SU1390797A1 - Коммутатор индуктивных нагрузок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и может быть использовано дл  коммутации индуктивных нагрузок в различных схемах управлени  и регую оЛ /; 3 1 пА лировани . Изобретение позвол ет уменьшить мощность потребл емой энергии и увеличить быстродействие коммутатора . Устройство содержит п коммутирующих элементов 1, п нагрузок 2, п диодов 3, конденсатор 4, ключевой элемент 5, дроссель 6, дополнительный диод 7, пороговый элемент 8 с гистерезисом, первую 9 и вторую 10 шины питани . В качестве нагрузок можно примен ть обмотки электромеханических исполнительных органов, например реле, двигателей и т.п. Предложенное устройство целесообразно использовать в случа х большого числа сильноточных нагрузок, когда необходимо обеспечение минимума потребл емой энергии. 2 ил. а л гЛ 4 .ГЪ Л7 00 со о со

Description

Изобретение относитс  к автоматике и служит дл  коммутации -индуктив- иьк нагрузок в различных схемах управлени  и регулировани .

В качестве нагрузок можно, например , примен ть обмотки электромеханических исполнительных органов (реле, двигателей и т.,д,), Поедла- гаемый коммутатор наиболее ь-елесооб- piasHo использовать в случа х большо- Но числа сильноточных нагрузок, где необходимо обеспечение минимума потребл емой энергии.

Цель изобретени  - уменьшение потребл емой, мощности и повышение быстродействи  коммутатора.

На фиг. 1 изображен коммутатор индуктивных нагрузок, на фиг. 2 - временные, диаграммы переходного.процесса на основных злементах коммутатора .

Коммутатор (фиг. 1) содержит п коммутирующих элементов 1, п нагрузок 2, п диодов 3, конденсатор 4, ключевой элемент 5, дроссель 6, до- Полнительньш диод 7, пороговый элемент 8 с гистерезисом, первую 9 и втрую 10 пшны питани .

Первьй вывод каждого коммутирующего элемента 1 подключен к первой шине 9 питани , а второй через соответствующую нагрузку 2 - к второй шине 10 питани  и через соответствующий диод 3 - к первьм выводам конденсатора 4 и ключевого элемента 5. Второй вывод ключевого элемента 5 подключен через дроссель 6 к второй шине 10 питани  и через дополнительный диод 7 к первой пине 9 питани , а управл ющий вход соединен с выходом порогового элемента 8 с гистерезисом , первый и второй входы которого подключены соответственно к первому выводу конденсатора 4 и первой шине 9 питани .

На диаграммах (фиг. 2) обозначены: 1„ - ток в отключенной нагрузг

ке 2, и - напр жение в точке соединени  конденсатора 4, ключевого элемента 5 и диодов 3 относительно шины 9 питани  (которое без учета падени  напр жени  на открытом диоде 3 равно напр жению на отключенном коммутирующем элемента О, U - напр жение на выходе порогового элемента

1 - ток через дроссель 6,

Uj - напр жение в точке соединени  ключевого элемента 5, дроссел  6 и

ЕП шины 9 питани 

им , и. - напр жение

дополнительном диоде

5

дополнительного диода 7 относительно

напр жение пита- на открытом 7, t - врем 

начала переходного процесса, t, t , -б -3 врем , когда напр жение U достигает порога срабатывани  порогового элемента 8, t, t, t, t,o- врем , когда напр жение U достигает порога отпускани  порогового элемента 8, tg, t, - врем , когда ток через дроссель 6 становитс  равным нулю.

Коммутатор работает следующим образом.

В статическом режиме диоды 3 и ключевой элемент 5 закрыты. Во врем  переходного процесса, когда какой- нибудь из коммутирующих элементов 1 закрываетс  за счет ЭДС самоиндукции его нагрузки 2,, открываетс  соответствующий диод 3, и ток отключенной нагрузки 2 начинает протекать через 5 данный диод 3, зар жа  конденсатор 4. Когда напр жение на его первом выводе , измер емое относительно первой шины 9 питани , достигает уровн  срабатывани  порогового элемента 8, оно срабатывает, и ключевой элемент 5 открываетс .

При этом в дросселе 6 происходит накопление энергии, его ток начинает возрастать и после того, как он становитс  больше, чем суммарный

0

0

5

ток через отключенную нагрузку 2, на0

5

пр жение на первом выводе конденсатора 4 начинает уменьшатьс . При снижении этого напр жени  до уровн  отпускани  порогового элемента 8 он срабатывает и закрывает ключевой элемент 5. ЭДС самоиндукции дроссел  6 открывает дополнительный диод 7, и ток дроссел  начинает протекать по цепи: щина 10 питани , дроссель 6 и дополнительный диод 7; шина 9 питани , возвр аща  энергию, накопленную в дросселе 6, в источник питани . В результате этого происходит рекупераци  части энергии, накопленной в нагрузке. При этом напр жение на первом выводе конденсатора 4, зар жаемого током отключенной нагрузки, вновь начинает возрастать до тех пор, пока напр жение на нем не достигнет 5 уровн  срабатывани  порогового элемента 8, после чего весь процесс повтор етс  снова до тех пор, пока ток в нагрузке не станет равным нулю.

0

Такое построение схемы позвол ет добитьс  рекуперации основной части энергии, накопленной в нагрузках, и таким образом уменьшить потребл емую устройством мощность. Наибольший эффект достигаетс  при коротких включени х сильноточных нагрузок.

Предлагаемый коммутатор обеспечивает также при прочих равных услови-  х более высокое быстродействие по сравнению с известным устройством, так как на отключенных нагрузках 2 во врем  пер«содного процесса поддерживаетс  приблизительно посто нное напр жение, не завис щее от того, в каком состо нии находитс  ключевой элемент 5. Так, выбрав уровень срабатывани  порогового элемента 8 немного меньшим, чем предельно допусти- мое напр жение на коммутирующих элементах 1, получают максимально возможное быстродействие коммутатораj поскольку на нагрузку 2 во врем  переходного процесса посто нно поддер- живаетс  напр жение, приблизительно равное разности между предельно допустимым напр жением на коммутирующих элементах 1 и напр жением питани  ЕП. А это напр жение в основном и определ ет врем  задержки на отключение .

Кроме того, предлагаемый коммутатор целесообразно примен ть в тех

случа х, когда предельно допустимое напр жение на коммутирукщих элементах меньше удвоенного максимально возможного напр жени  питани .

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Коммутатор индуктивных нагрузок, содержащий п коммутирующих элементов первый вывод каждого коммутирующего элемента соединен с первой шиной питани , а второй вывод через соответствующую нагрузку - с второй шиной питани  и через соответствующий диод - с первым выводом конденсатора, первый вывод дополнительного диода соединен с первой шиной питани , управл ющий вход ключевого элемента соединен с выходом порогового элемента с гистерезисом, первый вход которого соединен с первым выводом конденсатора , отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  потребл емой мощности и повьш1ени  быстродействи , введен дроссель, первьй вывод которого соединен с вторым выводом конденсатора и второй шиной питани , второй вывод дроссел  соединен с вторым выводом дополнительного диода и через ключевой элемент с первым выводом конденсатора, второй вход порогового элемента с гистерезисом соединен с первой шиной питани .

   ti iz i3 Ц is e h S 9 lot

   .2