных тиристорах 7, вследствие чего обеспечен минимум коммутационных помех. Замыкание размыкающих контактов кнопки отключения при ее отпускании вызывает ту же реакцию устройства, что и отпускание кнопки включения. По окончании интервала времени Т₂ с момента начала процесса отключения все узлы устройства переходят в состояние покоя, а само устройство — в стационарное состояние.

Интервал времени Т₂ для выполнения соотношений (I) и (2) должен составлять около 10 с.

Следует отметить, что без включения блока 3 управления тиристорами 3 невозможно отключить реле 8, так как отсутствие сигнала на выходе 24 блокирует элемент И 5.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к радиоэлектронике и может быть использовано дл  включени -отключени  напр жени  силового первичного электропитани  радиоэлектронных устройств, а также дл  управлени  элементами электропривода таких устройств в тех случа х, когда необходимо значительное снижение уровн  коммутационных помех, возникающих при включенииотключении силового первичного электропитани . Цель изобретени  - повышение надежности и улучшение экономических характеристик . На фиг. 1 изображена схема устройства дл  коммутации переменного напр жени ; на фиг. 2 - схема блока управлени  тиристорами; на фиг. 3 - схема формировател  импульса; на фиг. 4 - временна  диаграмма работы устройства. Схема устройства дл  коммутации переменного напр жени  (фиг.1) содержит элемент ИЛИ 1, формирователь 2 и.м 1ульса, блок 3 управлени  тиристорами, первый элемент И 4, второй элемент И 5, первый RSтриггер 6, пару тиристоров 7, включенных встречно-параллельно, силовое реле 8 с нормально-разомкнутым контактом. Кроме того, устройство имеет четвертый вход 9, первый вход 10, второй вход 11, третий вход 12, а также выход 13. Схема блока управлени  тиристорами (фиг. 2) содержит двухтактный преобразователь 14 напр жени  с трансформаторным выходом и самовозбуждением, первый, второй и третий выпр мители 15-17, с RC-фильтром, диодно-транзисторный ключ 18. Блок имеет также вход 19 и выходы 20 и 21, 22 и 23, 24 и 25 соответственно первого, второго и третьего выпр мителей с RC-фильтром . Схема формировател  импульса (фиг. 3) содержит второй RS-триггер 26, элемент 27 задержки, третий элемент И 28, одновибратор 29, а также входы 30 и 31 и выход 32. Входы 10 и 11 устройства (фиг. 1) соединены с входами элемента ИЛИ 1, выход которого соединен с входом 30 формировател  2 импульса, вход 31 которого соединен с входом 12 устройства. Выход 32 формировател  импульса соединен с входом 19 блока 3 управлени  тиристорами, чьи выходы 20 и 21 соответственно соединены с управл юпшм электродом и катодом первого тиристора, выходы 22 и 23 - с управл ющим электродом и катодом второго тиристора , выход 24 с соединенными между собой вторыми входами элементов И 4 и 5, а выход 25 - с нулевым потенциалом..Первый вход элемента И 4 соединен с входом 10, а первый вход элемента И 5 соединен с входом 11. Выход элемента И 4 соединен с S-входом триггера 6, а выход элемента И 5 - с его R-входом. Выход триггера 6 соединен с первым входом обмотки реле 8, второй вход ко1 69 торой соединен с нулевым потенциалом. Замыкаюш,ий контакт реле 8 соединен с точками встречно-параллельного соединени  тиристоров, а также с входом 9 и выходом 13 устройства. Первый и второй выходы диодно-транзисторного ключа 18 (фиг. 2) соединены с входами двухтактного преобразовател  14 напр жени  с трансформаторным выходом и самовозбуждением. Выходы первой обмотки преобразовател  14 соединены с входами выпр мител  с RC-фильтром 15, выходы которого  вл ютс  выходами 20 и 21 блока 3 управлени  тиристорами . Выходы второй обмотки преобразовател  14 соединены с входами выпр мител  с RC-фильтром 16, выходы которого  вл ютс  выходами 22 и 23 блока 3 управлени  тиристорами. Выходы третьей обмотки преобразовател  14 соединены с входами выпр мител  с RC-фильтром 17, выходы которого  вл ютс  выходами 24 и 25 блока 3 управлени  тиристорами. Входы 30 и 31 формировател  2 импульса (фиг. 3) соединены соответственно с S-входом и R-входом триггера 26, выход которого соединен с входом элемента 27 задержки и пр мым входом элемента И 28. Выход элемента 