Аттенюатор тока

(191 111); СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЗШО 7108т с3к ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) АТТЕНЮАТОР ТОКА по авт,св, Р 957183, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияего надежности и КПД,в него введены дополнительно две вторичные обмотки,выполненные на катушке индуктивности последовательного колебательногоконтура, при этом начало первой иконец второй вторичных обмоток соответственно соединены с управляющимивходами первого и второго ключей,конец первой вторичной обмотки соединен с началом катушки индуктивностипоследовательного колебательногоконтура, а начало второй вторичнойобмотки соединено с выходом второгоключа.Нэобретение относится к импульснойтехнике и может быть использованодля ослабления постоянного тока,проходящего через нагрузку,По основному авт.св. Р 957183известен аттенюатор тока с повышенным коэФфициентом полезного действия, На ключах этого устройстване рассеивается энергия в виде тепла не только, когда они открыты илизакрыты, но и когда находятся в состоянии переключения (во время переходного процесса с закрытого состояния в открытое и обратно ), Этот-ттенюатор тока содержит два ключа,выходную и общую шины, импульсныйгенератор и последовательный колебательный контур, причем ключи соединены между собой последовательно иуправляющими входами подсоединенык выходам импульсного генератора,а колебательный контур включен между общей точкой соединения ключейи общей шиной (.11.Известный импульсный генераторвыполнен на активных элементах,на которых рассеивается энергияв виде тепла во время их переключения ,(во время закрытия и открытия ), Это рассеяние тем больше,чем больше выходной ток аттенюатора, так как чем больше ток, проходящий через ключи аттенюатора,тем больший ток они потребляют отгенератора. Для генератора необходим дополнительныи источник пита -ния, который также рассеивает энергию в виде тепла, Следовательно,этот аттанюатор тока имеет низкийКПД, сложную схему, а значит ибольшие размеры, вес, стоимость,низкую надежность, 40Цель изобретения - повышениеКПД и надежности устройства,Поставленная цель достигаетсятем, что в аттенюатор тока, содержащий два ключа, выходную и общуюшины, импульсный генератор и последовательный колебательный контур,причем ключи соединены между собойпоследовательно и управляющими входами подсоединены к выходам импульсного генератора, а колебателькый50контур включен между общей точкойсоединения ключей и общей шиной,дополнительно введены две вторичныеобмотки, выполненные на катушке индуктивности последовательного колебательного контура, при этом началопервой и конец второй вторичныхобмоток соответственно соединены суправляющими входами первого и второго ключей, конец первой вторичной 60обмотки соединек с началом катушкииндуктивкости последовательного колебательного контура, а начало второй вторичной обмотки соединено сВыходОм второго ключа. 65 На чертеже показана схема пре,слагаемого аттенюатора тока.Аттенюатор тока содержит ключи 1и 2 (найример транзисторы ), импульсный генератор 3, соединный выходами 4 и 5 с управляющими входамиключей 1 и 2, последовательный колебательный контур б, включенный между точкой 7 соединения ключей 1 и 2;и общей шиной 8. Аттенюатор тока имеетвыход 9, к которому подключена нагрузка 10 (например, электродвигатель постоянного тока), и вход 11,подключаемый к промышленной сети постоянйого тока (например 220 В) или)1 выходу выпрямителя. Устройствотакже включает вторичные обмотки 12и 13, выполненные на индуктивностипоследовательного колебательногоконтура б, соединенные шинами 14и 15 с управляющими входами ключей 1 и 2. Начала обмоток обззначекыка чертеже то ками,Лттекюатор тока работает следующим образом.С генератора 3 на выход 4 поступает импульс тока. Этот импульс помощности достаточный для введенияключа 1 в насыщение, так как в начальный момент времени ток черезнего практически не проходит иэ-засамоиндукции индуктивного контура б,следовательно, требуется минимальнаямощность для полного открытия ключа 1. Таким образом во время открытия ключа 1 (во время переходногопроцесса между. закрытым состояниемключа и открытым ток через негопрактически не проходит из-за самоиндукции индуктивности контура б.Поэтому энергия в виде тепла на ключе 1 не рассеивается. Постоянноенапряжение с входа 11 аттенюатора(выпрямленное напряжекие промышленной сети) прикладывается к контуру б. По мере увеличения тока через ключ 1 требуется больший токпо управляющему входу ключа 1 дляудержания его в полностью открытомсостоянии. Мощности генератора 3для этого недостаточно (с такой выходкой мощкостью выбран генератор 3),Однако увеличение тока через индуктивность контура б вызывает увеличение тока индукции в обмотке 12, которыи по шине 14 поступает на управляющий вход ключа 1,Этот ток является необходимым дополнением для удержания ключа 1 в полностью открытом состояниипри любом токе, проходящем черезключ 1, Таким образом, первый полупериод колебательного процесса тока в контуре б проходит от началаи до конца при полностью открытомключе 1, Ключ 2 в течение этогополупериода полностью закрыт. ЕГОудерживает в закрытом состоянии ЭДС,наводимая в обмотке 13.Как только полностью зарядитсяконденсатор контура б, т.е, всяэнергия, запасенная в контуре б,сосредоточится в его конденсаторе, 5ток через ключ 1 становится равнымнулю. В это время импульс на выходе 4 генератора 3 прекращается,ЭДС во всех обмотках равны нулю.