Электронный коммутатор

 

ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР, содержащий дросс.ель и силовой тиристор, соединенные последовательно с нагрузкой , трансформатор сброса энергии с первичной и вторичной обмотками, узел принудительного запирания, вьтолненный в виде тиристорного моста, у которого диагональ постоянного тока подключена между общей шиной и точкой соединения дросселя и сидового тиристора , а в диагональ переменного тока включен конденсатор, и первый диод в цепи первичной обмотки трансформа . J -fi , --/VVN - + нн 5 i 3Z 2 )3«А11 I 13 i V. « : ТБ,; ssMHOTEi;: тора сброса энергии, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и массы, в него введен второй диод и двухполупериодный выпрямитель , а первичная обмотка трансформатора сброса энергии разделена на две полуобмотки, которые включены согласно в диагональ переменного тока тиристорного моста последовательно с включенньм между ними конденсатором , при этом первая обкладка конденсатора через первый диод подключена к шине питания, вторая обкладка через второй диод - к той же шине питания , а вторичная обмотка трансфорс: матора сброса энергии подключена через двухполупериодный выпрямитель к W шине питания и общей шине. ff т I- sr

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 03 К 17/56

ВЙС6НВЮя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 28677 73/18-21 (22) 10.01.80 (46) 07.04.88. Бюл. Р 13 (72) Л.П. Иванов и Ю.А, Ганшин (53) 621.314.14(088.8) (54) (57) ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМИУТАТОР, содержащий дроссель и силовой тиристор, соединенные последовательно с нагрузкой, трансформатор сброса энергии с первичной и вторичной обмотками, узел принудительного запирания, выполненный в виде тиристорного моста, у которого диагональ постоянного тока подключена между общей шиной и точкой соединения дросселя и сипового тиристора,. а в диагональ переменного тока включен конденсатор, и первый диод в цепи первичной обмотки трансформа„„SU, 3 036229 А тора сброса энергии, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и массы, в него введен второй диод и двухполупериодный Bbl прямитель, а первичная обмотка трансформатора сброса энергии разделена на две полуобмотки, которые включены согласно 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 обкладка через второй диод — к той же шине питания, а вторичная обмотка трансформатора сброса энергии подключена через двухполупериодный выпрямитель к шине питания и общей шине.

1036229

)JIpKTpoHHbM коммутатор относится к сильноточным устройствам импульсной техники и, в частности, может быть использован в модуляторах импуль сных ламп накачки лазеров °

Известен электронный коммутатор, содержащий силовой тиристор и дроссель, соединенные последовательно с нагрузкой, узел запирания, состоящий и из конденсатора и вспомогательных тиристоров, а также узел сброса избыточной энергии.

В процессе работы этого коммутатора в реактивных элементах схемы (дрос-5 селях и конденсаторах) накапливается энергия, избыточная по сравнению с той, которая необходима для надежного запирания силового тиристора. Причиной накопления избыточной энергии яв- 0 ляется ток, остающийся в дросселе после отключения нагрузки силовым тиристором. Этот ток принимает еще большие значения в процессе работы узла запирания из-за колебательной пере- 25 зарядки конденсатора через дроссель и источник питания. Если сброс избыточной энергии не предусмотрен, то конденсатор заряжается выше допусти- мых значений. Это приводит к увеличе. 3О нию массы и габаритов составных элементов устройства, так как возрастает их установленная мощность.

Известен также электронный коммутатор, содержащий дроссель и силовой тиристор, соединенные последовательно с нагрузкой, трансформатор сброса энергии с первичной и вторичной обмотками, узел принудительного запирания Выполненный В Виде тиристОрнОгО 4g моста, у которого диагональ постоянного тока подключена между общей ши ной и точкой соединения дросселя и силового тиристора, а в диагональ пе" ременного тока включен конденсатор, 45 и 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 массы трансформатора сброса.

Поставленная цель достигается тем, что в электронный коммутатор, содержащий дроссель и силовой тиристор, соединенные последовательно с нагрузкой, трансформатор сброса энергии с первичной и вторичной обмотками, узел принудительного запирания, выполненный в виде тиристорного моста, у ко" торого диагональ постоянного тока подключена между общей шиной и точкой соединения дросселя и силового тиристора, а в диагональ переменного тока включен конденсатор, и первый диод в цепи первичной обмотки трансформатора сброса энергии, введен второй диод и двухполупериодный выпрямитель, а первичная обмотка трансформатора сброса энергии разделена на две полуобмотки, которые включены согласно 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 обкладка через второй диод к той же шине питания, а вторичная обмотка трансформатора сброса энергии подключена через двухполупериодный выпрямитель к шине питания и общей шине.

