Симісторний регулятор

Симисторный регулятор, содержащий симистор, силовой вывод которого со стороны основания соединен с первым выводом регулировочного резистора и катушкой индуктивности фильтра, второй вывод которой соединен с клеммой подсоединения нагрузки и первым выводом конденсатора фильтра, второй вывод которого соединен с первой клеммой сети питания, силовым контактом симистора со стороны управляющего электрода и со вторым выводом накопительного конденсатора, второй вывод регулировочного резистора и первый вывод накопительного конденсатора соединены, образуя фазосодвигающую цепочку, причем точка их соединения является вво C2 (54) СИМІСТОРНИЙ РЕГУЛЯТОР 28398 ловым контактом симистора со стороны управляющего электрода и вторым выводом накопительного конденсатора, при этом вторая клемма сети питания и вторая клемма подсоединения нагрузки соединены, второй вывод регулируемого резистора и первый вывод накопительного конденсатора также соединены, образуя фазосдвигающую цепочку, а точка их соединения является вводом пеночки формирования управляющих импульсов, содержащей пороговый элемент, выполненный в виде симметричного диодного тиристора, вывод которого соединен с управляющим электродом симистора. Э. Флин "Электронные устройства для дома". – М.: Энергоатомиздат, 1984. – С. 48.– перевод с англ. Наличие в схеме дефицитного симметричного диодного тиристора не способствует широкому распространению известного решения, а его технические данные не позволяют формировать в цепи управления импульсы достаточной мощности, что исключает возможность применения мощных управляемых силовых элементов и ограничивает придел мощности регулируемых устройств, например нагревателей, не имеет элементов защиты, как самого регулирующего устройства, так и нагрузок. В основу изобретения поставлена задача создать симисторный регулятор, в котором за счет введения в схему новых элементов обеспечивается возможность формирования импульсов управления симистором более высокого уровня мощности, что расширит диапазон применения регулятора, обеспечит его защиту и защиту нагр узки, снизит собственное потребление энергии, повысят надежность, срок службы и КПД при уменьшении габаритов и упрощении конструкции. Для решения поставленной задачи, в устройстве, содержащем симистор, силовой вывод которого со стороны основания соединен с первым выводом регулировочного резистора и с катушкой индуктивности фильтра, второй вывод которой соединен с клеммой подсоединения нагрузки и первым выводом конденсатора фильтра, второй вывод которого соединен с первой клеммой сети питания, силовым выводом симистора со стороны управляющего электрода и вторым выводом накопительного конденсатора, первый вывод которого и второй вывод регулировочного резистора соединены между собой, образуя фазосдвигающую цепочку, а их точка соединения является вводом цепочки формирования управляющих импульсов, содержащей пороговый элемент, при этом вторая клемма сети питания и вторая клемма подсоединения нагрузки соединены между собой, в соответствии с изобретением, в цепочку формирования управляющих импульсов дополнительно введены токоограничительный резистор и узел температурной защиты, которые соединены последовательно с пороговым элементом, выполненным в виде двух соединенных встречно-параллельно тиристорних диодов, а узел температурной защиты выполнен в виде соосно расположенных в корпусе без зазора кольцевого постоянного магнита, изготовленного из материала, обладающего эффектом фазового перехода второго рода с определенной температурной точкой Кюри, и геркона с герметично изолированными выводами, при этом первый вывод токоограничивающего резистора соединен с точкой соединения регулировочного резистора и накопительного конденсатора, а второй вывод токоограничивающего резистора соединен с вводом порогового элемента, вывод которого соединен с вводом узла температурной защиты, вывод которого подключен к управляющему электроду симистора. Предложенное схемное построение позволяет в фазосдвигающей цепи иметь напряжение низке сетевого, что снижает собственное потребление электроэнергии, увеличивает надежность, упрощает конструкцию, позволяя использовать объемный монтаж, соединяя непосредственно выводы элементов, что уменьшает габариты устройства. Применение токоограничительного резистора, например, типа ОМЛТ-О5 в цепи формирования управляющих импульсов, ограничивает величину тока в этой цепи до значений, допустимых для тиристорных диодов, например, типа КН102Н и тока управляющего электрода симистора, например, типа ТС 122-26-8. Применение узла температурной защиты предложенной конструкции позволит осуществить защиту от перегрузки самого симистора, если узел температурной защиты установить непосредственно на охладитель симистора или осуществить защиту потребителя нагрузки, если узел температурной защиты установить на его поверхности. Выполнение порогового элемента в виде двух соединенных встречно-параллельно тиристорных диодов облегчает температурный режим каждого из них, повышая надежность, исключает полное обесточивание ответственных нагревательных устройств, например, теплиц при аварийном выходе из строя одного из тиристорных диодов, так как оставшийся в работе второй тиристорный диод переведет симисторный регулятор в режим однополупериодного выпрямителя. Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 – схема электрическая, фиг. 2 – общий вид узла температурной защиты. Устройство содержит симистор 1, силовой вывод которого со стороны основания соединен черев катушку индуктивности 2 с первой клеммой 3 подсоединения нагрузки 4, к которой также подсоединен первый вывод конденсатора 5, образующего с катушкой индуктивности 2 частотный фильтр. Второй вывод конденсатора 5 соединен с силовым выводом симистора 1 со стороны управляющего электрода и первой клеммой 6 подсоединения сети питания. Вторая клемма подсоединения нагрузки 7 и вторая клемма подсоединения сети питания 8 соединены между собой. Силовой вывод симистора 1 со стороны основания соединен с первым выводом регулировочного резистора 9, например типа ППВ-ЗА, второй вывод которого соединен с первым выводом накопительного конденсатора 10, например, типа К78-2, второй вывод которого соединен с силовым выводом симистора1 со стороны управляющего электрода, вторым выводом конденсатора фильтра 5 и первой клеммой подключения сети питания 6. Регулировочный резистор 9 и накопительный конденсатор 10 образуют фазосдвигающую цепочку, при этом общая точка их соединения является входом цепочки управляющих импульсов и соединена с первым 2 28398 выводом токоограничительного резистора 11, второй ввод которого соединен с входом порогового элемента 12, образованного двумя тиристорными диодами13,14,включенными встречнопараллельно. Выход порогового элемента 12 соединен с вводом узла температурной защиты 15, выполненного в виде металлического корпуса 16 (см. фиг. 2), в котором без зазора расположен кольцевой постоянный магнит 17, а соосно ему установлен геркон 18 с замыкающимися под воздействием магнитного поля кольцевого магнита контактами, выводы 19 от которых герметизированы теплостойкой, токонепроводящей, водостойкой замазкой 20. При этом кольцевой магнит 17 выполнен из материала, обладающего эффектом фазового перехода второго рода с определенной температурной точкой Кюри t°Ск, равной максимально допустимой температуре нагрева контролируемого объекта, например, охладителя симистора. Материал магнита феррит группы IX, марки 1200НН2 с t°Ск = 60°. Работа симисторного регулятора поясняется взаимосвязью его элементов и их состоянием в определенные периоды синусоидального переменного тока. При подаче напряжения на клеммы 6, 8 через регулировочный резистор 9 начинается заряд накопительного конденсатора 10. Когда напряжение на накопительном конденсаторе достигает величины открывания тиристорного диода, при положительной полуволне синусоиды тиристорного диода 14, при отрицательной – тиристорного диода 13, тиристорный диод открывается и накопительный конденсатор 10 разряжается на управляющий электрод симистора 1, переводя симистор в открытое состояние, при этом напряжение сети питания прикладывается к нагрузке 4, например, нагревательный элемент. Протекание тока через нагрузку 4 вводит ее в работу. При прохождении синусоиды через нуль симистр закрывается – ток через нагрузку не проходит, но при изменении полярности полуволны открывается соответствующий тиристорный диод порогового элемента 12, при этом снова открывается симистр и опять ток проходит через нагрузку. Таким образом, изменяя регулировочным резистором 9 ско рость заряда накопительного конденсатора 10, можно установить определенную длительность открытого и закрытого состояния симистора 1, величину действующего значения напряжения, прикладываемого к нагрузке, что определяет величину электроэнергии, потребляемой нагрузкой 4, например, нагревателем. Если узел температурной защиты 15 установлен на корпус нагрузки 4, происходит разогревание корпуса 16 узла температурной защиты, разогревается кольцевой магнит 17 и при достижении им температуры точки Кюри t°Cк происходит потеря магнитом 17 магнитных свойств, контакты геркона 18 размыкаются, цепь подачи управляющих импульсов разрывается, при этом симистр 1 переходит в закрытое состояние, и ток через нагрузку 4 не проходит, происходит остывание объекта, остывание корпуса узла температурной защиты 16, кольцевого постоянного магнита 17. При уменьшении температуры до величины меньшей температурной точки Кюри t°Ск , магнитные свойства магнита 17 восстанавливаются, контакты геркона 18 повторно замыкаются, восстанавливая цепь подготовки управляемых импульсов, которые начинают поступать на управляющий электрод симистора 1, который, открываясь вновь, подает напряжение на нагрузку. В дальнейшем процесс регулирования автоматически повторяется. Частотный фильтр, состоящий из катушки индуктивности 3 и конденсатора 5, препятствует проникновению в сеть питания частотных помех, возникающих при переключении симистора. Таким образом, предложенный симисторный регулятор позволяет регулировать и поддерживать в установленных пределах величину потребляемой электроэнергии при минимальных затратах на управление при упрощении устройства. Наличие в регуляторе узла температурной защиты предложенной конструкции, значительно расширяет функциональные возможности регулятора, в частности, осуществляется самозащита симистора от перегрузок (перегрева) или поддержание экономичного режима работы нагрузки с защитой ее от перегрева. 3 28398 Фиг. 1 Фиг. 2 4 28398 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5