Ключ переменного тока

(5 П 5 Н 03 5 РЕТЕН НИЕ ЬСТВУ . К АВТОРС ледо- ислиНаучно-и ронной в.Н. Куценко Выходно . - Ради ендерович А коммутатора идетельство СС03 К 17/56, 19 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Кишиневский филивательского центра элтельной техники(54) КЛЮЧ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к импульсной коммутационной технике и может найти применение в устройствах автоматики, электротехникии электропривода, Устройство содержит симистор 1, резисторы 3, 13, 14, 15, 16, 30, 31, тиристорные оптопары 5, 23, диодную оптопару 12, транзисторную оптопару 26, блок 4 токовой защиты, элемент НЕ 8, элемент ЗИ-НЕ 10, оптронный логический элемент 11, триггеры 21, 22, диод 29, конденсатор 9, элемент, 2 И 32, диодный мост 2, шину 17 питания, шину 18 управления, шины 19, 20 источника переменного напряжения, общую шину 33. 1 ил;Изобретение относится к импульсной коммутационой технике.и может найти применение в устройствах автоматики, электротехники и электропривода.Известен выходной узел симисторного коммутатора, не создающего помех, который содержит симистор, диодный мост, два транзистора, тиристор, диод, тиристорную оптопару, .семь резисторов, конденсатор, предохранитель, нагрузочный резистор, входы переменного напряжения и управления.Недостатком такого устройства является значительная электрическая проводимость в закрытом состоянии ключа и низкая надежность из-за отсутствия электронной защиты по току,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является ключ переменного тока, содержащий сими- стор, фототиристорный оптрон, первый и второй диодные мосты, четыре резистора, нагрузочный резистор, блок токовой защиты, фототиристор фототиристорного оптрона, стабилитроны, конденсатор, полевой транзистор, первый диодный оптрон с светодиодом,. второй диодный оптрон, оптронные логические элементы НЕ, логические элементы НЕ, И-НЕ, 2 ИИЛИ-НЕ, ЗИ - НЕ, шину управления, шину источника питания, первую и вторую шины источника переменного напряжения.Однако данное устройство характеризуется значительной электрической проводимостью в закрытом состоянии ключа, невысокой надежностью и помехоустойчивостью из-за периодического включения ключа при перегрузке по току.Цель изобретения - уменьшение энергопотребления, повышение надежности и помехоустойчивости.На чертеже представлена принципиальная схема ключа переменного тока,Ключ переменного тока содержит сими- стор 1, диодный мост 2, нагруэочный резистор 3, блок 4 токовой защиты, первую тиристорную оптопару 5 с фототиристором 6 и светодиодом 7, логический элемент НЕ 8, конденсатор 9, логический элемент ЗИНЕ 10, оптронный логический элемент НЕ 11, диодную оптопару 12, первый, второй, третий и четвертый резисторы 13-16, шину 17 источника питания, шину 18 управления, первую и вторую шины 19, 20 источника переменного напряжения. Шина 20 соединена через блок 4 и диодную оптопару 22 с входами оптронного логического элементом НЕ 11, а также через блок 4 - с катодом симистора 1, управляющий вход которого соединен через резистор 13 с первым вхо 5 101520 2530354045 светодиод 25 оптопары 23 соединен с шиной 17, которая через резистор 30 соединена с третьим входом элемента ЗИ - НЕ 10, и через фототранзистор 27 оптопары 26 - с шиной 33, которая в свою очередь соединена с вторым выводом конденсатора 9, и через резистор 31 - с базой фототранзистора 27 оптопары 26. Анод светодиода 28 оптопары 26 через резистор 16 соединен с первым выходом диодного. моста 2, а катод светодиода 28 через фототиристор 24 оптопары.23 - с вторым выходом диодного моста 2. Выход элемента ЗИ-НЕ 10 соединен с Я-входом триггера 22, инверсный выход которого - свторым выводом резистора 14. Выход элемента НЕ 11 соединен с Я-входом триггера 21.Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии потенциал на шине 18 управления, а следовательно, на первом входе и выходе логического элемента 2 И 32, на первом и втором входе логического элемента ЗИ-НЕ 10, на входелогического элемента НЕ 8, на К-входе триггера 22, на Я-входе триггера 21 низкогоуровня ("0"), поэтому потенциал на прямом выходе триггера 21 и на втором входе элемента 2 И 32, на выходе элемента ЗИ-НЕ 10, на Я-входе и инверсном выходе триггера 22, на выходе элемента НЕ 8 находится на высоком уровне ("1"), В результате светодиоды 7 и 25 не возбуждены и не излучают, фототиристоры 6 и 24 выключены, ток черездиодный мост 2 и управляющий вход симистора 