RU2024982C1

RU2024982C1 - Device for arcless switching of d c and a c circuits

Info

Publication number: RU2024982C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Ткачев
Original assignee: Крымский институт природоохранного и курортного строительства
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1994-12-15

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device for arcless switching of D. C. and A.C. circuits has busses 10,11 of power supply source, busses 12, 13 of controlling voltage source, load 9, electromagnetic relay 5 with closing contact 6, first p-n-p transistor 1, second n-p-n transistor 2, first 3 and second 4 optrons built on pairs of light-emitting diode-phototransistor and first resistor 7. It is inserted with second resistor 8. Collectors of phototransistors of first 3 and second 4 optrons are coupled through first resistor 7 to base of first transistor 1. Emitters of these phototransistors are intercoupled and linked to base of second transistor 2. Anode of light-emitting diode of first optron 3 is connected to cathode of light-emitting diode of second optron 4 and through second resistor 8 - to first lead-out of winding of electromagnetic relay 5 and first bus 12 of controlling voltage source. Cathode of light-emitting diode of first optron 3 is connected to anode of light-emitting diode of second optron 4 and is coupled to second lead-out of winding of electromagnetic relay 5 and to second bus 13 of controlling voltage source. EFFECT: expanded functional capabilities of device. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электроавтоматике и может быть использовано в релейных устройствах различного назначения. The invention relates to electroautomatics and can be used in relay devices for various purposes.

Известно устройство [1] , содержащее ключевой элемент, нагрузку, шины источников питания и управления, электромагнитное реле с замыкающим контактом, первый вывод которого подключен к первой шине источника питания, а второй вывод через нагрузку соединен с второй шиной источника питания. A device [1] is known that contains a key element, a load, power supply and control busbars, an electromagnetic relay with a make contact, the first output of which is connected to the first power supply bus, and the second output is connected through the load to the second power supply bus.

Недостаток этого устройства - коммутация только постоянного тока. The disadvantage of this device is switching only DC.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство [2], содержащее первый р-n-р-транзистор, второй n-p-n-транзистор, резистор, первый и второй оптроны, выполненные на парах светодиод-фототранзистор, первый и второй диоды, нагрузку, электромагнитное реле с замыкающим контактом, шины источника питания и управляющего напряжения, при этом первый вывод замыкающего контакта подключен к первой шине источника питания, второй вывод через нагрузку соединен с второй шиной источника питания, эмиттеры первого и второго транзисторов соединены между собой и подключены к первому выводу замыкающего контакта, коллекторы этих транзисторов соединены между собой и подключены к второму выводу замыкающего контакта, база первого транзистора соединена с коллекторами транзисторов первого и второго оптронов и через первый диод подключена к второй шине источника питания, эмиттер фототранзистора первого оптрона подключен к базе второго транзистора через параллельно соединенные обмотку электромагнитного реле и светодиод второго оптрона, эмиттер фототранзистора второго оптрона через резистор подключен к базе второго транзистора, которая через второй диод соединена с второй шиной источника питания, светодиод первого оптрона соединен с шинами источника управляющего напряжения. Closest to the proposed invention is a device [2] containing a first pnp transistor, a second npn transistor, a resistor, a first and a second optocouplers made on pairs of an LED phototransistor, a first and a second diode, a load, an electromagnetic relay with a make contact, power supply bus and control voltage, while the first output of the make contact is connected to the first bus of the power supply, the second output through the load is connected to the second bus of the power supply, emitters of the first and second transistors are connected interconnected and connected to the first output of the make contact, the collectors of these transistors are connected to each other and connected to the second output of the make contact, the base of the first transistor is connected to the collectors of the transistors of the first and second optocouplers and through the first diode is connected to the second bus of the power source, the emitter of the phototransistor of the first the optocoupler is connected to the base of the second transistor through a parallel connected coil of the electromagnetic relay and the LED of the second optocoupler, the emitter of the phototransistor of the second optocoupler through the resistor is connected to the base of the second transistor, which is connected through the second diode to the second bus of the power source, the LED of the first optocoupler is connected to the buses of the control voltage source.

Недостаток данного устройства заключается в том, что работа устройства возможна при подаче на шины управления напряжения только определенной полярности. Кроме того, в данном устройстве можно применять электромагнитное реле только постоянного тока. The disadvantage of this device is that the operation of the device is possible when applying to the control bus voltage only a certain polarity. In addition, in this device you can use an electromagnetic relay only DC.

