Коммутирующие устройства

Входной блок ВБ отличается принципиально в ЗУ с первичным питанием постоянным и переменным током. В ЗУ с питанием постоянным током входной блок представляет собой инвертор, преобразующий постоянный ток первичной системы электропитания в однофазный или трехфазный переменный ток повышенной частоты (400—5000 Гц), который далее через повышающий трансформатор и выпрямитель преобразуется в постоянный ток повышенного напряжения для заряда ЕН. Простейшая схема однофазного транзисторного инвертора представлена на 3.16, а. Транзисторы VT1 и VT2, поочередно включаемые и выключаемые, работают в ключевом режиме, что снижает динамические потери мощности. На обмотках трансформатора создается напряжение переменного тока прямоугольной формы. Использование в качестве ключей тиристоров требует применения коммутирующих конденсаторов ( 3.16, б). Для обеспечения устойчивой работы инвертора в режиме «заряд—разряд» на его вход включают дроссель ?др. По схеме включения коммутирующих конденсаторов инверторы делятся на параллельные (коммутирующий конденсатор Ск2 включен параллельно первичной обмотке трансформатора Т, конденсатор CKi отсутствует), последовательные (Ск1 включен последовательно, Ск2 отсутствует) и последовательно-параллельные (включены в схему Ск1 и Ск2). Параллельные инверторы перестают коммутировать, т. е. «опрокидываются» в режимах, близких к короткому замыканию, а последовательные — в режимах, близких к холостому ходу. Поскольку заряд ЕН начинается с режима, близкого к короткому замыканию (мс„~0), а заканчиваться может при

э. д. с. в правой половине первичной обмотки и во вторичной- обмотке. При этом коммутирующий конденсатор Ск оказывается под удвоенным напряжением источника питания Е, до которого он заряжается. Полярность напряжения на нем указана без скобок. Следующий запускающий импульс ивх2 включает тиристор 7Т2. Появившийся при включении тиристора 7Т2 нарастающий ток в правой половине первичной обмотки трансформатора создает соответствующие э. д. с. в первичной и вторичной обмотках трансформатора, но другого направления. Конденсатор Ск через открытый тиристор ТРч оказывается подключенным к тиристору

Типовые автономные инверторы. Инвертор тока. Рассмотрим принцип работы однофазного автономного инвертора тока с выводом нулевой точки ( 11.10, а). Это параллельный инвертор тока, поскольку коммутирующий конденсатор С„ включен параллельно нагрузке. Нагрузкой инвертора служит трансформатор ТР, во вторичную обмотку которого включена внешняя нагрузка ZH. Временные диаграммы напряжений и токов инвертора при условии активной нагрузки (ZH = R«) и L -> оо показаны на 11.10, б.

Пусть в начальный момент оба тиристора заперты, коммутирующий конденсатор не заряжен и во входной цепи ток / = 0. Для поочередного отпирания тиристоров

и нагрузку протекает почти неизменный ток. При этом коммутирующий конденсатор заряжается с полярностью, указанной на 11.13, а. При включении тиристоров ТР3 и TP^ тиристоры ТР\ и ТРч запираются напряжением конденсатора Ск. Происходит перезаряд конденсатора до напряжения противоположной полярности, что используется в последующем цикле коммутации. Импульсы тока в нагрузке имеют форму, близкую к прямоугольной. Форма напряжения на нагрузке сильно зависит от характера сопротивления ZH и величины емкости Ск. Отсекающие диоды Д\ — Д4 выполняют ту же функцию, что и в схеме 11.12, а.

В рассматриваемой схеме коммутирующий конденсатор включен параллельно нагрузке только в момент его перезаряда. На частотах выше 400 Гц влияние отсекающих диодов уменьшается, так как время перезаряда конденсаторов становится сравнимым с периодом переменного напряжения на выходе инвертора. Кроме того, коммутирующий дроссель LK по окончании коммутации тока оказывается закороченным через тиристоры. Так, при передаче тока, например, с тиристоров ТР\ и ТР% на тиристоры ТРз и 1Р\ верхний коммутирующий дроссель закорачивается через тиристор ТР3 и диод Дз, а нижний — через тиристор ГР4 и диод Д$. В случае идеальных тиристоров инвертор может опрокинуться. Для улучшения работы на повышенных частотах в инвертор вводят дополнительные цепи, предотвращающие накопление энергии в индуктивных элементах.

т. е. шо = 2ш. Временные диаграммы напряжений и токов для этого режима приведены на 11.15, б. В момент времени t\ управляющие импульсы открывают тиристоры ТР\ и ТР2. При этом коммутирующий конденсатор Ск заряжается от источника питания Е через дроссель LK и нагрузку ZH. В момент времени /2 ток с тиристоров ТР\ и ТР^ переходит на обратные диоды Д\ и Д^. Коммутирующий конденсатор начинает разряжаться через диоды на источник питания и нагрузку. Разряд протекает до тех пор, пока ток диодов не станет равным нулю. Таким образом, в интервале времени /2 — h hpt = h-p,— О и /Д = 1Д, > 0 ( 11.15, б). При то > 2ш полувол«а тока через диоды, следующая за полуволной тока через тиристоры, успевает до момента отпирания тиристоров ТР3, ТР^ (один период вынужденных колебаний соответствует двум периодам собственных колебаний с некоторым запасом) снизиться до нуля. Заметим, что в режиме прерывистого тока тиристоры и диоды пропускают ток в течение равных интервалов времени.

