Электронный коммутатор

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 К 17/5 5) ГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗО МИТЕТ СССР Й И ОТНРЫТИИ ВйсэбМм Ф ТЕ--ф ИЯЛИ О ТЕ"АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) ЭЛЕКТРОННЫИ КОМИУТАТОР, содержащий дроссель и силовой тиристор,соединенные последовательно с нагрузкой, трансформатор сброса энергии спервичной и вторичной обмотками, узелпринудительного запирания, выполненный в виде тиристорного моста, у которого диагональ постоянного токаподключена между общей шиной и точкойсоединения дросселя и силового тиристора,. а в диагональ переменного токавключен конденсатор, и первый диодв цепи первичной обмотки трансформа 801036229 А тора сброса энергии, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и массы, в него введенвторой диод и двухполупериодный выпрямитель, а первичная обмотка трансформатора сброса энергии разделенана две полуобмотки, которые включенысогласно в диагональ переменного тока тиристорного моста последовательно с включенным между ними конденсатором, при этом первая обкладка конденсатора через первый диод подключена к шине. питания, вторая обкладкачерез второй диод - к той же шине питания, а вторичная обмотка трансформатора сброса энергии подключена через двухполупериодный выпрямитель кшине питания и общей шине.Электронный коммутатор относитсяк сильноточным устройствам импульсной техники и, в частности, можетбыть использован в модуляторах импульсных ламп накачки лазеровИзвестен электронный коммутатор,содержащий силовой тиристор и дроссель, соединенные последовательно снагрузкой, узел запирания, состоящий ииз конденсатора и вспомогательныхтиристоров, а также узел сброса избыточной энергии,В процессе работы этого коммутатора в реактивных элементах схемы (дрос селях и конденсаторах) накапливаетсяэнергия, избыточная по сравнению стой, которая необходима для надежногозапирания силового тиристора, Причиной накопления избыточной энергии является ток, остающийся в дросселе после отключения нагрузки силовым тиристором. Этот ток принимает еще большие значения в процессе работы узлазапирания из-за колебательной перезарядки конденсатора через дроссельи источник питания. Если сброс избыточной энергии не предусмотрен, токонденсатор заряжается выше допусти-мых значений. Это приводит к увеличе. 30нию массы и габаритов составных элементов устройства, так как возрастаетих установленная мощность.Известен также электронный коммутатор, содержащий дроссель и силовойтиристор, соединенные последовательно с нагрузкой, трансформатор сбросаэнергии с первичной и вторичной обмотками, узел принудительного запирания Выполненный В Виде тиристорного 40моста, у которого диагональ постоянного тока подключена между общей шиной и точкой соединения дросселя исилового тиристора, а в диагональ пе"ременного тока Включен конденсатор, 45и диод в цепи первичной обмотки трансформатора сброса энергии. Однако этот электронный коммутатор обладает существенным недостатком, а именно, магнитопровод трансформатора сброса работает с однополярным намагничиванием, так как напряжение, прикладываемое к первичной обмотке трансформатора сброса, на всех этапах работы устройства имеет одну и ту же полярность.Целью изобретения является уменьшение габаритов и массы коммутатора за счет уменьшения габаритов и массытрансформатора сброса.Поставленная цель достигается тем,что в электронный коммутатор, содержащий дроссель и силовой тиристор,соединенные последовательно с нагрузкой, трансформатор сброса энергии спервичной и вторичной обмотками, узелпринудительного запирания, выполненный в виде тиристорного моста, у ко"торого диагональ постоянного токаподключена между общей шиной и точкойсоединения дросселя и силового тиристора, а в диагональ переменного токавключен конденсатор, и первый диод вцепи первичной обмотки трансформаторасброса энергии, введен второй диоди двухполупериодный выпрямитель, апервичная обмотка трансформаторасброса энергии разделена на две полуобмотки, которые включены согласно вдиагональ переменного тока тиристорного моста последовательно с включенным между ними конденсатором, при этомпервая обкладка конденсатора черезпервый диод подключена к шине питания,вторая обкладка через второй диодк той же шине питания, а вторичнаяобмотка трансформатора сброса энергииподключена через двухполупериодныйвыпрямитель к шине питания и общейшине,На чертеже представлена электрическая схема электронного коммутатора.Электронный коммутатор содержитсиловой тиристор 1, с помощью которого нагрузка 2 через дроссель 3 подключается к источнику питания (Е).Для закрывания силового тиристора 1служит узел принудительного запирания, выполненный в виде моста на тиристорах 4 - 7 и конденсаторе 8.