Меню

Переключатель полярности постоянного тока схема

Рекомендации по применению мощных реле.

Этот режим работы реле необходим для изменения направления вращения электродвигателей постоянного тока. На рис. 54 показано, как при переключении полярности дуга создает короткое замыкание между полюсами биполярного источника питания. Это явление помимо разрушения контактов реле может привести к повреждению источника питания, поэтому на практике для реверсирования электромоторов применяют более

rl54.jpg
Рисунок 54
При переключении полярности следует учитывать возможность закорачивания источников питания электрической дугой

сложную конструкцию, показанную на рис. 55. Эта схема требует более дорогих реле с 4 переключающими группами контактов, но качество работы полностью окупает все затраты на реле.

rl55.jpg
Рисунок 55
Реверсирование электромоторов следует выполнять по специальным схемам, устраняющим паразитные связи при переключении

При отсутствии подходящего реле на 4 С/О можно взять для схемы два реле с 2 С/О контактами или даже 4 реле с одним С/О контактом каждое (так часто делают в автомобильной электронике).

Сервис

  • Техподдержка
  • Новости
  • Точное время

Реле Релпол (Relpol)

  • Реле автомобильные
  • Реле сигнальные
  • Реле миниатюрные с DC катушкой
  • Реле миниатюрные с AC/DC катушкой
  • Реле малогабаритные
  • Панельки, колодки, цоколи и крепежные клипсы для реле
  • Реле интерфейсные

Справочник по реле
(рекомендации по использованию)

  • Реле
  • Общая информация по реле
  • Контактная система электромагнитного реле
  • Магнитная система электромагнитного реле
  • Хранение реле
  • Упаковка реле
  • Установка реле
  • Защита контактов реле

Линии поставок
Производители :

  • Relpol
  • Hakel
  • Tele
  • Lovato
  • Simet
  • ETI
  • Zettler

Компоненты :

  • Реле (индустриальные, времени, защиты, контроля, интерфейсные, сигнальные и т.д.)
  • Датчики (бесконтактные — тока, мощности и напряжения)
  • Контакторы
  • Кнопки, светоарматура, кулачковые и концевые выключатели, прочие компоненты промавтоматики Lovato
  • Клеммы
  • Ограничители перенапряжений
  • Автоматы и компоненты защиты
  • Прочие комплектующие

Проекты

  • Поставка компонентов промышленной автоматики, электротехники, электроники и защиты
  • Поставка оборудования связи
  • Поставка радиоэлектронных компонентов
  • Разработка программного обеспечения
  • Проектирование телекоммуникационных сетей

Источник

Переключатель полярности электродвигателя

Разное

Эта схема предназначена для управления электродвигателем модели трамвая. Модель трамвая движется по отрезку железной дороги то в одну, то в другую сторону. Еще есть стрелка и тупик в депо. Модель должна двигаться по основному отрезку пути сначала в одну сторону, затем в конце пути ударяется передним датчиком о препятствие.

Это приводит к переключению полярности напряжения питания электродвигателя, и модель начинает двигаться в обратную сторону. В конце пути ударяется задним датчиком о препятствие. Это приводит к обратному переключению полярности напряжения питания электродвигателя, и модель начинает двигаться снова вперед. Так будет продолжаться пока не перевести стрелку на тупик в депо. Там модель при въезде в депо упирается третьим датчиком в препятствие, и питание электродвигателя выключается.

Схема показана на рисунке. Она состоит из RS-триггера на элементах микросхемы D1 и двух ключевых сборок, управляющих питанием электродвигателя. Все датчики контактные SD1, SD2, SD3. Они сделаны на основе миниатюрных концевых переключателей, и латунных пружинок, удлиняющих их ход.

При замыкании датчика SD1 триггер на элементах D1.1nD1.2 переключается в состояние нуль на выводе 3 и единица на выводе 4. Соответственно, на выходе D1.3 будет единица, а на выходе D1.4 – ноль. Поэтому, открывается верхний по схеме транзистор А1 и нижний по схеме транзистор А2. Плюс напряжение поступает на левы по схемы вывод двигателя М1, минус, соответственно, на правый.