Цель изобретения - расширение функциональной возможности устройства путем подачи управляющего напряжения любой полярности, а также путем применения электромагнитного реле как постоянного, так и переменного тока. Это достигается тем, что в устройство введен второй резистор, коллекторы фототранзисторов первого и второго оптронов через первый резистор подключены к базе первого транзистора, эмиттеры фототранзисторов первого и второго оптронов соединены между собой и подключены к базе второго транзистора, анод светодиода первого оптрона соединен с катодом светодиода второго оптрона и через второй резистор подключен к первому выводу обмотки электромагнитного реле и первой шине источника управляющего напряжения, катод светодиода первого оптрона соединен с анодом светодиода второго оптрона и подключен к второму выводу обмотки электромагнитного реле и второй шине источника управляющего напряжения. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device by applying a control voltage of any polarity, as well as by applying an electromagnetic relay of both direct and alternating current. This is achieved by the fact that a second resistor is introduced into the device, the collectors of the first and second optocoupler phototransistors are connected to the base of the first transistor through the first resistor, the emitters of the first and second optocouplers are connected to each other and connected to the base of the second transistor, the anode of the LED of the first optocoupler is connected to the LED cathode the second optocoupler and through the second resistor is connected to the first terminal of the coil of the electromagnetic relay and the first bus of the control voltage source, the cathode of the LED of the first optocoupler with connected to the anode of the LED of the second optocoupler and connected to the second terminal of the coil of the electromagnetic relay and the second bus of the control voltage source.

На чертеже представлена схема устройства. The drawing shows a diagram of the device.