1 не течет, симистор 1 выключен, ток через нагрузочный резистор 3 и блок 4 токодом диодного моста 2, первый и второй выходы которого соединены с фототиристором 6 оптопары 5, катод светодиода 7 соединен с первым выводом резистора 14, а анод - с шиной 17. Анод симистора 1 соединен с вторым входом диодного моста 2, и через резистор 3 - с шиной 19. В устройство введены первый и второй триггеры 21 и 22, вторая тиристорная оптопара 23 с фототиристором 24 и. светодиодом 25, транзисторная оптопара 26 с фототранзистором 27 и светодиодом 26, диод 29, пятый и шестой резисторы ЗО и 31, логический элемент 2 И 32, общая. шина 33. Первый вход элемента 2 И 32 соединен с шиной 18 и Я-входомтриггера 21, прямой выход которого - с вторым входом элемента 2 И 32, выход которого соединен с В-входом триггера 22, первым входом элемента ЗИ-НЕ 10, через диод 29 - с первым выводом конденсатора 9 и вторымвходом элемента ЗИ - НЕ 10, а также выход элемента 2 И 32 соединен с входом элемента НЕ 8, выход которого через резистор 15,цепи с резистором 15 потечет ток. Светодиод 25 возбуждается, фототиристор 24 включается и замыкает выходную цепь диодного. моста 2 через светодиод 28 и резистор 16.Если при этом на выходе диодного моста 2,действует переменное напряжение, то све- .25 ЗО 35 40 спаде переменного напряжения, т.е, уменьшение его по модулю. Момент переключения триггера 22 относительно перехода 45 50 55 вой .ащиты не протекает, на выходе логического элемента НЕ 11 с оптронной развязкой по входу и на В-входе триггера 21 потенциал соответствует "1". В таком состоянии устройство находится в исходном режиме и от источника переменного напряжения тока не потребляет,В случае поступления сигнала, соответствующего "1", на шину 18 он проходит через элемент 2 И 32, на первый вход элемента ЗИ-НЕ 10,.катоддиода 29, на В-входтриггера 22, на вход элемента НЕ 8, На втором входе элемента ЗИ - НЕ 10 сигнал достигает уровня, соотетствующего "1." с задержкой ьзд = 0,1 Т, где Т - период переменного напряжения. Как только на входе элемейта НЕ 8 появляется потенциал "1", потенциал на его выходе резко снижается и через светодиод 25 от шины 17 источника питания по тодиод 28 возбуждается, фототранзистор 27 включается, на его коллекторе и на третьем входе элемента ЗИ - НЕ 10 появляется потенциал "0". Если переменное напряжение на выходе диодного моста 2 переходит через нудь, то светодиод 28 и фототранзистор 27 выключаются и на третьем входе элемента ЗИН.Е 10 появляется сигнал "1". Ток,протекающий через резистор 16, светодиод 28 и фототиристор 24, недостаточен для включения симистора 1.Когда переменное напряжение переходит через нуль и на втором входе элемента ЗИ - НЕ 10 потенциал достиг уровня "1", на выходе этого элемента появляется импульс"0", который переключает триггер 22 при переменного напряжения через нуль можно регулировать, изменяя с помощью резистора 16 ток в цепи светодиода 28,При переключении триггера 22 потенциал его инверсного выхода резко снижается, через светодиод 7 потечет ток.от шины 17 источника питания по цепи с резистором 14. Светодиод 7 возбуждается, фототиристор 5 включается и замыкает выходную цепь диодного моста 2, через резистор 13 и управляющий входсимистора 1 потечетток, достаточный для отпирания симистора 1, симистор 1 отпирается и замыкает цепь с нагрузочным резистором 3. Включенный фототиристор 6 шунтирует цепь с светодио- д 10 15 дом 28, фото гиристором 24 и резистором 16, светодиод 28 и фототирис 1 ор 24 выключает ся,Симистор 1 включается в начале каждой полуволны переменного напряжения до тех пор, пока на инверсном выходе триггера 22 присутствует "О",Для выключения ключа необходимо на шину 18 управления подать "0", который проходит через элемент 2 И 32 на вход элемента Н Е 8 и на В-вход триггера 22 и возвращает последний в исходное состояние. На инверсном выходе триггера 22 и на выходе элемента НЕ 8 появляется уровень "1" и светодиоды 7 и 25 выключаются. При переходе переменного напряжения через нуль фототиристор 6 и симистор 1 выключаются, в результате ток через нагруэочный резистор прекращается, Устройство переходит в исходный режим работы.В случае, если при включении симистора 1 сопротивление нагрузочного резистора 3 окажется меньше допустимого или он окажется закороченным, то из блока 4 поступает сигнал, который возбуждает светодиод .