КОММУТАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к системам железнодорожной автоматики, в частности, к средствам числового кодирования рельсовых цепей.
Известен коммутатор резонансной цепи переменного тока (SU №422103, H03k 17/56; H01h 47/00, опубл. 30.03.74, бюл. №12), выполненный на диодах и тиристорах и управляемый от внешнего источника питания, гальванически связанного с источником питания коммутируемой цепи.
Недостатком этого коммутатора является низкая надежность, обусловленная многоэлементностью, наличием гальванической связи двух источников, отсутствием защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений.
Известен коммутатор переменного тока (RU №25306, B61L 23/16; H03K 17/56, опубл. 27.09.2002 г., бюл. №27), который выполнен на диодах, тиристорах и пороговом элементе и управляется энергией источника питания коммутируемой цепи путем замыкания и размыкания входной цепи коммутатора. В этом коммутаторе оптимизировано число элементов, нет необходимости во внешнем источнике питания для цепи управления, введен пороговый элемент для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений в виде варистора.
Недостатком такого технического решения является существенный дрейф порогового уровня варистора в пределах ±20% в течение 10000 ч или 1,14 года (Варисторы постоянные СН2-1. Технические условия ОЖО. 468. 171 ТУ). Последнее означает, что если в начале эксплуатации пороговое значение напряжения варистора было, например, 430 В, то спустя примерно год оно может снизиться до 344 В. Это приводит к тому, что амплитудное: напряжение, подаваемое на коммутатор в рабочем режиме, может превысить значение 344 В (согласно справочника «Рельсовые цепи магистральных железных дорог: Справочник/В.С.Аркатов, Н.Ф.Котляренко, А.И.Баженов, Т.Л.Лебедева; под ред. В.С.Аркатова. - М.: Транспорт, 1982. - С.200» при длине рельсовой цепи от 2250 м до 2500 м, удельном сопротивлении балласта 1 Ом·км и расчетном колебании питающего напряжения ±10% амплитуда коммутируемого напряжения составляет ). В этом случае коммутатор начинает включаться не по цепи управления, а под воздействием питающего напряжения, посылая в рельсовую цепь непрерывное напряжение вместо кодовых сигналов.
Известен коммутатор переменного тока (RU №67535, B61L 23/16; H03K 17/56, опубл. 27.10.2007 г., бюл. №30), который выполнен на диодах и тиристорах и управляется энергией источника питания коммутируемой цепи путем замыкания и размыкания входной цепи коммутатора.
Недостатком этого коммутатора переменного тока является пониженная надежность, обусловленная многоэлементностью управляющей его части: 8 TVS-диодов включено в управляющих цепях тиристоров.
Данный коммутатор переменного тока принят за прототип.
Задача полезной модели - повышение надежности коммутатора переменного тока.
Поставленная задача решается тем, что в коммутаторе переменного тока, содержащем тиристоры, силовые и вспомогательные диоды и пороговый блок, выполненный в виде цепи из последовательно соединенных диодов с пороговыми свойствами, при этом анод первого силового диода является первым выходом коммутатора, анод второго силового диода является вторым выходом коммутатора, аноды тиристоров, катоды силовых диодов и катод первого диода порогового блока соединены между собой и являются первым управляющим входом коммутатора, а анод последнего диода порогового блока является вторым управляющим входом коммутатора, анод первого вспомогательного диода соединен с катодом первого тиристора, анод второго вспомогательного диода соединен с катодом второго тиристора, катод первого вспомогательного диода соединен с анодом первого силового диода, катод второго вспомогательного диода соединен с анодом второго силового диода, а анод последнего диода порогового блока подключен к управляющим электродам тиристоров.
На чертеже представлена схема коммутатора переменного тока.
Коммутатор состоит из тиристоров 1, 2, силовых диодов 3, 4, порогового блока 5, выполненного в виде цепи из последовательно соединенных диодов с пороговыми свойствами, например, TVS-диодов или стабилитронов, вспомогательных диодов 6, 7, клеммы 8 первого выхода коммутатора, клеммы 9 второго выхода коммутатора, клеммы 10 первого входа коммутатора и клеммы 11 второго входа коммутатора, при этом анод силового диода 3 подключен к клемме 8 первого выхода коммутатора, анод силового диода 4 подключен к клемме 9 второго выхода коммутатора, аноды тиристоров 1, 2, катоды силовых диодов 3, 4 и катод первого диода порогового блока 5 соединены между собой и подключены к клемме 10 первого управляющего входа коммутатора, а анод последнего диода порогового блока 5 подключен к клемме 11 второго управляющего входа коммутатора; анод вспомогательного диода 6 соединен с катодом тиристора 1, анод вспомогательного диода 7 соединен с катодом тиристора 2, катод вспомогательного диода 6 соединен с анодом силового диода 3, катод вспомогательного диода 7 соединен с анодом силового диода 4, а анод последнего диода порогового блока 5 подключен к управляющим электродам тиристоров 1, 2. Вспомогательные диоды 6 и 7, включенные последовательно с тиристорами 1 и 2, выполняют функцию развязки цепей управления тиристорами 1, 2. Они унифицированы по параметрам с силовыми диодами 3, 4.
Коммутатор переменного тока работает следующим образом.
Управление коммутатором осуществляется путем замыкания и размыкания цепи между клеммами 10 и 11. Эту функцию в системах железнодорожной автоматики выполняет кодовый путевой трансмиттер. При замыкании цепи между клеммами 10 и 11 энергией источника питания коммутируемой цепи поочередно включаются тиристоры 1 или 2 в зависимости от мгновенной полярности переменного тока. При этом по цепи между клеммами 8, 9 выходов коммутатора протекает переменный ток, определяемый величиной коммутируемой нагрузки и по времени ограничиваемый продолжительностью замкнутого состояния цепи управления.
Полупроводниковые приборы коммутатора защищены от повреждений грозовыми и коммутационными перенапряжениями, поступающими с выходных клемм 8 и 9, с помощью порогового блока 5, построенного, например, на TVS - диодах, стабилитронах или других элементах, обладающих пороговыми свойствами по напряжению. Через пороговый блок 5 избыток грозового или коммутационного перенапряжения поступает на управляющий электрод соответствующего тиристора 1 или 2 и включает его. В результате защищаемый диод 3 или 4 шунтируется тиристором 1 или 2.
Благодаря тому, что число элементов в предлагаемом коммутаторе переменного тока меньше по сравнению с прототипом и аналогами, он обладает более высокой надежностью.