Схема, изображенная на 7.33, б, используется при широтно-импульсном и комбинированном регулировании. В рассматриваемой схеме импульсный прерыватель имеет два тиристора: главный 71 и вспомогательный 72. Главный тиристор 71 запирается коммутирующим конденсатором С„, подключаемым к тиристору 71 в требуемые моменты времени вспомогательным тиристором 72. После запирания тиристора 71 коммутирующий конденсатор заряжается от источника питания через тиристор 72 и якорь двигателя, а после повторного открытия главного тиристора 71 перезаряжается через цепочку, содержащую индуктивность L\ и диод Д\, и приобретает полярность, требуемую для последующего запирания тиристора 71.

При этом левая половина.первичной обмотки трансформатора Т оказывается подключенной к источнику питания и на вторичной обмотке индуцируется э. д. с. в полярности: плюс на правом конце обмотки, минус — на левом. Коммутирующий конденсатор Ск заряжается (минус на аноде левого фототиристора, плюс на аноде правого) до напряжения источника питания (за вычетом падения напряжения на левом фототиристоре),

Если подать импульс запуска Ф3 (см. 56, б) на фототиристор VS2 (см. 56, а), то он включается и коммутирующий конденсатор оказывается подключенным к аноду—катоду фототиристора VS1. При этом отрицательно заряженная пластина конденсатора оказывается соединенной с анодом, положительная (через фототиристор VS2) — с катодом, вследствие чего фототиристор VS1 запирается, а фототиристор VS2 остается во включенном состоянии. Конденсатор Ск перезаряжается: минус оказывается на аноде правого (включенного) фототиристора VS2, плюс — на аноде левого VS1 (запертого), вследствие чего при подаче нового

На 4.6, г показана схема тиристорного ключа. Роль ключа выполняет тиристор VI, шунтирующий резистор 7?до5 при подаче на него управляющего импульса. Выключается тиристор VI с помощью вспомогательного тиристора V2, подключающего к тиристору VI коммутирующий конденсатор Ск, предварительно заряженный через тиристор V4 и резистор Rn от маломощного источника 1/п. Выключение тиристора V2 происходит по окончании перезаряда конденсатора Ск от напряжения цепи якоря (падение напряжения на /?доб при включенном тиристоре VI). При очередном включении тиристора VI обратный колебательный перезаряд конденсатора Ск осуществляется через VI, диод V3 и реактор LK. Более подробные сведения об этом способе регулирования можно найти в [19].

Наиболее широко используемой группой электромагнитных механизмов являются коммутирующие устройства, предназначенные для различных переключений в слаботочных (реле) и в сильноточных (контакторы, пускатели) цепях. При этом механическое устройство, приводимое в движение электромагнитом (группа контактов), представляет собой неотъемлемую часть электромагнитного механизма, поведение и надежность которой во многом определяют его условия эксплуатации и надежность работы.

3. Коммутирующие устройства, используемые при временнбм разделении каналов. К коммутаторам ИИС предъявляется ряд требований,

3. Коммутирующие устройства, используемые при временнбм разделении каналов. К коммутаторам ИИС предъявляется ряд требований,

Используют и другой тип инвертора — инвертор тока, в котором не может возникать больших пиков токов, а коммутирующие устройства существенно упрощаются ( 6.8, б). На входе такого инвертора включают мощный реактор Lex> вследствие чего ток в нем практически неизменен и равен току нагрузки (i=IH). При включенном состоянии тиристоров 77 и Т4 ток в нагрузке проходит от начала фазы к концу, а коммутирующий конденсатор Ск заряжается с полярностью, показанной на схеме. Когда нужно изменить направление тока в нагрузке, подают отпирающие импульсы управления на тиристоры Т2 и ТЗ. При этом разрядный ток коммутирующего конденсатора ускоряет включение тиристоров Т2 и ТЗ и способствует выключению тиристоров 77 и Т4. Затем конденсатор перезаряжается, изменяя свою полярность, и оказывается подготовленным к следующему циклу изменения тока'

КОММУТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА АППАРАТОВ

34. Дегтярь В. Г., Нестеров Г. Г. Контактные коммутирующие устройства электрических аппаратов низкого напряжения/ ВИНИТИ АН СССР. Сер. Электрические аппараты. Итоги науки и техники.— 1980.

Глава 6. Коммутирующие устройства аппаратов....... 236

Блоки /, каналы связи (блоков //, IV, VI), унифицирующие устройства, блоки ///, IIIA, показывающие И регистрирующие устройства, Измерительные коммутирующие устройства в блоках //, IV, VIII являются типичными устройствами ИИТ. 18

комплекс средств централизованного контроля, включающий коммутаторы унифицированных сигналов и сигналов низкого уровня, нормирующие усилители сигналов низкого уровня, линеаризаторы сигналов датчиков, устройства сравнения и сигнализации, АЦП, устройства цифровой памяти, коммутирующие устройства вызывного контроля, устройства представления информации (цифровые табло, мнемосхемы, электронно-лучевые трубки), устройства управления и питания и т. д.;

12-2. Долгов В. А., Гонестас Э. Ю. Коммутирующие устройства автоматических систем контроля. М.„ «.Энергия»,''1969.

Коммутирующее устройство принимает аналоговые электрические сигналы от нескольких источников сигналов и передает их последовательно на средства измерения. Входные коммутирующие устройства характеризуются числом входных и выходных каналов, быстродействием переходным сопротивлением, его нестабильностью и наличием термо-ЭДС, входным сопротивлением, полосой пропускания, надежностью. Погрешность, вносимая коммутатором, 354