При замыкании датчика SD2 триггер на элементах D1.1nD1.2 переключается в противоположное положение. Теперь нуль на выходе D1.3, единица на выходе D1.4. И питание на двигатель подается в противоположной полярности. При заезде в депо модель упирается в стену датчиком SD3. Оно подает логические единицы на входы элементов D1.3 и D1.4. В результате на их выходах устанавливаются логические нули.

Открываются только нижние по схеме транзисторы А1 и А2. Оба вывода электромотора соединяются с минусом, и ток через него не течет. Напряжение питания может быть от 4,5 до 15V. Ток, потребляемый электромотором, – не более 2,5А. Сборки IRF7107 можно заменить на IRF7309, IRF7389 или отдельные полевые транзисторы N-канала и Р-канала.

Источник

Переключатель полярности источника питания постоянного тока

Полезная модель «Переключатель полярности источника питания постоянного тока» относится к области электронной бесконтактной коммутации и может быть использована при производстве гальванических покрытий, в электроприводах постоянного тока, в термоэлектрических устройствах нагрева-охлаждения.

Задача полезной модели — упрощение схемы управления и защиты от сквозных токов силовых ключей с оптической развязкой, объединенных в мостовую схему, состоящую из двух параллельно включенных пар последовательно соединенных полевых транзисторов, а также уменьшение габаритов за счет снижения потерь на тепловыделение.

Читайте также:  Как проходит ток в электродвигателе

Для достижения технического результата в качестве силовых ключей применены полевые транзисторы с низким сопротивлением сток-исток в открытом состоянии, причем каждая из параллельно включенных пар образована двумя встречно-последовательно соединенными полевыми транзисторами с каналами n-типа и p-типа, стоки транзисторов с однотипными каналами соединены друг с другом и клеммами подключения источника питания, истоки транзисторов с разнотипными каналами соединены друг с другом и с клеммами подключения нагрузки, а входные цепи развязывающих оптронов через диоды и ограничительные резисторы соединены встречно-параллельно друг с другом и с клеммами управления переключателем.

Полезная модель относится к области электронной бесконтактной коммутации и может быть использована, например, в электроприводах постоянного тока, при производстве гальванических покрытий, в термоэлектрических устройствах нагрева-охлаждения, то есть в тех случаях, когда для нормального функционирования электрических устройств или технологических процессов необходимо переключение полярности питающего напряжения.

Известен реверсивный переключатель, содержащий мостовую схему на четырех силовых транзисторах разной проводимости и схему предотвращения сквозных токов, содержащую четыре дополнительных транзистора, два диода, четыре резистора и группу логических элементов «и» (Патент RU 2140128, С1, кл Н03К 017/66, 2001 г.). Однако этот переключатель эффективно работает лишь на индуктивную нагрузку, что не позволяет использовать его, например, в термоэлектрических устройствах.

В качестве прототипа принято твердотельное реле «Модуль силовой полумоста с оптической развязкой 5П64.GD», выпускаемый ЗАО «Протон-Импульс» г.Орел (описание модуля прилагается в разделе «Другие документы»). Данный модуль содержит одну пару из двух соединенных последовательно IGBT транзисторов, затворы которых подключены к схеме управления и защиты, соединенной через оптроны со схемой входной логики, подключаемой к выходным цепям микропроцессора. Для работы в качестве переключателя полярности источника постоянного напряжения необходимо использование двух таких модулей путем параллельного соединения одноименных клемм коммутируемого источника.

Недостатками прототипа являются сложность схем управления силовыми ключами и их защиты от сквозных потоков, а так же большие потери на рассеиваемую тепловую мощность, в результате чего необходимо использование достаточно громоздких теплоотводящих радиаторов.

Задача полезной модели — упрощение схемы управления и защиты силовых транзисторов от сквозных токов и уменьшение габаритов за счет снижения тепловой мощности, отводимой от транзисторов.