оптопары 12, В результате на выходе элемента НЕ 11 потенциал резко снижается до "0" и триггер 21 переключается. При этом потенциал на прямом выходе триггера 21 резко упадет до "0", что приводит к переключению триггера 22 и элемента НЕ 8, выключению фототиристора 6 и.симистора 1 при переходе переменного напряжения через нуль. Автоматическое повторное включение ключа не происходит, Для возвращения ключа в исходное рабочее состояние необходимо подать "0" на шину 18 управления.Если перегрузка по току-произойдет, когда симистор 1 находится во включенном состоянии, то из блока 4 поступает сигнал, который возбуждает светодиод диодный оптопары 12; В результате на выходе элемента НЕ 11 потенциал резко упадет до "0", что приводит к переключению триггера 21, выключению фототиристора б и симистора 1 при переходе переменного напряжения через нуль, Автоматическое повторное включение ключа не происходит. Для возвращения ключа в исходное рабочее состояние необходимо подать "0" на шину 18.Ключ переменного тока обладает в процессе эксплуатации рядом преимуществ перед известным, так как в нем цепь синхронизации основную часть рабочего времени оказывается разомкнутой и не потребляет заметного тока, импульс тока в цепи синхронизации формируется в начальный момент включения и его длительность не превышает длительности одного полупе1725380 риода переменного напряжения, В результате электрическая проводимость ключа в закрытом состоянии существенно снижается, что улучшает его энергетические характеристики. При перегрузке защита по току выключает ключ в течение не более одного полупериода переменного напряжения и повторного автоматического включения ключа не происходит, что повышает его надежность и помехоустойчивость.Формула изобретения Ключ переменного тока, содержащий симистор, диодный мост, нагрузочнцй резистор, блок токовой защиты, первую тиристорную оптопару с фототиристором и светодиодом, логический элемент НЕ; конденсатор, логический элемент. ЗИ-НЕ, оптронный логический элемент НЕ, диодную оптопару, первый, второй, третий и четвертый резисторы, шину источника питания, шину управления, первую и вторую шины источника переменного напряжения, последняя из которых соединена через блок токовой защиты и диодную оптопару с входами оптронного логического элемента НЕ, а также через блок токовой защиты - с катодом симистора, управляющий вход которого соединен через первый резистор с первым входом диодного моста, первый и второй выходы которого соединены с фототиристором первой тиристорной оптопары, катод светодиода которой соединен с первым выводом второго резистора, а анод - с шиной источника питания, анод симистора - с вторым входом диодного моста и через нагрузочный резистор - с первой шиной источника переменного напряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения энергопотребления, повышения надежности и помехоустойчивости, введены первый и второй триггеры, вторая тиристорная оптопара с светодиодом и фототиристором, транзисторная оптопара с светодиодом и фототранзистором, диод, пятый и шестой резисторы, логический элемент 2 И, первый вход которого соединен с шиной управления и Я-входом первого триггера, прямой выход которого - с вторым входом логиче 10 ского элемента 2 И, выход которого соеди-. нен с й-входом второго триггера, с первым входом логического элемента ЗИ - НЕ, через диод - с конденсатором и вторым входом 15 20 25 логического элемента ЗИ-НЕ, а также выход логического элемента 2 Исоединен с входом логического элемента НЕ, выход которого соединен через третий резистор и светодиод второй тиристорной оптопары с шиной источника питания, которая через пятый резистор соединена с третьим входом логического элемента ЗИ-Н Е,. и через фототранзистор транзисторной оптопары - с общей шиной, анод светодиода транзисторной оптопары через четвертый резистор соединен с первым выходом диодного моста, а катод светодиода транзисторной оптопары через фототиристор второй тиристорной оптопары соединен с вторым выхо 30 35 дом диодного моста; выход логического элемента ЗИ - НЕ соединен с Я-входом второго триггера, инверсный выход которого - с вторым выводом второго резистора, выход оптронного логического элемента НР - с В-входом первого триггера, база фототранзистора транзисторной оптопары через шестой резистор и второй вывод конденсатора подключена к общей шине,Составитель А.ГайворонскийТехред М,Моргентал Корректор Т.Малец Редактор Е.Папп Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 Заказ 1185 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5