SU1631619A1 - Устройство дл бездуговой коммутации цепей посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  коммутации цепей посто нного тока. Цель изобретени  - повышение надежности устройства. При включеФиг .1 нии устройства сначала замыкаютс  контакты 9, что приводит к включению полупроводникового ключа 1, затем контакта 7. Замыкание контактов 7 происходит без дугообра- зовани  . При отключении нагрузки сначала размыкаютс  контакты 7, что приводит к включению ключа 1, затем размыкаютс  контакты 9. Одновременно с включением ключа 1 начинаетс  зар д конденсатора 5, продолжительность которого составл ет несколько миллисекунд. Зар д конденсатора до напр жени  0,7 - 1 В приводит к выключению ключа 1, и процесс коммутации тока заканчиваетс . Повышение надежности устройства достигаетс  за счет уменьшени  времени выключени  ключа 1 и, соответственно , за счет энергии, выдел ющейс  в ключе 1 при коммутации тока. 3 ил. # - (Л С о Сл ю

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам коммутации электрической цепи посто нного тока.

Цель изобретени  - повышение надежности устройства.

На фиг.1 приведена принципиальна  схема устройства; на фиг.2 - осциллограмма напр жени  на силовом полупроводниковом ключе в процессе выключени  индуктивной нагрузки; на фиг.З -осциллограмма тока коллектора силового полупроводникового ключа.

Устройство дл  бездуговой коммутации цепей посто нного тока содержит силовой полупроводниковый ключ 1, транзистор с резистором, подключенным параллельно базе и эмиттеру, транзистор 2 малой мощности , коллектор которого соединен с базой силового полупроводникового ключа 1, а эмиттер - с эмиттером силового полупроводникового ключа 1, первый резистор 3, включенный между коллектором и базой силового полупроводникового ключа 1,второй резистор 4, включенный между базой и эмиттером транзистора 2 малой мощности, конденсатор 5, включенный между базой и эмиттером транзистора 2 малой мощности, третий резистор 6, включенный между коллектором силового полупроводникового ключа 1 и базой транзистора 2 малой мощности , главные контакты 7 дл  подключени  нагрузки 8 к источнику питани , дополнительные контакты 9, которые подключают ключ 1 к главным контактам 7. При коммутации индуктивной нагрузки силовой ключ 1 шунтируетс  варистором 10.

Устройство дл  бездуговой коммутации цепей посто нного тока работает следующим образом.

При включении нагрузки 8 дополнительные контакты 9 замыкаютс  раньше главных контактов 7. Ток базы силового полупроводникового ключа 1, определ емый сопротивлением резистора 3, переводит в открытое состо ние силовой полупроводниковый ключ 1, который шунтирует контакты 7 и замыкает цепь нагрузки 8. Замыкание контактов 7 происходит без дугообразова- ни  при открытом силовом полупроводниковом ключе 1. При выключении нагрузки 8 сначала размыкаютс  контакты 7, ток базы силового полупроводникового ключа 1, определ емый сопротивлением резистора 3, переводит силовой полупроводниковый ключ 1 в открытое состо ние, ток нагрузки 8 начинает протекать через контакты 9 и контакты 7 расход тс  без дугообразовани . Одновременно с началом протекани  в цепи базы силового полупроводникового ключа 1 управл ющею тока через резистор 6

подаетс  ток зар да конденсатора 5. Емкость конденсатора 5 выбирают исход  из услови  обеспечени  открытого состо ни  силового полупроводникового ключа 1 втечение нескольких миллисекунд дл  расхождени  контактов 7 на рассто ние, исключающее пробой межконтактного промежутка . Данный процесс обозначен цифрой I на- осциллограммах на фиг.2 и 3. Нео бходи0 мость разделени  во времени процессов расхождени  контактов 7 и выключени  силового полупроводникового ключа 1 обусловлена тем, что врем  выключени  силового полупроводникового ключа 1 в

5 предлагаемом устройстве составл ет несколько микросекунд, а врем  расхождени  контактов электромагнитных реле - несколько миллисекунд. Зар д конденсатора 5 до напр жени  0,7-1 В приводит к выклю0 чению силового полупроводникового ключа 1, причем входна  характеристика транзистора 2 малой мощности обеспечивает получение траектории выключени  силового полупроводникового ключа 1 во времени,

5 близкой к пр моугольной (фиг.З). Это достигаетс  тем, что силовой полупроводниковый ключ 1 выполнен включением по схеме Дарлингтона нескольких транзисторов, поэтому дл  перевода его в провод щее состо ние

0 требуетс  небольшой по величине ток базы, дл  отвода из цепи базы силового полупроводникового ключа 1 через коллекторную цепь транзистора 2 малой мощности небольшого по величине тока управлени  тре5 буетс  еще более меньший по величине ток в цепи базы транзистора 2 малой мощности, а наличие обратных токов в цепи базы транзистора 2 малой мощности при напр жении на конденсаторе 5, близком к нулю, придает

0 схеме управлени  силовым полупроводниковым ключом 1 пороговые свойства.