Технический результат достигается тем, что объединенные в мостовую схему две параллельно включенные пары из двух используемых в качестве силовых ключей последовательно соединенных полевых транзисторов, затворы которых через оптроны соединены с цепями управления, подключаемыми к выходным цепям управляющего микропроцессора, согласно полезной модели, отличаются тем, что в качестве силовых ключей применены полевые транзисторы с низким сопротивлением сток-исток в открытом состоянии, причем каждая из параллельно включенных пар образована двумя встречно-последовательно соединенными транзисторами с каналами n-типа и p-типа, стоки полевых транзисторов с однотипными каналами соединены в каждой паре друг с другом и с клеммами подключения источника питания, истоки полевых транзисторов с разнотипными каналами в каждой паре соединены друг с другом и с клеммами подключения нагрузки, а входные цепи развязывающих оптронов через диоды и ограничительные резисторы соединены встречно-параллельно друг с другом и с клеммами управления переключателем.

На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема переключателя, а на фиг.2 — фотография опытного образца полезной модели.

Переключатель содержит подключенные к клеммам 1 источника питания две параллельно включенные пары, каждая из которых состоит из двух встречно-последовательно соединенных МДП транзисторов с индуцированными каналами n-типа и p-типа.

Одна пара образована транзистором 2 с каналом n-типа и транзистором 3 с каналом p-типа, другая пара — транзистором 4 с каналом n-типа и транзистором 5 с каналом p-типа. Стоки полевых транзисторов 2 и 4 с однотипными каналами, соединены друг с другом и подключены к минусовой клемме источника питания, соответственно стоки транзисторов 3 и 5 соединены друг с другом и подключены к плюсовой клемме источника питания. Истоки полевых транзисторов 2, 3 и соответственно, транзисторов 4, 5 соединены друг с другом и клеммами 6 подключения нагрузки, а затворы этих транзисторов соединены с выходными цепями оптронов 7, 8, 9, 10, входные цепи которых через ограничительные резисторы 11 и диоды 12 соединены встречно-параллельно друг с другом и клеммами 13 управления переключателем.

Полезная модель работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда на шины управления с клемм 13 от управляющего микропроцессора не подано напряжение включения светодиодов оптронов 7, 8, 9, 10, силовые транзисторы 2, 3, 4, 5 закрыты и следовательно, нагрузка, подключенная к клеммам 6, отключена от источника питания, соединенного с клеммами 1.

Читайте также:  Переменный ток сравнивают с постоянным по тепловому действию

При подаче положительного управляющего напряжения на одну из шин клемм 13, например, на верхнюю по фиг.1 шину, срабатывают оптроны 7 и 10 и открываются транзисторы 2 и 5, осуществляя тем самым подключение нагрузки к источнику; при этом плюсовая клемма 1 источника питания оказывается подключенной к правой (по фиг.1) клемме 6 нагрузки, и соответственно, минусовая клемма 1 источника питания будет подключена к левой по схеме клемме 6 нагрузки. При подаче управляющего напряжения на нижнюю шину клемм 13 аналогичным образом сработают оптроны 8 и 9, откроются транзисторы 3 и 4, в результате чего полярность источника питания к клеммах 6 нагрузки реверсируется.

