Устройство питания нагрузки
Область применения: Электротехника, может быть использовано в системах питания нагрузок, требующих ограничения тока в момент пуска. Суть полезной модели: Устройство питания нагрузки, которое содержит первый токоограничивающий резистор, первый симитрон, вторичный источник питания, отличается тем, что в него введены первая, вторая, третья истоковые цепи, первый, второй, третий истоковые повторители, первый, второй, третий пороговые усилители, первый, второй, третий резисторы, второй, третий токоограничивающие резистор, второй, третий симисторы, первый, второй, третий, четвертый, пятый развязывающие диоды. Технический результат: Расширение функциональных возможностей устройства, повышение надежности работы нагрузки.
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована для питания устройств с ограничением тока в момент включения.
Известно наиболее близкое по технической сути устройство для питания нагрузки с ограничением тока в момент включения, взятое в качестве прототипа (см. авторское свидетельство СССР №1603476 МПК Н 02 Н 9/02, опубликованное 30.10.1990 г., бюллетень №40), которое содержит коммутационное устройство, предохранитель, интегрирующий конденсатор, первый диод, первый токоограничивающий резистор, коммутационный элемент, второй токоограничивающий резистор, разделительный конденсатор, нагрузку.
Недостатком этого устройства является только одна ступень ограничения тока, что в ряде случаев является недостаточным, так как не позволяет более плавно увеличивать ток в цепи нагрузки. Это ограничивает функциональные возможности данного устройства и снижает надежность нагрузки.
Кроме того, применение других симисторных устройств с фазорегулированием с целью ограничения тока в цепи нагрузки приводит к несинусоидальной форме тока в ее цепи, что также ограничивает возможности их применения, например, при ограничении тока нити накала мощных радиоламп от симисторных регуляторов напряжения с фазорегулированием вследствие несинусоидальности тока возникает вибрация нити накала, что приводит к осыпанию эмиссионного слоя и сокращению срока службы радиоламп.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования устройства питания нагрузки путем введения нескольких ступеней ограничения тока, что обеспечивает более плавное нарастание тока в цепи нагрузки по сравнению с прототипом, расширяет функциональные возможности устройства и повышает надежность работы нагрузки.
Поставленная задача решается тем, что в устройство питания нагрузки, содержащее первый токоограничивающий резистор, первый симистор, вторичный источник питания, предохранитель, коммутационное устройство, нагрузку, первый выход коммутационного устройства через предохранитель подключен к первому входу вторичного источника питания и первому токоограничивающему резистору, параллельно которому подключен первый симистор, второй выход коммутационного устройства подключен ко второму входу вторичного источника питания и к первому входу нагрузки, к первому и второму входам коммутационного устройства подключено напряжение переменного тока, в соответствии с полезной моделью в него введены первая, вторая, третья зарядные цепи, первый, второй, третий истоковые повторители, первый, второй, третий пороговые усилители, первый, второй, третий резисторы, второй, третий токоограничивающие резисторы, второй, третий симисторы, первый, второй, третий, четвертый, пятый развязывающие диоды, выход вторичного источника питания подключен ко входу первой зарядной цепи, выход которой последовательно через первый истоковый повторитель, первый пороговый усилитель, первый развязывающий диод подключен к управляющему электроду первого симистора, второй выход первого порогового усилителя последовательно через второй развязывающий диод, вторую зарядную цепь, второй истоковый повторитель, второй пороговый усилитель, третий развязывающий диод подключен к управляющему электроду второго симистора, второй выход второго порогового усилителя последовательно через четвертый развязывающий диод, третью зарядную цепь, третий истоковый повторитель, третий пороговый усилитель, пятый развязывающий диод подключен к управляющему электроду третьего симистора, первый, второй, третий резисторы
подключены между управляющими электродами и входами первого, второго, третьего симисторов соответственно, выход первого симистора подключен ко входу второго симистора, выход которого подключен ко входу третьего симистора, выход которого подключен ко второму входу нагрузки.
Суть полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. показана структурная схема предложенного устройства питания нагрузки.
Предложенное устройство содержит первый токоограничивающий резистор 1, первый симистор 2, вторичный источник питания 3, предохранитель 4, коммутационное устройство 5, нагрузку 6, первую 7, вторую 13, третью 21 зарядные цепи, первый 8, второй 14, третий 22 истоковые повторители, первый 9, второй 15, третий 23 пороговые усилители, первый 11, второй 17, третий 25 резисторы, второй 19, третий 27 токоограничивающие резисторы, второй 18, третий 26 симисторы, первый 10, второй 12, третий 16, четвертый 20, пятый 24 развязывающие диоды, выход вторичного источника питания 3 подключен ко входу первой зарядной цепи 7, выход которой последовательно через первый истоковый повторитель 8, первый пороговый усилитель 9, первый развязывающий диод 10 подключен к управляющему электроду первого симистора 2, второй выход первого порогового усилителя 9 последовательно подключен через второй развязывающий диод 12, вторую зарядную цепь 13, второй истоковый повторитель 14, второй пороговый усилитель 15, третий развязывающий диод 16 к управляющему электроду второго симистора 18, второй выход второго порогового усилителя 15 последовательно подключен через четвертый развязывающий диод 20, третью зарядную цепь 21, третий истоковый повторитель 22, третий пороговый усилитель 23, пятый развязывающий диод 24 к управляющему электроду третьего симистора 26, первый 11, второй 17, третий 25 резисторы подключены между управляющими электродами и входами первого 2, второго 18, третьего 26 симисторов соответственно, выход первого симистора 2 подключен ко входу второго симистора 18, выход которого подключен ко входу третьего симистора 26, выход которого подключен ко второму входу нагрузки.
