CZ341498A3 - Zařízení pro ovládání indukční zátěže - Google Patents

Description

ZAŘÍZENÍ PRO OVLÁDÁNÍ INDUKČNÍ ZÁTĚŽE

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro ovládání indukční zátěže, zejména cívky elektromagnetu, ke které je připojena rekuperační dioda, přičemž toto zařízení zahrnuje elektronický otevírací spínač zapojený do série s cívkou a ovládaný modulátorem šířky impulsů ve shodě se signálem dodávaným zařízením, které měří proud v cívce.

Dosavadní stav techniky

Ovládací zařízení cívky tohoto druhu je dobře známo. Spínač je ovládán modulátorem šířky impulsů a dovoluje, aby byla cívka nejprve napájena velkým proudem, známým jako signální proud, pro uzavření magnetického obvodu elektromagnetu, pak nižším udržujícím proudem, který je právě dostačující pro udržení magnetického obvodu uzavřeného. Dále je známo, že modulátor šířky impulsů je napájen stejnosměrným napětím ze stejnosměrného zdroje nebo z hlavního systému.

V takovém zařízení se někdy usiluje o rychlé přerušení magnetického obvodu elektromagnetu, zatímco ve skutečnosti volnoběžný proud proudící do cívky přes rekuperační diodu poté, co byl zablokován otevírací tranzistor, toto přerušení

76238 (76238a.DOC) « · · *· · zpomaluje. Proto se známým způsobem zapojuje do série nebo paralelně s cívkou druhý tranzistor, známý jako rychlé přerušení nebo rychlé odpojení, který je buzeno otevíracím ovládacím obvodem (viz například spis DE 42 27 165).

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je umožnit ovládání rychle otevíracího tranzistoru v širokém rozsahu napájecích napětí při napětí, které se mění s ohledem na napětí na vstupech cívky.

Jak je nárokováno vynálezem, je napájecí obvod modulátoru šířky impulsů transformátorový konvertor se dvěmi sekundárními vinutími, ze kterých jedno je spojeno s modulátorem šířky impulsů a druhé s otevíracím tranzistorovým hradlem pomocí otevíracího spínače, buzeného otevíracím signálem. Otevírací spínač je s výhodou optotranzistor, který vede k vybití kapacity rychle otevíracího tranzistorového hradla, když je přerušeno.

Ten je s výhodou ovládán obvodem, který zahrnuje srovnávací obvod napájecího napětí stejnosměrného proudu s alespoň jedním prahem, přičemž výstup ovládacího obvodu je spojen se signál zadržujícím časovacím prvkem a přerušovacím časovacím zařízením přes hradlo zapojené s nízkoúrovňovým start-stop signálovým vstupem.

Přehled obrázků na výkresech ♦ · · « · 4 ·4·4 *· 4

4 9 4 *

4 4 »4 44

Následující popis neomezujícího vytvoření vynálezu vysvětluje, jak muže být vynález uveden do praxe, s ohledem na přiložené obrázky, kde znázorňuje obr. 1 schematicky ovládací zařízení podle vynálezu pro stykačovou cívku, obr. 2 příklad vytvoření ovládání otevíracího tranzistoru zařízení znázorněného na obrázku 1.

Příklady provedení vynálezu

Znázorněné zařízení je zamýšleno k ovládání cívky £ elektromagnetického stykače, nebo eventuálně cívek dvou nezávislých stykačů připojených v přepínacím spojení. To zahrnuje otevírací tranzistor Tl zapojený do série s cívkou mezi cívkou a místem nízkého potenciálu, například 0 voltů, a rychle otevírací tranzistor T2 také zapojený do série s cívkou mezi cívkou a linkou vysokého potenciálu V+. Rekuperační dioda £ je zapojena paralelně k sériovému spojení cívky £ a tranzistoru T2. Tranzistory Tl a T2 by měly být s výhodou izolované hradlové tranzistory, to se týká MOS tranzistorů, ale mohou být také použity izolované hradlové bipolární tranzistory, známé jako IGBT (insulated gate bipolar transistors). V jedné variantě je spojena cívka £ přímo s linkou V+ a tranzistor T2 je zapojen do série s cívkou, mezi cívkou a místem, kde je spojena s diodou £. V jiné variantě jsou tranzistor T2 a dioda £ zapojeny do série a cívka £ paralelně s T2 a D.

Otevírací tranzistor Tl je spojen s výstupem obvodu 11 %· ·**» *9 · 9 • t

9 9

9 9

9999 *· 9

9 9 9 9 9

9 9 9 99

99 999 9 ·

9 9 9 9 • t 99 99 modulátoru impulsů, který je částí ovládacího obvodu IQ. Senzor 12 procházejícího proudu v cívce 3 je spojen s obvodem 11 přes detektor XX špičkového proudu. Prvky, které tvoří, nebo jsou připojeny k obvodu XI jsou typické a nebudou popsány detailněji. Tranzistory TI a T2 jsou Ν'kanálové MOS nebo IGBT.

Zařízení má na jedné straně napájecí a ovládací vstupy 14, které dovolují, napájení různých elektronických obvodů a určení spouštění a zastavování stykače pomocí neznázorněného stykače, a na druhé straně povelový vstup XX, který dovoluje, aby spouštění a zastavování stykače bylo určeno nízkoúrovňovým signálem 2, který může pocházet například z průmyslové připoj nice, nebo z příslušného ovládacího zařízení, jako je programovatelný logikou řízený ovládač. Napájecí a ovládací vstupy 14. jsou spojeny přes filtr 16 s usměrňovačem 17. jehož výstup k V+ potenciálu, dále uvažovanému jako potenciál stejnosměrného proudu, je spojen s tranzistorem 12, ovládacím obvodem 10 a transformátorovým konvertorem 20.

