Устройство для коммутации цепей переменного и постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к коммутационным устройствам , предназначенным для применения в электротехнических установках различного назначения, в том числе в импульсной технике. Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе путем устранения искрообразования коммутирующих и управляющих контактов. Для этого устройство для коммутации содержит дроссель с тремя обмотками, первая из которых выполнена маловитковой, вторая многовитковой, а третья выполнена идентичной многовитковой, а также силовые контакты вынесенные на выход устройства. В качестве управляющих контактов используют контактную группу с переключающими контактами без размыкания цепи и через размыкающий контакт указанной группы подключают к началу многовитковой обмотки начало третьей обмотки. Конец третьей обмотки соединяют с выходным и входным выводами устройства. В этом случае управляемые контакты работают без искрообразования , а третья обмотка сокращает количество элементов по сравнению с известным устройством. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. с (Л 00 со

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5)) 4 Н 01 Н 9130

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3969233/24-07 (22) 29.10.85 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (71) Томский политехнический институт им. С. М. Кирова (72) P. А. Кляйн, В. И. Попов и И. И. Пушкарев (53) 621.3.014.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1035659, кл. H Ol Н 9/30, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 11!9090, кл. Н 01 Н 9/30, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ

ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯН НОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутационным устройствам, предназначенным для применения в электротехнических установках различного назначения, в том числе в импульсной технике. Цель изобретения — повышение надежности устройства в работе путем устранения искрообразования коммутирующих и управляющих контактов. Для этого устройство для коммутации содержит дроссель с тремя обмотками, первая из которых выполнена маловитковой, вторая многовитковой, а третья выполнена идентичной многовитковой, а также силовые контакты вынесенные на выход устройства. В качестве управляющих контактов используют контактную группу с переключающими контактами без размыкания цепи и через размыкающий контакт указанной группы подключают к началу многовитковой обмотки начало третьей обмотки. Конец третьей обмотки соединяют с выходным и входным выводами устройства. В этом случае уп- е равляемые контакты работают без искрообразования, а третья обмотка сокращает количество элементов по сравнению с известным устройством. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

I3I9I01

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электротехнических установках различного назначения, в том числе в импульсной технике.

Целью изобретения является повышение н адеж ности.

На фиг. 1 — 3 представлены схемы устройства, варианты.

Устройство состоит из дросселя с маловитковой 1 и многовитковой 2 обмотками, силовых 3 и управляющих 4 контактов, а также третьей обмотки 5.

Маловитковая 1 и многовитковая 2 обмотки (фиг. 1) соединены между собой через размыкающий управляющий контакт 4 во встречно-параллельную цепь, один вывод которой подключен к зажиму источника питания, а другой к выводу силовых контактов 3. ВТОрОИ вывод силовых контактов подключен к нагрузке. Начало третьей обмотки 5 подключено к замыкающему управляющему контакту 4, а конец ее — к общему выводу источника питания и нагрузки.

Обмотки 1 и 2 (фиг. 2) соединены между собой через размыкающий управляющий контакт 4 во встречно-последовательную цепь, которая подключена к зажимам «сточника питания, а вывод общей точки начала этих обмоток соединен с выводом силовых контактов 3. Третья обмотка 5 подключена так же, как и в варианте по фиг. 1, но только маркировка выводов изменена на противоположную.

Обмотки l и 2 (фиг. 3) также соединены во встречно-последовательную цепь, подключенную к зажимам источника питания через размыкаюший управляющий контакт 4, причем источник питания подсоединен к подвижному размыкающему контакту 4.

Конец третьей обмотки 5 соединен с общим выводом начал обмоток 1 и 2.

Управляющие контакты 4 выполнены переключающими без размыкания цепи и содержат размыкающий и замыкающий контакты. При перемещении подвижного контакта во время коммутации в определенной позиции оба контакта оказываются кратковременно замкнутыми, а при дальнейшем движении подвижного контакта размыкающий контакт размыкается, а замыкающий остается замкнутым и фиксируется.

Поскольку управляющие контакты 4 явлгпотся быстродействующими, то момент обоюдного замкнутого состояния контактов весьма мал по сравнению с полным временем срабатывания управляюших контактов и постоянной времени многовитковых обмоток 2 и 5.

Третья обмотка 5 дросселя имеет такое же количество витков, среднюю длину витка, сечение провода и направление намотки, как и многовитковая обмотка 2, т. е. обмотки 2 и 5 представляют собой две ветви од5

1О !

5 г ной бифилярной обмотки, намотанной двойным проводом.

Дроссель с обмотками 1, 2 и 5 может быть выполнен на магнитопроводе из магнитомягкого материала.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем состоянии силовые контакты 3 и размыкающие контакты 4 находятся в замкнутом состоянии. По маловитковой 1 и многовитковой 2 обмоткам протекают токи, обратно пропорциональные их числам витков. Величины этих токов определяются равенством намагничивающих сил обмоток согласно выражению

Ià,wã где 1> и w< — ток и число витков маловитковой обмотки 1;

1г г — то же, многовитковой обмотки 2.

20 За счет встречного направления токов в обмотках 1 и 2 потокосцепления этих обмоток взаимно скомпенсированы. В результате этого входное сопротивление дросселя току нагрузки чисто активное и мало по величине. Например, для схемы (фиг. 1) оно равно эквивалентному активному сопротивлению встречно-параллельной цепи, состоящей из маловитковой 1 и многовитковой 2 обмоток, для схем (фиг. 2 и 3) сопротивление току нагрузки определяется активным сопротивлением маловитковой обмотки.

Для отклк>чения цепи нагрузки, т. е. для размыкания силовых контактов 3, производится переключение управляющих контактов 4 в цепи многовитковой обмотки. При этом в устройстве происходит переходный

35 процесс, характер которого в рассматриваемых вариантах различен.