Гальванически развязанное от питающей сети выходное напряжение вторичного источника питания 3 подключено для питания к первому 8, второму 14, третьему 22 истоковым повторителям, к первому 9, второму 15, третьему 23 пороговым усилителям, зарядные цепи 7, 13, 21, истоковые повторители 8, 14, 22, пороговые усилители 9, 15, 23 источник питания 3 соединены по общему проводу между собой и со входом первого симистора.
Устройство питания нагрузки работает следующим образом.
После включения коммутационного устройства 5 напряжение переменного тока поступает через токоограничивающие резисторы 1, 19, 27 к нагрузке 1, в первый момент включения напряжения на ней минимально, что соответствует и минимальному значению тока. Одновременно напряжение переменного тока поступает на вход вторичного источника питания 3, с выхода которого напряжение постоянного тока поступает на вход первой зарядной цепи 7, на выходе которой напряжение начинает плавно увеличиваться и поступает на вход первого истокового повторителя 8, с выхода которого напряжение поступает на вход первого порогового усилителя 9. Назначение истокового повторителя - согласование высокого выходного напряжения сопротивления зарядной цепи 7 со сравнительно низким входным сопротивлением порогового усилителя 9.
Пороговый усилитель 9 не срабатывает, пока входное напряжение не достигнет уровня срабатывания. В момент времени, когда входное напряжение несколько превысит напряжение срабатывания порогового усилителя, срабатывает пороговый усилитель 9 и с первого выхода его через первый развязывающий диод 10 в цепь управляющего электрода первого симистора 2 пойдет ток срабатывания, первый симистор срабатывает, зашунтировав собой первый токоограничивающий резистор 1. Напряжение на нагрузке 6 повысится, возрастает и ток нагрузки. С этого момента напряжение со второго выхода первого порогового усилителя 9 через второй развязывающий диод 12 поступает на вход второй зарядной цепи 13, напряжение на выходе которой начинает плавно увеличиваться и поступает через второй истоковый повторитель 14 на вход второго порогового усилителя 15, по достижению напряжения
срабатывания которого поступает ток срабатывания через третий развязывающий диод 16 в цепь управляющего электрода второго симистора 18, который срабатывает, шунтируя второй токоограничивающий резистор 19. Напряжение на нагрузке 6 поднимается еще раз после срабатывания второй ступени ограничения, увеличивается и ток нагрузки 6. Напряжение со второго выхода порогового усилителя 15 через четвертый развязывающий диод 20 поступает на вход третьей зарядной цепи, аналогично формируется ток срабатывания третьего симистора 26, который срабатывает, шунтируя собой третий токоограничивающий резистор 27, после чего нагрузка 6 выходит на номинальный режим питания. Развязывающие диоды работают следующим образом. Пока не сработала ни одна ступень, напряжение положительной полярности присутствует на первых выходах пороговых усилителей 9, 15, 23, положительное напряжение не попадает на вход зарядных цепей 13 и 21, так как развязывающие диоды 12 и 20 заперты. Как только срабатывает первая ступень, отрицательное напряжение поступает на вход второй зарядной цепи 13, так как диод 12 открывается, обеспечивая срабатывание второго симистора. Аналогично работают четвертый и пятый развязывающие диоды.
В каждой ступени ограничения тока время выдержки может быть разным в зависимости от конкретных требований к нагрузке и определяется параметрами зарядных цепей. Количество ступеней ограничения тока также может изменяться и может достигать пяти ступеней.
Таким образом, предлагаемое устройство питания обеспечивает постепенное увеличение тока нагрузки в момент включения, что расширяет функциональные возможности и повышает надежность работы нагрузки.
Устройство питания нагрузки, содержащее первый токоограничивающий резистор, первый симистор, вторичный источник питания, предохранитель, коммутационное устройство, нагрузку, первый выход коммутационного устройства через предохранитель подключен к первому входу вторичного источника питания и первому токоограничивающему резистору, параллельно которому подключен первый симистор, второй выход коммутационного устройства подключен ко второму входу вторичного источника питания и к первому входу нагрузки, к первому и второму входам коммутационного устройства подключено напряжение переменного тока, отличающееся тем, что в него введены первая, вторая, третья зарядные цепи, первый второй, третий истоковые повторители, первый, второй, третий пороговые усилители, первый, второй, третий резисторы, второй, третий токоограничивающие резисторы, второй, третий симисторы, первый, второй, третий, четвертый, пятый развязывающие диоды, выход вторичного источника питания подключен ко входу первой зарядной цепи, выход которого последовательно через первый истоковый повторитель, первый пороговый усилитель, первый развязывающий диод подключен к управляющему электроду первого симистора, второй выход первого порогового усилителя последовательно через второй развязывающий диод, вторую зарядную цепь, второй истоковый повторитель, второй пороговый усилитель, третий развязывающий диод подключен к управляющему электроду второго симистора, второй выход второго порогового усилителя последовательно через четвертый развязывающий диод, третью зарядную цепь, третий истоковый повторитель, третий пороговый усилитель, пятый развязывающий диод подключен к управляющему электроду третьего симистора, первый, второй, третий резисторы подключены между управляющими электродами и входами первого, второго, третьего симисторов соответственно, выход первого симистора подключен ко входу второго симистора, выход которого подключен ко входу третьего симистора, выход которого подключен ко второму входу нагрузки.