27 задержки соединен с инверсным входом элемента И 28, выход которого соединен с входом одновибратора 29, выход которого  вл етс  выходом 32 модул тора 2. Используемый в составе блока 3 управлени  диодно-транзисторный ключ 18 реализован в виде транзисторного каскада по схеме с общим эмиттером, коллектор которого через разделительные ди-оды соединен с выходами ключа. Элемент 27 задержки может быть реализован в виде электромагнитной линии задержки. Учитыва  использование RS-триггеров 6 и 26, переключатель содержит стандартные дл  логических узлов цепи начальной установки триггеров в нулевое состо ние по дополнительному R-входу «О. Устройство дл  коммутации переменного напр жени  работает следующим образом. К входу 9 присоединен источник переменного напр жени , а выход 13 используетс  дл  подключени  нагрузки. К входу 10 присоединен источник сигнала включени , например , замыкающий контакт кнопки включени . К входу 11 подключен источник сигнала отключени , в качестве которого используетс  замыкающий контакт кнопки отключени . К входу 12 присоединена последовательна  цепь из размыкающих контактов кнопок включени  и отключени . В отключенном состо нии через вход 31 на R-вход триггера 26 формировател  2 импульса подаетс  потенциал установки этого триггера в нулевое состо ние. При этом на выходе элемента И 28 имеет место нулевой потенциал, одновибратор 29 находитс  в состо нии поко , вследствие чего на выходе 32 имеет место потенциал, который , будучи подан на вход 19, обеспечивает включенное состо ние диодно-транзисторного ключа 18. Тем самым преобразователь 14 напр жени  оказываетс  в состо нии поко  и на выходах 20-25 отсутствуют сигналы. В результате отключены тиристоры 7 и заперты элементы И 4 и 5. Примем, что триггер 6 также находитс  в нулевом состо нии, так что реле 8 отключено . При подаче сигнала включени  на вход 10 он через элемент ИЛИ 1 поступает на вход 30, устанавлива  триггер 26 в единичное состо ние. При этом согласно фиг. 4 на выходе элемента И 28 формируетс  кратковременный импульс запуска одновибратора 29, который обеспечивает на выходе 32 по вление сигнала, длительность которого TZ должна превышать максимальное врем  включени  реле 8 TSвкл.макс.. Таким образо.м. вкл.макс Сигнал с выхода 32 отключает диоднотранзисторный ключ 18; преобразователь 14 переходит в режим самовозбуждени , вследствие чего формируютс  сигналы на выходах 20 и 21, 22 и 23, обеспечива  включение тиристоров 7 в соответствующие полупериоды переменного напр жени . Одновременно формируетс  сигнал на выходе 24, который, будучи приложен к входу элемента И 4, нар ду с сигналом с входа 10 через элемент И 4 обеспечивает установку триггера 6 в единичное состо ние. При этом через интервал времени Tg вкл. реле 8 замыкает свой нормально-разомкнутый контакт, шунтирующий включенные тиристоры 7. Отпускание кнопки включени  снимает сигнал включени  с элементов ИЛИ 1 и И 4. При этом триггер 6 остаетс  в единичном состо нии, а триггер 26 через вход 31 устанавливаетс  в нулевое состо ние, что однако не оказывает вли ни  на состо ние силовых элементов устройства. По окончании Т блок 3 управлени  тиристорами отключаетс , его выходные сигналы исчезают, а реле 8 остаетс  во включенном состо нии. Следует отметить, что без включени  блока 3 управлени  тиристорами невозможно включить реле 8, так как отсутствие сигнала на выходе 24 блокирует элемент И 4. Включенное состо ние устройства характеризуетс  следующими режимами основных элементов. Триггер 6 находитс  в единичном состо нии. Соответственно реле 8 находитс  во включенном состо нии. Остальные элементы и узлы наход тс  в состо нии поко . Вход 9 соединен с выходом 13 через замкнутый контакт реле 8. При подаче сигнала отключени  на вход 11 он через элемент ИЛИ 1 поступает на вход 30. Формирователь 2 импульса , блок 3 управлени  тиристорами и сами тиристоры 7 при отключении работают точно так же, как и при включении. Сигнал отключени  посту1иет одновременно на первый вход элемента И 5, на второй вход которого поступает сигнал с выхода 24 блока 3 управлени . В результате на выходе элемента И 5 формируетс  сигнал, который, воздейству  на R-вход триггера 6, переводит его в нулевое состо ние. Через интервал времени отключени  реле 8 размыкаетс  его замыкающий контакт. При соблюдении соотношени  g откл.