В момент обоюдно замкнутого состояния размыкающего и замыкающего контактов 4 в устройстве по первому варианту (фиг. 1)

4 ЭДС самоиндукции дополнительной обмотки 5 обусловливает бросок тока в многовитковой обмотке 2. Это приводит к нарушению равновесия потокосцеплений обмОток 1 и 2, что, в свою очередь, способствует скачкообразному увеличению индуктивнос45 ти маловитковой обмотки 1 и, следовательно, ее индуктивного сопротивления. Последнее влечет за собой понижение тока нагрузки. После фиксации подвижного контакта 4 в конечном положении замыкаюший контакт замкнут, а размыкающий разомкнут

Обмотки 2 и 5 оказываются включенными между собой последовательно и образуют бифилярную, т. е. безиндуктивную, обмотку. В результате этого потокосцепление маловитковой обмотки 1 резко возрастает, обусловливая столь же резкое возрастание ее индуктивного сопротивления, а ток нагрузки падает практически до нуля. В эот момент, т. е. в момент бестоковой паузы, производится размыкание силовых контактов 3.

13191О1 вается к дополнительной обмотке 5.

Таким образом, вывод силовых контактов устройства за пределы индуктивного контура создает благоприятные возмож55

Причем размыкание контактов 3 происходит без электрической дуги, так как ток и напряжение в момент их размыкания по величине ниже пределов дугообразования.

В момент резкого понижения тока нагрузки, вызванного скачкообразным увеличением индуктивного сопротивления маловитковой обмотки 1, на концах ее появляется перенапряжение, которое не воздействует на силовые контакты, так как вместе с напряжением источника питания прикладывается к концам бифилярной обмотки, ветви которой составляют обмотки 2 и 5.

В устройстве (фиг. 2) в момент обоюдно замкнутого состояния размыкающего и замыкающего контактов 4 в уравновешенную в магнитном отношении систему, состоящую из обмоток 1 и 2, вводится короткозамкнутый контур в виде короткозамкнутой через замыкающие контакты 4 обмотки 5.

Так как результирующий магнитный поток в магнитной цепи дросселя равен нулю, то короткозамкнутый контур не оказывает никакого влияния на работу устройства. Последующее размыкание размыкающего контакта 4 и фиксация его в конечном положении приводят к образованию бифилярной >5 обмотки, ветви которой состоят из обмоток 2 и 5. Дальнейший переходный процесс в устройстве аналогичен процессу в схеме по фиг. 1.

В устройстве (фиг. 31 в момент обоюдно замкнутого состояния размыкающего и замыкающего контактов 4 ЭДС самоиндукции дополнительной обмотки 5, направленная от начала к концу этой обмотки, обусловливает повышение потенциала на выводе начала маловитковой обмотки по сравнению с ее концом. Это приводит к понижению тока нагрузки и нарушению магнитного равновесия дросселя, что сопровождается появлением индуктивного сопротивления маловитковой обмотки .1. Переход подвижного контакта 4 в конечное положе- 4р ние, при котором замыкающий контакт замкнут (размыкающий разомкнут), приводит к отключению многовитковой обмотки 2 с встречно-направленным током по отношению к току в обмотке 1 и подключению дополнительной обмотки 5, ток в которой направлен согласно току обмотки 2. Это создает форсированное подмагничивание дросселя, в результате которого скачком возрастают потокосцепление маловитковой обмотки 1 и ее индуктивное сопротивление. При этом ток нагрузки резко падает, обеспечивая бестоковую паузу, в интервале которой производится бездуговое размыкание силовых контактов 3. Возникающее в устройстве коммутационное перенапряжение приклады4 ности для защиты их от воздействия коммутационных перенапряжений. Эта защит,l осуществляется с помощью введенной в дроссель третьей обмотки, индентичной мнсговитковой, которая является активным элементом при коммутации тока нагрузки.

Наличие этой обмотки позволяет исключить из схемы устройства разрядник, высокоомные резисторы и тем самым упростить

его.

Введение в устройство переключающих без размыкания цепи дополнительных контактов исключает возможность возникновения искры на контактах в момент коммутации, что устраняет их износ.

Формула изобретения

1. Устройство для коммутации цепей переменного и постоянного тока с двумя входными выводами и двумя выходными выводами, содержащее дроссель с тремя обмотками, причем первая — маловитковая, а вторая — многовитковая, силовые и управляющие контакты, маловитковая и многовитковая обмотки включены встречно-параллельно, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, третья обмотка выполнена идентично многовитковой, в качестве управляющих контактов использована контактная группа с переключающими контактами без размыкания цепи, силовые контакты включены последовательно между первым выводом встречно-параллельно включенных обмоток и первым выходным выводом устройства, начало многовитковой обмотки через размыкающий контакт контактной группы с переключающими контактами подключено к второму выводу встречно-параллельно включенных обмоток, соединенному с первым входным выводом устройства, конец многовитковой обмотки соединен с первым выводом указанных встречно-параллельно включенных обмоток, начало третьей обмотки подключено через замыкающий контакт контактной группы с переключающими контактами к второму выводу встречно-параллельно включенных обмоток, конец третьей обмотки соединен с вторым входным выводом и вторым выходным выводом устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что м аловитковая обмотка включена встречно-последовательно с м ноговитковой, начало многовитковой обмотки через размыкающий контакт контактной группы с переключающими контактами соединено с вторым входным выводом устройства, а через замыкающий контакт контактной группы с переключающими контактами с началом третьей обмотки.

3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что конец третьей обмотки подключен к концу многовитковой обмотки.

1319101

Составитель Г. Корсиков

Редактор О. Головач Техред И. Берес Корректор T. Колб

Заказ 25) 8/47 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва", Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4