Благодаря встречно-параллельному соединению входных цепей оптронов 7, 8, 9, 10 через диоды 12 и резисторы 11 с шинами управления при сбое управляющего микропроцессора, когда на обоих шинах управления могут появиться положительные сигналы, входные токи всех оптронов становятся равными нулю, что приводит к отключению нагрузки от источника питания. Появление на «нулевой» шине управления импульсной помехи положительной полярности с амплитудой, равной или превышающей амплитуду сигналов управления, либо появление на работающей шине управления импульсной помехи отрицательной полярности с соответствующей амплитудой, также приводят к кратковременному (на время длительности импульса помехи) отключению нагрузки от источника питания. При этом резисторы 11 ограничивают входной ток светодиодов оптронов 7, 8, 9, 10 от положительных импульсов помех с амплитудой, превышающей напряжение управления, а диоды 12 обеспечивают защиту указанных светодиодов при наличии импульсных помех отрицательной полярности с амплитудой, превышающей допустимые значения обратных напряжений этих светодиодов. Аналогичным образом примененная в полезной модели мостовая схема из последовательно соединенных транзисторов 2, 3 и 4, 5 с разнотипными каналами обеспечивает эффективную защиту от сквозных токов при воздействии на затворы этих транзисторов импульсных помех, наводимых на цепи источника питания. Если все транзисторы 2, 3, 4, 5 закрыты (нагрузка отключена от источника питания), импульсные помехи положительной полярности могут вызывать одновременное открывание транзисторов 2 и 4 и при этом одновременное приращение напряжения закрывания закрытых транзисторов 3 и 5, при этом нагрузка остается отключенной от источника питания. Аналогично при воздействии импульсных помех отрицательной полярности открываются транзисторы 3 и 5 и остаются закрытыми транзисторы 2 и 4. Если же нагрузка подключена к источнику питания, т.е. открыты транзисторы 3 и 4, либо 2 и 5, то импульсная помеха любой полярности может вызывать только закрытие соответствующего открытого транзистора, что приведет к кратковременному на время длительности импульса помехи отключению нагрузки, не приводящему к ухудшению функционирования инерционных процессов или устройств, упомянутых в области использования данной полезной модели.

Применение в качестве силовых ключей полевых транзисторов со сверхнизким сопротивлением сток-исток в открытом состоянии, выполненных с HEXFET структурой кристалла и получивших название MOSFET-транзисторов, позволяет уменьшить энергетические потери и исключить использование в полезной модели громоздких теплоотводящих радиаторов (описание «Новые MOSFET транзисторы семейства IRFP4» прилагается в разделе «Другие документы»). Например, при использовании транзисторов NP100 (транзисторы 3, 5) и транзисторов IRF1404 (транзисторы 2, 4), имеющих сопротивление в открытом состоянии 0,004 Ом при токе нагрузки 20 А, падение напряжения на одном транзисторе составит 0,004×20=0,08 В, а мощность тепловыделения не превысит 0,08В×20А=1,6 Вт, в то время как допустимая тепловая мощность при работе этих транзисторов без радиаторов составляет 2 Вт. Для сравнения отметим, что тепловая мощность, выделяемого прототипом при коммутации постоянного тока 20 А составит (см. прилагаемую техническую характеристику) 3,2В×20А=64 Вт. При этом габариты двух объединенных в мостовую схему полумостов прототипа составят, мм 150×93×42, в то время, как габариты опытного образца полезной модели, представленного на фиг.2, имеют размеры 90×60×18 (мм).

Как видно из фиг.2, высота полезной модели определяется высотой клеммников 1 и 6. Силовые транзисторы полезной модели смонтированы на теплоотводящих участках печатной платы, что позволяет переключать токи до 40 А с допустимой рабочей температурой транзисторов. При установке на этих участках радиаторов, не увеличивающих высоту полезной модели, последняя обеспечивает коммутацию токов до 100 А.

Таким образом, преимуществами заявляемой по сравнению с прототипом полезной модели являются более простая и следовательно, более надежная схема управления и защиты силовых транзисторов от сквозных токов, меньшие потери на тепловыделение, и как следствие этого, более компактная конструкция.

Переключатель полярности источника питания постоянного тока, содержащий объединенные в мостовую схему две параллельно включенные пары из двух используемых в качестве силовых ключей последовательно соединенных транзисторов, затворы которых через оптроны соединены с цепями управления, подключаемыми к выходным цепям управляющего микропроцессора, отличающийся тем, что в качестве силовых ключей применены полевые транзисторы с низким сопротивлением сток-исток в открытом состоянии, причем каждая из параллельно включенных пар образована двумя встречно-последовательно соединенными транзисторами с каналами n-типа и p-типа, стоки полевых транзисторов с однотипными каналами в каждой паре соединены друг с другом и с клеммами подключения источника питания, истоки полевых транзисторов с разнотипными каналами в каждой паре соединены друг с другом и с клеммами подключения нагрузки, а входные цепи развязывающих оптронов через диоды и ограничительные резисторы соединены встречно-параллельно друг с другом и с клеммами управления переключателем.

