ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ

Полезная модель относится к электротехнике и автоматике и, в частности, к электронным коммутаторам.
Известен транзисторный ключ, описанный в патенте №2023344 «Силовой транзисторный ключ» по классу Н 03 К 17/00, заявленном 16.07.1991 г., и опубликованном 15.11.1994 г.
Известный ключ содержит силовой транзистор, коллектор которого присоединен к первой шине питания, а эмиттер через датчик тока - ко второму, и через диод к базе управляющего транзистора, коллектором подключенного к базе силового транзистора, а эмиттером - к второму выводу питания, при этом база управляющего транзистора через конденсатор и резистор, зашунтированный диодом, подключена к коллектору силового транзистора.
Недостатками данного ключа являются неэкономичность, обусловленная большой длиной соединительных проводов и, как следствие, большими потерями в них, связанная с этим низкая надежность, а также ограниченная область применения по коммутируемой мощности.
Наиболее близким к заявляемому является транзисторный ключ, описанный в авторском свидетельстве №1458970 «Транзисторный ключ» по классу Н 03 К 17/60, заявленном 14.08.1985 г., опубликованном 15.02.1989 г.
Данный ключ содержит силовой транзистор, дополнительный источник питания и схему управления, состоящую из диода, конденсатора, резистора и управляющего транзистора, коллектор которого является одним из выходов схемы управления, подключенным к базе силового транзистора.
Недостатком описанного выше ключа является недостаточная экономичность, обусловленная большой длиной соединительных проводов и отсутствием конденсатора в силовой цепи, что приводит к большим броскам пускового тока при работе такого ключа в схемах с большими индуктивными нагрузками, например, электроприводов постоянного тока, и, как следствие, - значительным динамическим потерям в элементах схемы и необходимости применения транзисторов и других составляющих схемы большего номинала, а значит и более дорогих. Кроме того, перегрев из-за значительных потерь в элементах схемы приводит к выходу из строя элементов схемы и низкой надежности работы известного ключа.
Таким образом, известный транзисторный ключ является недостаточно надежным и экономичным.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы и экономичности транзисторного ключа.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является минимизация длины соединительных проводов.
Указанная задача достигается тем, что в транзисторном ключе, содержащем транзистор, подключенный последовательно с силовой нагрузкой к шинам источника питания, и схему управления, соединенную с базой транзистора и с дополнительным источником питания, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, в силовую цепь введены полипропиленовый конденсатор, подсоединенный к шинам источника питания, и диод, подключенный параллельно нагрузке, при этом коллектор транзистора соединен с шиной источника питания, а эмиттер - с нагрузкой и катодом диода, и схема управления состоит из последовательно соединенных задающего потенциометра, подключенного к дополнительному источнику питания, системы автоматического управления и блока управления, выход которого соединен с базой транзистора.
Введение в силовую цепь транзисторного ключа полипропиленового конденсатора, диода и схемы управления, состоящей из задающего потенциометра, системы автоматического управления и блока управления, соединенных описанным выше образом дает возможность минимизировать длину соединительных проводов и уменьшить тем самым их собственную индуктивность, и, как следствие, пиковые коммутационные токи при коммутации нагрузок с большой индуктивностью, например, приводов электродвигателей, что в свою очередь, позволяет уменьшить номинал, а значит и габариты основных элементов схемы. В результате транзисторный ключ становится более экономичным, а его работа более надежной.
Заявляемый транзисторный ключ обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что в силовую цепь транзисторного ключа введены полипропиленовый конденсатор, подсоединенный к шинам источника питания, и диод, подключенный параллельно нагрузке, при этом коллектор транзистора соединен с шиной источника питания, а эмиттер - с нагрузкой и катодом диода, и схема управления состоит из последовательно соединенных задающего потенциометра, подключенного к дополнительному источнику питания, системы автоматического управления и блока управления, выход которого соединен с базой транзистора.
Заявляемый транзисторный ключ может найти широкое применение в электротехнике и автоматике, в частности, в электронных коммутаторах, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где представлена схема транзисторного ключа.
Транзисторный ключ, представленный на чертеже, содержит транзистор 1, подключенный последовательно с силовой нагрузкой, в качестве которой служит электродвигатель 2, к шинам источника питания (на чертеже
не показан), параллельно которым подсоединен полипропиленовый конденсатор 3.
С эмиттером транзистора 1 соединен катод диода 4, подключенного параллельно электродвигателю 2. С базой транзистора 1 соединена схема управления 5, состоящая из последовательно соединенных задающего потенциометра 6, подключенного к дополнительному источнику питания (на чертеже не показан), системы автоматического управления 7 и блока управления 8, выход которого соединен с базой транзистора 1.
Транзистор 1 выполнен в виде IGВТ-транзистора.
Система автоматического управления 7 - в виде схемы УБСР-АИ (унифицированная блочная система регулирования аналогово-интегральная), выпускаемой Харьковским электромеханическим заводом.
Блок управления 8 выполнен на схеме SKHI-22.
Выполнение остальных частей транзисторного ключа является традиционным и используются все части по прямому назначению.
Работа транзисторного ключа осуществляется следующим образом.
В исходном состоянии движок задающего потенциометра 6 находится в нулевом положении и электродвигатель 2 не крутится.
Оператор перемещает движок задающего потенциометра 6 в первое положение, при этом на входе системы автоматического управления 7 появляется разрешающий сигнал и с ее выхода серия широтно-модулированных импульсов поступает на вход блока управления 8.
Блок управления 8 начинает генерировать последовательность импульсов определенной скважности, поступающих на базу транзистора 1. Фронт каждого импульса открывает транзистор 1, разрешая протекание тока от источника питания через электродвигатель 2, а срез каждого импульса закрывает транзистор 1, прерывая протекание тока через электродвигатель 2. При коммутации транзистора 1 полипропиленовый конденсатор 3 за счет хороших частотных характеристик оперативно разряжается
через транзистор 1 и электродвигатель 2, уменьшая паразитные индуктивности схемы и, ограничивая, тем самым, величину пиковых коммутационных токов.
При дальнейшем перемещении оператором движка задающего потенциометра 6 длительность импульсов на выходе блока управления 8 возрастает и электродвигатель 2 разгоняется все сильнее до требуемой скорости вращения.
При необходимости торможения оператор начинает перемещать движок задающего потенциометра 6 в обратном направлении, при этом длительность импульсов на выходе блока управления 8 уменьшается, периоды включенного состояния транзистора 1 уменьшаются, а периоды выключенного - возрастают. Электродвигатель 2 начинает затормаживаться и в период отключения транзистора 1 ток протекает по цепи электродвигатель 2 - диод 4, еще более затормаживая электродвигатель 2. Электродвигатель 2 вращается все медленнее, и, когда оператор возвращает движок задающего потенциометра 6 в нулевое положение, электродвигатель 2 останавливается совсем.
Транзисторный ключ опять готов к работе.
Заявляемая полезная модель по сравнению с прототипом является более надежной и экономичной, а также создает меньше электромагнитных помех при ее работе.