Ключ 1 полностью закрывается. Энергия в конденсаторе контура б сохраняется до появления импульса токана выходе 5 генератора 3, Как только это произойдет в ,открываетсяключ 2. Этот импульс по мощности15достаточный для введения ключа 2в насыщение ( в полностью открытоесостояние , так как в начальныймомент времени ток через него практически не проходит из-за самоиндукции индуктивности контура б. По20мере увеличениятока через ключ 2и нагрузку 10 требуется большийток по управляющему входу ключа 2для удержания его в полностью открытом состоянии. Этот дополнительный ток поступает с вторичной обмотки 13. Он и обусловливает удержание ключа 2 в полностью открытомсостоянии в течение всего времени,когда энергия передается с колебательного контура б в нагрузку 10.Таким образом, второй полупериод колебательного процесса токав контуре 6 проходит от началаи до конца при полностью открытом 35ключе 2. Ключ 1 в течение этогополупериода полностью закрыт. Егоудерживает в закрытом состоянииЭДС, наводимая в обмотке 12, После передачи энергии с контура б 40в нагрузку 10 ток, проходящийчерез ключ 2, становится равнымнулю, Ключ 2 закрывается. Далеевновь открывается ключ 1 и энергия поступает в контур б, а затемпосле закрытия ключа 1 и открытияключа 2 - в нагрузку 10, И такпродолжается на протяжении всейработы аттенюатора тока. В течениевсего этого времени в последовательном колебательном контуре б проходят вынужденные колебания тока, ведомые генератором 3. Энергия порциями, равными энергоемкости колебательного контура б, передается свхода 11 в нагрузку 10. 55В начальные моменты времени открытия ключей 1 и 2 вторичные обмотки 12 и 13 не создают коротких замыканий выходов 4 и 5 генератора 3между точкой 7 и выходом 9 из-за 60индуктивности и вносимого сопротивления со стороны контура б. Незначительное их шунтирующее действие (невлияющее на работоспособность устройства и достижение поставленной цели) можно устранить введением разделительных вентилей в разрывы шин 14 и 15.Энергия в виде тепла на ключах 1 и 2 не рассеивается потому, что когда каждый ключ закрыт или находится в состоянии переключения ток через него не проходит, а когда ток проходит, ключ уже полностью открыт и его сопротивление равно нулю. Когда ключ открыт или находится в состоянии переключения, ток, проходящий через него, сдерживается не сопротивлением этого ключа, а реактивными элементами колебательного контура б. Как известно, энергия в виде тепла. на реактивных элементах не рассеивается.В предлагаемом аттенюаторе тока выходная мощность генератора меньше, чем в прототипе, а следовательно, и меньшая мощность рассеивается генератором в виде тепла при той же мощности, передаваемой аттенюатором тока в нагрузку, и той же рассеиваемой мощности в виде тепла ключами 1 и 2. Если у прототипа ключи потребляют всю мощность, необходимую для их открытия и удержания в открытом состоянии, от генератора, то в предлагаемом аттенюаторе тока они потребляют эту мощность в основном от вторичных обмоток, выполненных на индуктивности контура, а роль генератора сводится только к фррмированию импульсов, являющихся командами на открытие ключей, которые по мощности значительно меньше импульсов, переключающих ключи и удерживающих их в открытом состоянии. Следовательно, в предлагаемом устройстве для управленИя ключами только часть энергии поступает с импульсного генератора, который имеет низкий КПД (рассеивает энер гию в виде тепла на своих активных элементах во время их переключения, очевидно, что это рассеяние энергии снижается при снижении выходной мощности генератора), а большая ее часть по:тупает с самого аттенюаЮ тора тока, имеющего более высокий КПД, передающего энергию только через полностью открытые ключи. При этом рассеяние энергии в виде тепла на ключах 1 и 2 аттенюатора тока не увеличивается, оно практически равно нулю, Дополнительная мощность, идущая на управление ключами, проходит через эти ключи только когда они полностью открыты и их сопротивление практически равно нулю, поэтому не вызывает дополнительного нагрева ключей, Следовательно, общее рассеяние энергии в виде тепла предлагаемым аттенюатором меньше, чем1078413 Составитель С.МаценкоТехред О.Неце Корректор О,Билак Редактор А.Мотыль Заказ 963/42 Тираж 842 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, улПроектная, 4 прототипом, при одинаковой мощности,передаваемой в нагрузку.В предлагаемом устройстве соединение управляющих электродов ключей с выходами генератора 3 можноосуществить, как непосредственно,так и через вторичные обмотки, выполненные на индуктивности контура 6. Так, например, для осуществления этого соединения можно выполнить дополнительно третью вторичную обмотку на индуктивности контура б и подключить ее к выходам генератора Э. При этом управляющиеэлектроды ключей 1 и 2 соединеныс выходами генератора 3 через трансформатор, выполненный на индуктивности контура 6,Таким образом, предлагаемое устройство упрощает генератор 3 и снижает его выходную мощность, причембез возникновения дополнительногорассеяния энергии на ключах, чтоупрощает весь аттенюатор тока,уменьшает его размеры, вес и стои мость, повышает КПД. В противоположность прототипу генератору .предлагаемого аттенюатора тока не нужнымощные выходные активные элементы,радиаторы для их охлаждения и допол нительный источник питания для защиты генератора.Наличие вторичных обмоток в предлагаемом устройстве практически неявляется усложнением, так как они 15 выполняются на индуктивности контура и на столько мало увеличиваютее размеры, вес и трудоемкость изготовления, что этим увеличениемможно пренебречь.