Читайте также:  Пониженное напряжение оперативного тока

Источник



Переключатель полярности постоянного тока схема

Автор:
Опубликовано 01.01.1970

Эту тему нам подсказал некто O4karik в теме «Робототехника» на нашем форуме.

Схема представляет собой автомат переключения полярности при нажатии на кнопку.

Где это может понадобиться? Да везде. Ну например, в каких-нибудь игрушках. Доехала машинка до стенки, нажалась кнопочка — машинка поехала обратно 🙂 На самом деле, применений — куча. А устройство меж тем — чрезвычайно простое. Состоит всего из двух микросхем и нескольких развесных элементов.

Начнем сначала. То есть — с кнопочки.

Как вам, надеюсь, известно, все выключатели, кнопочки, реле и прочие элементы механической коммутации имеют очень неприятное свойство: «дребезг» контактов. Он выражается в том, что при замыкании пары контактов, ток через них начинает идти спокойно не сразу. Он сначала некоторое время «дребезжит» — совершает затухающие колебания. При размыкании контактов — та же беда.

Зачастую дребезг никто не замечает и не учитывает, поскольку для большинства схем он не представляет серьезных проблем. Но для нашей схемы это — настоящая проблема. Потому что при нажатии кнопки один раз, схема будет «думать», что кнопка была нажата несколько раз, что — ясен день — приведет к глюкам. Значит, надо с ним бороться.

Для борьбы с дребезгом в нашем устройстве предусмотрена хитрая схема на двух инвертерах микросхемы К561ЛН2, конденсаторе и двух резисторах. Не будем вникать в подробности его работы. Скажу только, что эта схема является триггером Шмидта с временной задержкой включения и выключения. Короче говоря, после этой схемы мы получаем красивые прямоугольные импульсы без всякого дребезга.

Эти красивые импульсы поступают на тактовый вход триггера DD2 (561ТМ2). По каждому фронту (перепаду из 0 в 1), триггер захлопывает состояние на входе D. Сигнал на вход D подается с инвертированного выхода этого же триггера.

Дальше все очень хитро. Допустим, что на инверсном выходе — 1. При очередном фронте, она захлапывается в триггер, следовательно — на прямом выходе триггера появляется «1», на инверсном — «0». Значит, при следующем фронте в триггер захлопнется уже ноль! При этом, на прямом выходе появится «0», на инверсном — снова «1» и процесс пойдет заново.

Таким образом, каждый фронт будет изменять состояние триггера на противоположное.

В принципе, мы уже имеем на выходах триггера изменение полярности при каждом нажатии на кнопочку. И если нагрузка маломощная — можно на этом и остановиться и повесить ее прямо на выходы микросхемы. Однако, лучше не перегружать микросхему по току, а поставить на ее выходы самые обычные усилители на транзисторах. Точнее — драйвера.

Драйвер — это буферный усилитель, который усиливает по току цифровой сигнал.

В принципе — этого то нам и нужно. На каждый выход триггера мы поставим по одному драйверу. Каждый драйвер состоит из двух транзисторов разной проводимости. Когда на вход драйвера поступает положительное напряжение — открыт NPN-транзистор, когда отрицательное — PNP. В нашу схему я поставил транзисторы КТ502 и КТ503 (PNP и NPN соответственно). Эти транзисторы запросто выдержат токи до 100 мА. Что? Вам нужно больше? Ну ладно! Можете поставить транзисторы помощнее.

Я рекомендую ставить полевые транзисторы. Например, подойдут транзисторные сборки
IRF7107,
IRF7309,
IRF7389
.

Каждая из этих сборок уже содержат внутри пару транзисторов разной проводимости, рассчитанных на токи от 3 до 7А. Подробнее о них можно узнать на сайте фирмы-производителя (International Rectifier) — www.irf.com.

Ну, наверно это все. Надеюсь, схема будет вам полезна. Если что — пишите в форум.

Источник