Таким образом, дл  обеспечени  быстрого перевода силового полупроводникового ключа 1 в закрытое состо ние использу5 етс  изменение направлени  протекани  тока в цепи базы транзистора 2 малой мощности при изменении напр жени  на конденсаторе 5 от значени , близкого к нулю, до значени  0,7 - 1 В. При выключении си0 левого полупроводникового ключа 1 во врем  нарастани  напр жени  между коллектором и эмиттером силового полупроводникового ключа 1 увеличиваетс  ток через резистор 3, однако при этом ток через

5 резистор 6 также возрастает, что не вызывает повторного включени  силового полупро,- водникового ключа 1. При замкнутом состо нии контактов 7 и 9 и при разомкнутом состо нии контактов 7 и 9 конденсатор 5 разр жаетс  до напр жени , близкого к

нулю, и устройство вновь подготовлено дл  коммутации.

Больша  скорость выключени  силового полупроводникового ключа 1 в случае коммутации индуктивной нагрузки 8 вызывает по вление перенапр жений на силовом полупроводниковом ключе 1. Защита от перенапр жений может быть обеспечена с помощью варистора 10. Процесс рассе ни  на варисторе 10 энергии, запасенной в индуктивной нагрузке, обозначен цифрой II на осциллограмме на фиг.2. После завершени  процесса рассе ни  на варисторе 10 энергии , обусловленной индуктивным характером нагрузки, размыкаютс  контакты 9. Таким образом, при включении нагрузки 8 контакты 7 должны замыкатьс  до окончани  процесса, обозначенного цифрой I на осциллограмме на фиг.2, при выключении нагрузки 8 контакты 9 должны размыкатьс  после окончани  процесса, обозначенного цифрой II на осцилограмме на фиг.2. В случае коммутации активной нагрузки 8 на осциллограмме отсутствуют процессы, обозначенные цифрой II (фиг.2), варистор 10 в этом случае может быть исключен из схемы .

В выключенном состо нии силового полупроводникового ключа 1 токи утечки, обрываемые контактами 9; определ ютс , в основном, величиной сопротивлени  резистора 3. Выполнение силовго полупроводникового ключа 1 включением по схеме Дарлингтона нескольких транзисторов позвол ет применить в качестве резистора 3 резистор высокого сопротивлени .

Падение напр жени  между коллектором и эмиттером транзистора 2 малой мощности в провод щем состо нии значительно меньше суммы падений напр жений на переходах база - эмиттер транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона и образующих силовой полупроводниковый ключ 1, при протекании управл ющих токов в цепи базы силового полупроводникового ключа 1,

что обеспечивает надежное запирание силового полупроводникового ключа 1,

Повышение надежности устройства достигаетс  за счет уменьшени  времени вы- ключени  силового полупроводникового ключа и, соответственно, за счет снижени  энергии, выдел ющейс  в силовом ключе в процессе коммутации нагрузки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  бездуговой коммутации цепей посто нного тока, содержащее вывод дл  подключени  источника питани  и вывод .дл  подключени  нагрузки, главные

   контакты, два транзистора, конденсатор и три резистора, причем вывод дл  подключени  источника питани , главные контакты и вывод дл  подключени  нагрузки соединены в последовательную цепь, коллектор

   первого транзистора соединен с первым выводом главных контактов, первый вывод указанного конденсатора соединен с первым выводом первого резистора, отличающеес  тем, что, с целью повышени 

   надежности устройства, в него введены дополнительные контакты и четвертый резистор , причем второй вывод указанного контакта соединен с эмиттером второго транзистора, второй вывод указанного первого резистора - с коллектором первого транзистора, база второго транзистора подключена к точке соединени  указанного конденсатора с первым резистором, базоэ- миттерный переход второго транзистора зашунтирован вторым резистором, эмиттер второго транзистора соединен с эмиттером первого транзистора, а коллектор указанного второго транзистора через третий резистор соединен с коллектором первого транзистора ,.базоэмиттерный переход первого транзистора за шунтирован четвертым резистором , эмиттер первого транзистора через указанный дополнительный контакт соединен с вторым выводом указанных главных

   контактов.

   1 234567 фиг.2

   1 1 3 4 5 6 t, ФигЗ