устройство для управления реле

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РЕЛЕ, содержащее тиристорный ключ, подключенный к положительной и отрицательной шинам питания через обмотку реле, конденсатор, переключающий контакт управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, введены трансформатор с двухсекционной первичной и односекционной вторичной обмотками, три резистора, вспомогательный переключающий контакт реле, транзисторный оптрон, первый и второй диоды, а тиристорный ключ выполнен в виде двухоперационного тиристора, управляющий переход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора, точка соединения первой и второй секций первичной обмотки трансформатора подключена к точке соединения первой обкладки конденсатора с отрицательной шиной питания, вторая обкладка конденсатора подключена к переключающему контакту управления, размыкающий контакт которого через первый резистор соединен с положительной шиной питания, а замыкающий контакт соединен со вспомогательным переключающим контактом реле, размыкающий контакт которого через светодиод транзисторного оптрона подключен к точке соединения начала первой секции первичных обмотки с катодом первого диода, а замыкающий контакт подключен к точке соединения катода второго диода с концом второй секции первичной обмотки, аноды первого и второго диодов подключены к точке соединения первой и второй секций первичной обмотки трансформатора, параллельно обмотке реле подключена цепочка из второго резистора и коллекторно-эмиттерного перехода фототранзистора оптрона, база и эмиттер фототранзистора соединены между собой через третий резистор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в схемах управления технологическими установками с релейными исполнительными элементами.

Известны устройства для управления реле, содержащие конденсаторы, переключатели, вспомогательные двухобмоточные реле, управляющие катушкой исполнительного реле [1].

Недостатком известного устройства является сложность схемного решения, снижающая надежность его работы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для управления реле, содержащее тиристорный ключ, подключенный к положительной и отрицательной шинам питания через катушку реле, конденсатор, переключающий контакт управления [2].

Устройство позволяет при подаче первого импульса на управляющий электрод тиристора подключать к шинам питания одну из секций катушки реле, а при подаче второго импульса на управляющий электрод тиристора к шинам питания подключается вторая секция катушки реле. Таким образом, устройство реализует триггерный эффект.

Недостатком известного устройства является следующее. Так как в цепи тиристора установлена катушка реле, то для отпирания тиристора требуется импульс, длительность которого зависит от величины внешней индуктивности. Схема известного устройства предусматривает подведение управляющего сигнала на тиристор через конденсатор, что ограничивает длительность импульса.

Таким образом, при больших величинах индуктивности катушки реле отпирание тиристора будет невозможным. Запирание тиристора производится механическим путем во время перелета контакта. Это возможно лишь в устройствах небольшой мощности, поскольку при запирании тиристора в схемах, применяющих реле с большой инерционной массой, перелета контакта может не быть, т.е. схема будет работать в "звонковом эффекте" - включаться при подаче импульса и выключаться при начале разрыва силовой цепи тиристора переключающим контактом. Кроме того, подача однополярных импульсов на вход устройства может зарядить конденсатор, установленный в цепи управляющего электрода тиристора, при этом дальнейшие импульсы проходить не будут, так как отсутствует цепь разряда данного конденсатора.

Таким образом, известное устройство имеет низкую надежность работы.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

Цель достигается тем, что в устройство введены трансформатор, имеющий двухсекционную первичную и односекционную вторичную обмотки, первый, второй и третий резисторы, вспомогательный переключающий контакт реле, транзисторный оптрон, первый и второй диоды, а в качестве тиристорного ключа применен двухоперационный тиристор, управляющий переход двухоперационного тиристора подключен к вторичной обмотке трансформатора, точка соединения первой и второй секций первичной обмотки данного трансформатора подключена к точке соединения отрицательной обкладки конденсатора с отрицательной шиной питания, положительная обкладка конденсатора подключена к переключающему контакту управления, размыкающий полюс которого через первый резистор соединен с положительной шиной питания, а замыкающий полюс соединен со вспомогательным переключающимся контактом реле, размыкающий полюс которого через светодиод транзисторного оптрона подключен к точке соединения начала первой секции первичной обмотки с катодом первого диода, а замыкающий полюс подключен к точке соединения катода второго диода с концом второй секции первичной обмотки, аноды первого и второго диодов подключены к точке соединения первой и второй секций первичной обмотки трансформатора, параллельно катушке реле подключена цепочка из второго резистора и коллекторно-эмиттерного перехода фототранзистора оптрона, база и эмиттер фототранзистора соединены между собой через третий резистор.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых элементов: трансформатора, двухоперационного тиристора, оптронного транзистора, диодов и резисторов.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими решениями показывает, что вышеперечисленные элементы: транзисторный оптрон, двухоперационный тиристор, диоды, резистор широко известны. Однако при введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство для управления реле вышеуказанные блоки, содержащие эти элементы, обеспечивают повышение надежности работы устройства. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже представлена схема устройства управления реле.