Устройство содержит первый 1 р-n-р-транзистор, второй 2 n-p-n-транзистор, первый 3 и второй 4 оптроны, выполненные на парах светодиод-фототранзистор, обмотку 5 электромагнитного реле, замыкающий контакт 6 электромагнитного реле, первый 7 и второй 8 резисторы, нагрузку 9, первую 10 и вторую 11 шины источника питания, первую 12 и вторую 13 шины источника управляющего напряжения, при этом эмиттеры и коллекторы первого 1 и второго 2 транзисторов попарно соединены между собой и подключены соответственно к первому и второму выводам замыкающего контакта 6, коллекторы фототранзисторов первого 3 и второго 4 оптронов соединены между собой и через первый 7 резистор подключены к базе первого 1 транзистора, эмиттеры первого 3 и второго 4 оптронов соединены между собой и подключены к базе второго 2 транзистора, анод светодиода первого 3 оптрона соединен с катодом светодиода второго 4 оптрона и через второй 8 резистор подключен к первому выводу обмотки 5 электромагнитного реле и первой 12 шине источника управляющего напряжения, катод светодиода первого 3 оптрона соединен с анодом светодиода второго 4 оптрона и подключен к второму выводу обмотки 5 электромагнитного реле и второй 13 шине источника управляющего напряжения, первый вывод замыкающего контакта 6 соединен с первой 10 шиной источника питания, а второй вывод через нагрузку 9 подключен к второй 11 шине источника питания. The device contains a first 1 pnp transistor, a second 2 npn transistor, a first 3 and a second 4 optocouplers made on pairs of an LED phototransistor, a coil 5 of an electromagnetic relay, a make contact 6 of an electromagnetic relay, the first 7 and second 8 resistors, load 9, first 10 and second 11 busbars of the power supply, the first 12 and second 13 busbars of the control voltage source, while the emitters and collectors of the first 1 and second 2 transistors are paired together and connected respectively to the first and second terminals of the make contact 6, call the phototransistor vectors of the first 3 and second 4 optocouplers are interconnected and connected through the first 7 resistor to the base of the first 1 transistor, the emitters of the first 3 and second 4 optocouplers are interconnected and connected to the base of the second 2 transistor, the anode of the LED of the first 3 optocouplers is connected to the cathode of the LED the second 4 optocouplers and through the second 8 resistor connected to the first output of the coil 5 of the electromagnetic relay and the first 12 bus of the control voltage source, the cathode of the LED of the first 3 optocouplers is connected to the anode of the LED of the second 4 optocouplers and connected to the second terminal of the coil 5 of the electromagnetic relay and the second bus 13 of the control voltage source, the first terminal of the make contact 6 is connected to the first 10 bus of the power source, and the second terminal through the load 9 is connected to the second 11 bus of the power source.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Если управляющее напряжение на шинах 12 и 13 отсутствует, устройство находится в отключенном состоянии. При этом фототранзисторы оптронов 3 и 4 заперты, вследствие чего закрыты транзисторы 1 и 2. Ток через обмотку 5 электромагнитного реле не протекает, поэтому контакт 6 находится в разомкнутом состоянии. Предположим, что на шину 10 подается положительное напряжение источника питания, а на шину 11 - отрицательное. Если на шину 12 подается положительное напряжение, а на шину 13 - отрицательное, то светодиод оптрона 3 излучает свет и фототранзистор этого оптрона открывается. Если же полярность управляющего напряжения на шинах 12 и 13 изменяется, т.е. на шину 12 подается отрицательное напряжение, а на шину 13 - положительное, то излучает свет светодиод оптрона 4 и фототранзистор этого оптрона открывается. При любой полярности управляющего напряжения через нагрузку 9 протекает ток по цепи: шина 10, эмиттерный переход транзистора 1, резистор 7, коллекторно-эмиттерный переход фототранзистора оптрона 3 или 4, коллекторный переход транзистора 2, нагрузка 9, шина 11. Транзистор 1 открывается и подключает нагрузку 9 к источнику питания. Управляющее напряжение, приложенное к шинам 12 и 13, вызывает протекание тока через обмотку 5 электромагнитного реле. Реле срабатывает и замыкает контакт 6. Так как время срабатывания электромагнитного реле значительно больше, чем время отпирания транзистора 1, то замыкание контакта 6 происходит тогда, когда транзистор 1 уже открыт. При отключении управляющего напряжения электромагнитное реле обесточивается и контакт 6 размыкается. Через светодиод оптрона 3 или 4 протекает ток, обусловленный ЭДС самоиндукции обмотки 5 электромагнитного реле. Фототранзистор оптрона 3 или 4 поддерживается в открытом состоянии и ток через нагрузку 9 протекает некоторое время через открытый транзистор 1. Таким образом, замыкание и размыкание контакта 6 происходит в обесточенном состоянии, что обеспечивает бездуговую коммутацию цепи. При изменении полярности источника питания на шину 10 подается отрицательное напряжение, а на шину 11 - положительное. При подаче на шины 12 и 13 управляющего напряжения любой полярности через нагрузку 9 будет протекать ток по цепи: шина 11, нагрузка 9, коллекторный переход транзистора 1, резистор 7, переход коллектор - эмиттер фототранзистора оптронов 3 или 4, эмиттерный переход транзистора 2, шина 10. Транзистор 2 открывается и подключает нагрузку 9 к источнику питания. Как и в предыдущем случае, электромагнитное реле срабатывает позже и замыкание контакта 6 происходит в обесточенном состоянии. При отключении управляющего напряжения ЭДС самоиндукции обмотки электромагнитного реле поддерживает фототранзистор одного из оптронов в открытом состоянии, что в свою очередь поддерживает в открытом состоянии транзистор 2. Размыкание контакта 6 происходит в обесточенном состоянии. Функциональные возможности предложенного устройства шире, чем у известных, за счет подачи на его управляющие шины напряжения постоянного тока любой полярности или напряжения переменного тока. Кроме того, в предложенном устройстве можно применять электромагнитное реле как постоянного, так и переменного тока. If the control voltage on the buses 12 and 13 is absent, the device is in the off state. In this case, the phototransistors of the optocouplers 3 and 4 are closed, as a result of which the transistors 1 and 2 are closed. The current does not flow through the coil 5 of the electromagnetic relay, so contact 6 is in the open state. Assume that a positive voltage of the power supply is applied to bus 10, and negative to bus 11. If a positive voltage is applied to bus 12 and a negative voltage to bus 13, then the LED of the optocoupler 3 emits light and the phototransistor of this optocoupler opens. If the polarity of the control voltage on the buses 12 and 13 changes, i.e. negative voltage is supplied to bus 12, and positive to bus 13, the light emitting diode of the optocoupler 4 emits light and the phototransistor of this optocoupler opens. At any polarity of the control voltage, a current flows through load 9 through the circuit: bus 10, emitter junction of transistor 1, resistor 7, collector-emitter junction of photocoupler 3 or 4, collector junction of transistor 2, load 9, bus 11. Transistor 1 opens and connects load 9 to the power source. The control voltage applied to the buses 12 and 13 causes a current to flow through the coil 5 of the electromagnetic relay. The relay operates and closes contact 6. Since the response time of the electromagnetic relay is much longer than the unlocking time of transistor 1, the closure of contact 6 occurs when transistor 1 is already open. When the control voltage is turned off, the electromagnetic relay is de-energized and contact 6 opens. Through the LED of the optocoupler 3 or 4, current flows due to the EMF of the self-induction of the winding 5 of the electromagnetic relay. The phototransistor of the optocoupler 3 or 4 is maintained in the open state and the current through the load 9 flows for some time through the open transistor 1. Thus, the closing and opening of the contact 6 occurs in a de-energized state, which ensures an arc-free circuit switching. When the polarity of the power source is changed, negative voltage is applied to bus 10, and positive to bus 11. When a control voltage of any polarity is applied to buses 12 and 13, a current will flow through the load 9 through the circuit: bus 11, load 9, collector junction of transistor 1, resistor 7, collector-emitter junction of a phototransistor optocouplers 3 or 4, emitter junction of transistor 2, bus 10. Transistor 2 opens and connects the load 9 to a power source. As in the previous case, the electromagnetic relay trips later and the closure of pin 6 occurs in a de-energized state. When the control voltage is turned off, the EMF of the winding of the electromagnetic relay supports the phototransistor of one of the optocouplers in the open state, which in turn maintains the transistor 2 open. Opening of contact 6 occurs in a de-energized state. The functionality of the proposed device is wider than that of the known ones due to the supply of direct current voltage of any polarity or alternating current voltage to its control buses. In addition, in the proposed device, you can use the electromagnetic relay of both direct and alternating current.