Jak je nárokováno vynálezem, má konvertor 20 dvě sekundární vinutí XX a 22 (viz obrázek 2) , Vinutí 21 a 22 t jsou podle uvedeného pořadí spojeny přes vodiče 23 a 24 s ovládacím obvodem XX pro jeho napájení a s izolovaným ovládacím otevíracím spínačem XX. Spínač XX, například optotranzistor, je ovládán ovládačem 10 přes vodič XX, pro učinění tranzistoru XX, který cívku připojuje k napájení, nebo izoluje od napájení, vodivým nebo nevodivým. Vodič XX je spojen s otevíracím povelovým obvodem 27. který zahrnuje analogový nebo digitální srovnávací obvod 28 připojený pro kontrolu obvodu XX vodičem XX. Logický prvek 29 přijímá na jedné straně výstupní signál ze srovnávacího obvodu 28 a na • · · · • · > · · • · * • · · » • · · • * · · * druhé straně signál £, který je připojen k obvodu 10 prostřednictvím vstupu 15. Výstup z logického prvku 29 je spojen na jedné straně s časovacím zařízením 3Qa zadržujícím signál spojeným s modulátorem 1, a na druhé straně s otevíracím zpožďovacím zařízením 30b. například typu RC, dovoluje nastavit blokovací zařízení tranzistoru 12, a tudíž dobu pádu elektromagnetu.

Jak je zřejmé z obrázku 2, tranzistor T3 optické součástky 25 je situován tak, aby dovolil vybití kapacity 12 tranzistorového hradla, když je T3 zablokován. Zenerova dioda 2 je zapojena paralelně s T2 pro jeho ochranu.

Ovládací obvod 1£ může být mikroovládač opatřený vstupy 31 pro vybrání výkonu cívky připojeného stykače. Mikroovládač muže být také opatřen vstupy a výstupy 26. 26. zdvojenými pro ovládání cívek dvou stykačů spojených navzájem v přepojovacím spojení.

Znázorněné zařízení funguje následovně.

Předpokládejme, že cívka β zpočátku nemá žádné napájení, takže magnetický obvod elektromagnetu stykače je přerušen. Pro uzavření magnetického obvodu se uzavře neznázorněný spínač, který je spojen se vstupy 14 . které připojují stejnosměrné napětí V+ k T2. k ovládacímu obvodu 11 a ke konvertoru 22- Tranzistor otevíracího spínače 25 je vodivě spojen s obvodem 10 a hradlo otevíracího tranzistoru T2 je proto polarizováno. To má za následek, že T2 je vodivý, a že, poněvadž TI je také vodivý, cívka £ je napájena signálním proudem, pak udržujícím proudem, který je slabší než signální proud, jakmile začne pracovat modulátor • ♦Μ

• « 0 0 _ £ , · · * · · ο · · · 0 0 ••••0« ·0· šířky impulsů.

Pro přerušení magnetického obvodu, se otevře spínač připojený ke vstupu 14, takže napájecí napětí obvodu klesne z jeho V+ úrovně. Když napětí dosáhne prahu srovnávacího obvodu 28. zpožďovací zařízení 30 přivede signál s dopředu daným zpožděním pro optotranzistor 25. který se zablokuje. Hradlo tranzistoru T2 je vybito a T2 se zablokuje. Elektromagnet se tedy rychle rozpojí. Stejné účinnosti rychlého přerušení muže být dosaženo také sepnutím nízkoúrovňového signálu 5 přiváděného na vstup 15.

Zastupuj e:

Dr. Miloš Všetečka v.r.

JUDr. Miloš Všetečka advokát

120 00 Praha 2, Hálkova 2

Claims (5)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro ovládání indukční zátěže, zejména pro cívku elektromagnetu, ke které je připojena rekuperační dioda, zahrnující:

   elektronický otevírací spínač zapojený do série s cívkou a ovládaný modulátorem šířky impulsu, ve shodě se signálem napájeným zařízením, které měří proud v cívce, modulátor šířky impulsů, který je napájen zdrojem stejnosměrného napětí a je zahrnut v ovládacím obvodu, rychle otevírací elektronický spínač složený z izolovaného hradlového tranzistoru zapojeného do série s cívkou, nebo paralelně k cívce, který může být ovládán otevíracím signálem dodávaným ovládacím obvodem, vyznačující se tím, že napájecí obvod (20) modulátoru (11) šířky impulsů je transformátorový konvertor se dvěmi sekundárními vinutími, ze kterých jedno (21) je spojeno s modulátorem šířky impulsů a druhé (22) je spojeno s otevíracím tranzistorovým hradlem (T2) prostřednictvím otevíracího spínače (25) buzeného otevíracím signálem.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že otevírací spínač (25) je optotranzistor, jehož otevření vede k vybití hradlové kapacity rychle otevíracího

   16 76238 (76238a.DOC) • · . .. .MťW-ff t« · « · «« · • 4 » · · *♦ « a · « · · · · · « · · · « · ♦ · · »· ·· ·· tranzistoru (T2).
3. 3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že otevírací spínač (25) se ovládá srovnávacím obvodem (28) zdroje stejnosměrného napětí s alespoň jedním prahem, přičemž výstup ovládacího obvodu je spojen se signál zadržujícím časovacím zařízením (30a) a otevíracím zpožďovacím zařízením (30b) přes logický prvek (29) opatřený vstupem pro nízkourovňový ovládací signál (S).
4. 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že otevírací tranzistor (T2) může být přemostěn.
5. 5. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ovládací obvod (10) je mikroovládač opatřený vstupy (31) pro vybírání výkonu stykačových cívek a vstupy a výstupy příslušející cívkám dvou stykačů připojených v přepojitelném spojení.