Сброс избыточной энергии осуществляется трансформатором 9, у которогочасти первичной обмотки через диоды1 О, 11 подключены к дросселю 3, авторичная обмотка через двухполупериодный выпрямитель 12 подключена квходным зажимам,Электронный коммутатор работаетследующим образом. В исходном состоянии все тиристоры и диоды закрыты,конденсатор 8 заряжен до напряжения= Ес пблярностью, показанной начертеже знаками "+" иПри подаче управляющего сигналана тиристор 1 он отпирается и подклю103622 чает нагрузку 2 через дроссель 3 к источнику питания с напряжением Е. Ток через нагрузку возрастает до значения, определяемого напряжением источника и сопротивлением нагрузки.5 При подаче управляющего сигнала на тиристоры 4, 5 узла принудительного запирания они отпираются и подключают конденсатор 8 через части первичной обмотки трансформатора 9 к силовому тиристору 1, Первичня обмотка трансформатора 9 не препятствует протеканию рассматриваемого процесса, поскольку при подаче на нее напряжения на вторичной обмотке возникает напряжение, открывающее двухполупериодный выпрямитель 12. Трансформатор 9 нагружается на низкое сопротивление источника питания Е. В целом, при 20 пересчете к первичной обмотке, оказывается, что трансформатор 9 имеет незначительное сопротивление, а падение напряжения на его первичной обмотке 25Еп"д кгде К - коэффициент трансформации трансформатора 9, Полярность напряжения, приложенного к каждой части пер- З 0 вичной обмотки трансформатора 9 показана на чертеже знаками "+" и С этого момента начинается передача энергии в источник питания через трансформатор 9 и двухполупериодный вы 35 прямитель 12,Поскольку к силовому тиристору 1 прикладывается запирающее напряжение (плюс на катоде), он закрывается. Конденсатор 8 разряжается до нуля и далее стремится перезарядиться до напряжения, более высокого, чем первоначальное Бс, за счет энергии, запасенной в дросселе 3 при протекании .через него тока нагрузки. Однако в 45 момент достижения напряжения на конденсаторе величины П = Ер открывшийся диод 10 препятствует дальнейшему нарастанию напряжения на конденсаторе 8, Зарядка конденсатора прекращается. Зарядный ток конденсатора спадает до нуля, вследствие чего тиристор 5 закрывается и к первой (по схеме) части первичной обмотки трансформатора 9 перестает прикладываться напряжение. В этот момент напряжение на дросселе 3 изменяет свой знак (полярность показана на чертеже), ток дросселя замыкается по цепи дроссель-диод 9410 - левая (по схеме) часть первичнойобмотки трансформатора 9 - тцрцстор4 - дроссель. Процесс сброса энергиипродолжается, напряжение на дросселограничивается на уровне, равном падению напряжения на левой части первичной обмотки трансформатора 9. Этонапряжение меньше напряжения 0, таккак в это время в процессе сбросаэнергии не участвует правая часть первичной обмотки трансформатора 9 Процесс сброса заканчивается при уменьшении тока дросселя 3 до нуля.Следующий такт работы устройстваначинается при подаче управляющегосигнала на силовой тиристор 1. Процессы в схеме повторяются аналогичнорассмотренным с той лишь разницей,что конденсатор 8 в исходном состоянии заряжен до напряжения 0 = Е я сполярностью, указанной на чертежезнаками "+" и "-" (в скобках), а вместо тиристоров 4, 5 включаются тиристоры 6, 7. Направление тока в конденсаторе 8 и полярности падений напряжения на частях первичной обмоткитрансформатора 9 (показанные на чертеже знаками "+" и "-" в скобках)противоположны существовавшим в предыдущем такте работы коммутатора.В коммутаторе полярность напряжения, приложенного к первичной обмоткетрансформатора 9, поочередно от тактак такту изменяется, что обуславливаетзнакопеременное перемагничивание магнитопровода трансформатора сброса и,следовательно, его минимально возможные габариты и массу,Каждый из диодов 1 О, 11 первичнойцепи сброса работает через такт работы устройства и имеет вдвое меньшуюустановленную мощность по сравнениюс установленной мощностью диода первичной цепи сброса в известном устройстве. Поэтому наличие двух диодовне увеличивает габариты и массу известного устройства.установленная мощность диодоввторичной цепи сброса намного меньше установленной мощности диодов,первичной цепи сброса, так как величинатока во вторичной цепи сброса в К разменьше величины тока первичной цеписброса при равенстве напряжений вэтих двух цепях. Поэтому наличие даже мостового двухполупериодного выпрямителя 12 увеличивает габариты имассу устройства весьма незначительТехред М.Дидйк Редактор Н. Сильнягина Корректор Л, Патай Заказ 3366 Тираж 928 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул. Проектная, 4 5 1036229 6но, а использование двухполупериод- не увеличивает габариты и массу устного выпрямителя со средней точкой ройства вообще.