макс. размыкание контактов реле 8 происходит при включенных тиристорах 7, вследствие чего обеспечен минимум коммутационных помех. Замыкание размыкающих контактов кнопки отключени  при ее отпускании вызывает ту же реакцию устройства, что и отпускание кнопки включени . По окончании интервала времени Т2 с момента начала процесса отключени  все узлы устройства переход т в состо ние поко , а само устройство - в стационарное состо ние. Интервал времени Тг дл  выполнени  соотношений (1) и (2) должен составл ть окаю 10 с. Следует отметить, что без включени  блока 3 управлени  тиристорами 3 невозможно отключить реле 8, так как отсутствие сигнала на выходе 24 блокирует элемент И 5. Формула изобретени  1. Устройство дл  коммутации переменного напр жени , содержаш,ее группы входных выводов, встречно-параллельно включенные пары тиристоров, блок управлени  тиристорами с несколькими выходами и несколькими входами, RS-триггер, силовое реле , замыкаюш,ий контакт которого шунтирует встречно-параллельно включенную пару тиристоров, причем число указанных элементов соответствует числу фаз устройства , в каждой указанной группе элементов , относ щихс  к одной из фаз, управл ющий электрод и катод первого тиристора подключены соответственно к первому и второму выходам блока управлени  тиристорами , управл ющий электрод и катод второго тиристора соединены соответственно с третьим и четвертым выходами блока управлени  тиристора.ми, пр мой выхОд RSтриггера подключен к первому выводу обмотки силового реле, второй вывод обмотки которого соединен с нулевой шиной источника питани , отличающеес  тем, что, с целью повыщени  надежности и улучшени  экономических характеристик, в группу элементов , относ щихс  к каждой фазе, введены элемент ИЛИ, формирователь импульса , первый и второй элементе И, блок управлени  тиристорами выполнен с управл ющим входом и информационным выходом , первый вход элемента ИЛИ подключен к первому входу первого элемента И и к первому входному выводу, относ щемус  к одной из фаз, второй вход элемента ИЛИ соединен с первым входом второго элемента И .и с вторым входным выводом, относ щимс  к указанной фазе, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу формировател  импульса, второй вход которого соединен с третьим входным выводом, относ щимс  к указанной фазе, выход формировател  импульса подключен к первому входу блока управлени  тиристорами, информационный выход блока управлени  тиристорами соединен с вторыми входами элементов И, выход первого элемента И подключен к S-входу RS-триггера, выход второго элемента И соединен с R-входом RS-триггера.
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что соответственно числу фаз устройства в каждый формирователь импульса введены второй RS-триггер, элемент задержки , третий элемент И и одновибратор, причем первый и второй входы формировател  импульса соединены соответственно с S-входом и R-входом второго триггера, пр мой выход

   Ф1Аг2 которого соединен с входом элемента задержки и первым входом третьего элемента И, а выход элемента задержки подключен к второму входу третьего элемента И, выход которого соединен с входом одновибратора, выход одновибратора подключен к выходу формировател  импульса.
3. 3. Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что соответственно числу фаз устройства1 каждый указанный блок управлени  тиристорами снабжен двухтактным преобразователем напр жени  с трансформаторным выходом, содержащим три выходные обмотки со средней точкой, трем  выпр мител ми с RC-фильтрами и диодно-транзисторным ключом, управл ющий вход которого соединен с управл ющим входом блока управлени  тиристорами и подключен к выходу одновибратора формировател  импульса , каждый выход диодно-транзисторного ключа соединен с одним из входов двухтактного преобразовател , кажда  выходна  обмотка которого через выпр митель и RC-фильтр подключена к выходам блока управлени  тиристорами, а выход третьего RC-фильтра соединен с информационным выходом блока управлени  тиристорами . l

   Фиг,.3