Claims

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее шины источников питания и управляющего напражения, нагрузку, электромагнитное реле с замыкающим контактом, первый p - n - p-транзистор, второй n - p - n-транзистор, первый и второй оптроны, выполненные на парах светодиод - фототранзистор, первый резистор, причем первый вывод замыкающего контакта подключен к первой шине источника питания, второй вывод через нагрузку соединен с второй шиной источника питания, эмиттеры и коллекторы первого и второго транзисторов попарно соединены между собой и подключены соответственно к первому и второму выводам замыкающего контакта, коллекторы фототранзиторов первого и второго оптронов соединены между собой, отличающееся тем, что в него введен второй резистор, коллекторы фототранзисторов первого и второго оптронов через первый резистор подключены к базе первого транзистора, эмиттеры фототранзисторов первого и второго оптронов соединены между собой и подключены к базе второго транзистора, анод светодиода первого оптрона соединен с катодом светодиода второго оптрона и через второй резистор подключен к первому выводу обмотки электромагнитного реле и первой шине источника управляющего напряжения, катод светодиода первого оптрона соединен с анодом светодиода второго оптрона и подключен к второму выводу обмотки электромагнитного реле и второй шине источника управляющего напряжения. DEVICE FOR ARC-FREE SWITCHING OF DC AND AC CIRCUITS, containing buses of power supplies and control voltage, load, electromagnetic relay with make contact, first p - n - p-transistor, second n - p - n-transistor, first and second optocouplers on pairs the LED is a phototransistor, the first resistor, the first terminal of the make contact connected to the first bus of the power source, the second terminal through the load connected to the second bus of the power source, emitters and collectors of the first and second transistor interconnected in pairs and connected respectively to the first and second terminals of the make contact, the collectors of phototransistors of the first and second optocouplers are interconnected, characterized in that a second resistor is inserted into it, the collectors of phototransistors of the first and second optocouplers are connected through the first resistor to the base of the first transistor, emitters of phototransistors of the first and second optocouplers are interconnected and connected to the base of the second transistor, the anode of the LED of the first optocoupler is connected to the cathode of the LED of the second ohm optocoupler and through a second resistor is connected to the first terminal of the electromagnetic relay coil and the first bus of the control voltage source, the cathode of the LED of the first optocoupler is connected to the LED anode of the second optocoupler and connected to the second terminal of the electromagnetic relay coil and the second bus of the control voltage source.