Устройство для управления реле содержит тиристорный ключ, в качестве которого принят двухоперационный тиристор 1, подключенный к положительной 2 и отрицательной 3 шинам питания через катушку реле 4. Устройство содержит трансформатор 5, первичная обмотка которого разделена на первую 6 и вторую 7 секции. Вторичная обмотка 8 трансформатора 5 подключена к управляющему переходу тиристора 1. Первая секция 6 трансформатора 5 зашунтирована первым диодом 9, вторая секция 7 зашунтирована вторым диодом 10. Точка соединения первой 6 и второй 7 секций первичной обмотки трансформатора 5 с анодами диодов 9 и 10 соединена с отрицательной шиной 3 и отрицательной обкладкой конденсатора 11. Положительная обкладка конденсатора 11 подключена к переключающему контакту 12. Размыкающий полюс контакта 12 через первый резистор 13 соединен с положительной шиной 2. Замыкающий полюс 12.2 контакта 12 соединен со вспомогательным переключающимся контактом 14 реле 4. Размыкающийся полюс 14.1 контакта 14 через светодиод оптрона 15 соединен с точкой соединения первого буферного диода 9 с выводом секции 6 первичной обмоткой трансформатора 5. Замыкающий полюс 14.2 контакта 14 соединен с точкой соединения катода диода 10 с выводом второй секции 7 первичной обмотки трансформатора 5. Параллельно катушке реле 4 подключена последовательная цепочка из второго резистора 16 и фототранзистора оптрона 15.1. Между базой и эмиттером фототранзистора 15.1 включен третий резистор 17. Реле 4 имеет исполнительный переключающий контакт 18.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении переключающий контакт 12 соединен с полюсом 12.1. При этом конденсатор 11 через резистор 13 подключен к шинам 2 и 3 и заряжается до напряжения, приложенного к данным шинам. Катушка реле 4 при этом обесточена. При необходимости включения реле 4 переключающий контакт 12 переходит от полюса 12.1 к полюсу 12.2. Конденсатор 11 в этом случае разряжается через контакт 14, соединенный с полюсом 14.1, светодиод оптрона 15 - на первую секцию 6 первичной обмотки трансформатора 5. Прохождение тока разряда через обмотку 6 трансформатора 5 обусловливает во вторичной обмотке 8 данного трансформатора ЭДС положительной полярности относительно управляющего электрода тиристора 1. Ток управления положительной полярности отпирает тиристор 1. Одновременно проходящий по светодиоду оптрона 15 ток открывает фототранзистор 15.1 данного оптрона, который подключает параллельно катушке реле 4 резистор 16. Подключение параллельно индуктивному элементу-катушке 4 активного резистора 16 обеспечивает форсированное отпирание тиристора 1. После отпирания тиристора 1 реле 4 включается. Его контакт 14 отключается от полюса 14.1 и подключается к полюсу 14.2. Контакт 12 устанавливается в исходное положение - подключается к полюсу 12.1, при этом конденсатор 11 вновь заряжается через резистор 13. При необходимости выключения реле 4 контакт 12 управления вновь отключают от полюса 12.1 и подключают к полюсу 12.2. Конденсатор 11 разряжается в этом случае через контакт 14.2 на вторую секцию 7 первичной обмотки трансформатора 5. Так как положительный потенциал напряжения, снимаемого с конденсатора 11, прилагается к полярному выводу относительно начала первой секции 6 трансформатора 5, то к управляющему переходу тиристора 8 подводится напряжение отпирания отрицательной полярности относительно управляющего электрода тиристора 1. Тиристор 1 при этом запирается. Ток через катушку реле 4 прекращается и реле отключается. При отключении реле 4 контакт 14 подключается к полюсу 14.1. Контакт 12 управления устанавливают в исходное положение - подключают к полюсу 12.1 и устройство готово к новому циклу работы. Диоды 9 и 10 являются буферными элементами обмоток 6 и 7, предотвращающими ложное срабатывание тиристора 1. Резистор 17 является технологическим элементом, обеспечивающим отрицательное смещение на базе фототранзистора 15.1. Контакт 18 при работе реле управляет исполнительными цепями.

Пример конкретного выполнения.

Устройство для управления реле может быть выполнено в виде макетного образца и содержит тиристор 1 типа КУ 2014 В. Реле 4 типа РЭН-1. Трансформатор 5 типа ТВ-12. Диоды 9 и 10 типа Д226Д, конденсатор 11 типа К 50-3 10,0 мкФ х 100 В, переключающий контакт 12 принят типа КМ 1-1, оптрон 15 принят типа АОТ-11ОА, резистор 16 - типа МЛТ-2 2,7 кОм. Резистор 17 - типа МЛТ-0,5 10 кОм. Устройство питается от источника постоянного тока напряжением 50 В.

Предложенное техническое решение позволяет повысить надежность работы устройства для управления реле, поскольку при воздействии на управляющий переход тиристора положительного импульса управления нагрузочная цепь тиристора - катушка реле шунтируется активным сопротивлением, обеспечивающим надежное отпирание тиристора импульсом малой длительности. Выключение активного сопротивления из анодной цепи тиристора после действия отпирающего импульса обеспечивает оптимальный режим работы тиристора в длительном режиме. Повышение надежности работы устройства обеспечивается также возможностью запирания тиристора отрицательным импульсом, формируемым трансформатором за счет комбинации секций первичной обмотки.

Устройство применимо в устройствах релейной автоматики широкого назначения, в частности для управления аппаратами с мощным электромагнитным приводом.