На чертеже представлена электрическая схема электронного коммутатора.

Электронный коммутатор содержит силовой тиристор 1, с помощью которого нагрузка 2 через дроссель 3 подключается к источнику питания (Е„).

Для закрывания силового тиристора 1 служит узел принудительного запирания, выполненный в виде моста на тиристорах 4 . — 7 и конденсаторе 8.

Сброс избыточной энергии осуществляется трансформатором 9, у которого части первичной обмотки через диоды

f0 11 подключены к дросселю 3, а вторичная обмотка через двухполупериодный выпрямитель 12 подключена к входным зажимам.

Электронный коммутатор работает следУющим образом. В исходном состоянии все тиристоры и диоды закрыты, конденсатор 8 заряжен до напряжения

= Е > с пблярностью, показанной на чертеже знаками "+" и

При подаче управляющего сигнала на 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.

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 2р пересчете к первичной обмотке, оказывается, что трансформатор 9 имеет незначительное сопротивление, а падение напряжения на его первичной обмотке 25

Еп к где К вЂ” коэффициент трансформации трансформатора 9. Полярность напряжения, приложенного к каждой части пер- Зц вичной обмотки трансформатора 9„ показана на чертеже знаками "+" и

С этого момента начинается передача энергии в источник питания через трансформатор 9 и двухполупериодный вы35 прямитель 12.

Поскольку к силовому тиристору 1 прикладывается запирающее напряжение (плюс на катоде), он закрывается.

Конденсатор 8 разряжается до нуля и 4О далее стремится перезарядиться до напряжения, более высокого, чем перво.начальное U, за счет энергии, запасенной в дросселе 3 при протекании .через него тока нагрузки. Однако в 45 момент достижения напряжения на конденсаторе величины U = 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

4

10 — левая (по схеме) часть первичной обмотки трансформатора 9 — тиристор

4 — дроссель. Процесс сброса энергии продолжается, напряжение на дроссел» ограничивается на уровне, равном падению напряжения на левой части первичной обмотки трансформатора 9. Это напряжение меньше напряжения 0, так как в это время в процессе сброса энергии не участвует правая часть первичной обмотки трансформатора 9..Процесс сброса заканчивается при уменьшении тока дросселя 3 до нуля.

Следующий такт работы устройства начинается при подаче управляющего сигнала на силовой тиристор 1. Процессы в схеме повторяются аналогично рассмотренным с той лишь разницей, что конденсатор 8 s исходном состоянии заряжен до напряжения U = E с полярностью, указанной на чертеже знаками "+ и "-" (в скобках), а вместо тиристоров 4, 5 включаются тиристоры 6, 7. Направление тока в конденсаторе 8 и полярности падений напряжения на частях первичной обмотки трансформатора 9 (показанные на чертеже знаками "+" и "-" в скобках) противоположны существовавшим в предыдущем такте работы коммутатора.

В коммутаторе полярность напряжения, приложенного к первичной обмотке трансформатора 9, поочередно от такта к такту изменяется, что обуславливает знакопеременное перемагничивание магнитопровода трансформатора сброса и, следовательно, его минимально возможные габариты и массу.

Каждый из диодов 10 11 первичной цепи сброса работает через такт работы устройства и имеет вдвое меньшую установленную мощность rro сравнению с установленной мощностью диода первичной цепи сброса в известном устройстве. Поэтому наличие двух диодов не увеличивает габариты и массу известного устройства. установленная мощность диодов вторичной цепи сброса намного меньше установленной мощности диодов,первичной цепи сброса, так как величина тока во вторичной цепи сброса в К раз меньше величины тока первичной цепи сброса при равенстве напряжений в этих двух цепях. Поэтому наличие даже мостового двухполупериодного выпрямителя 12 увеличивает габариты и массу устройства весьма незначительТехред M.Äèäéê

Редактор Н. Сильнягина

Корректор д. Патай

Заказ 3366

Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5!

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4

5 1036229 6 но, а использование двухполупериод- не увеличивает габариты и массу устного выпрямителя со средней точкой ройства вообще.