Трехфазный тиристорный коммутатор

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано длякоммутации трехфазной нагрузки преи.- мущественно асинхронных электродвигателей . Цель изобретения состоит в повышении надежности путем обеспечения защиты при пробое вентилей или

союз советских социАлистичесних

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 M 1/08 Н 02 Н 7/10

I 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ госудА стаенный номитет ссср

Ilo делАм изоБретений иотнРытий (61) 760329 (21) 4172134/24-07 (22). 04. 01. 87 (46) 07.12.88. Бюл. У 45 (71) Мурманский домостроительный комбинат (72) А.С. Гаврилов (53) 621.316.727:621.316,925,4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 760329, кл. Н 02 М 1/08, 1978.. SU„„1443092 А 2 (54) ТРЕХФАЗНЫЙ ТИРИСТОРНЫЙ КОММУТАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для коммутации трехфазной нагрузки преи.— мущественно асинхронных электродвигателей. Цель изобретения состоит в повышении надежности путем обеспечения защиты при пробое вентилей или

443092 диодов в переходный период пуска коммутатора. Силовая схема коммутатора содержит подключенные к зажимам трех фаз сети через силовые контакты 1 встречно-параллельно -включенные управляемые вентили 2, 3, 4 и неуправляемые 5, 6, 7. Выходом коммутатора являются зажимы 26, 27, 28, к которым подключены нагрузка 29 и блок 1.3 временных задержек. При подаче команды гг и

Включение с переключателя режимов г

31 на первый вход блока 13 временных задержек на первом выходе последнего появляется мгновенный сигнал включения контактов 1, а с выдержкой вреИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для коммутации трехфазпых активноиндуктивных нагрузок преимущественгно асинхройных электродвпгателей и 5 является усовершенствованием изобретения по авт. св. Fr: 760329.

Цель изобретения — повышение надежности путем обеспечения защиты от пробоя силовых полупроводниковых 10 элементов коммутатора в переходный период пуска коммутатора:

На фиг. 1 приведена фупкциональ.1ная схема коммутатора.; на фпг, 2 принципиальная схема блока временпых задержек, выполненного tiB релейно-кон— тактной аппаратуре; на фиг. 3 — принципиальная схема блока контроля соc " тояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора.

Трехфазный тиристорный коммутатор (фиг. 1) содержит подключенные к зажимам А, В, С сети через трехфазный управляемый контактор 1 встречно-параллельно включенные управляемые вентили (тиристоры) 2-4 и неуправляегые вентили (диоды) 5-7, блок управления тиристорным коммутатором, выполненный в виде .трехфазного выпрямителя на диодах 9-11, выход которого через ключ 12, входящий в блок

13 временных задержек, далее через резисторы 14-16, разделительные диоды 17-19 и пороговые элементы 20-22 подключен к управляющпм электродам мени — сигнал на втором выходе, обеспечивающий включение вентилей 2, 3, 4 через блок управления 8 и блокирующий блок 30 контроля. Одновременно с ним на третьем выходе блока 13 появляется сигнал, повторно блокирующий блок 30 контроля. Если при пуске один из вентилей окажется пробитым, то после включения контактов

1 срабатывает блок 30 контроля и блокируется действие блока 13. Поэтому контакты 1 отключаются еще до отпирания вентилей 2, 3, 4. В результате пуск контактора и включение нагрузки 29 не состоятся. 3 ил.

2 вентилей 2-4. Переходы управляющий электрод — анод вентилей 2-4 эашунтированы дополнительными диодами

23-25, катоды которых соединены с анодами указанных вентилей и соответствующими нагрузочными зажимами 2628 коммутатора, к которым подключена также нагрузка 29 и три вывода питающего входа блока 30. Четвертый вывод питающего входа блока 30 контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора соединен с пулевым зажимом сети. Блок 30 имеет. кроме этого, два блокирующих входа (сигналы t«и t ), являющихся вторым и третьим выходами блока

13. На первый. вход последнего поступают управляющие сигналы с переключателя 31 режиомв, а на второй вход-блокирующий сигнал с блока 30. Сигналом- !., с первого выхода блока 13

"овместного управления управляются силовые контакты контактора 1„ сигналом t, с второго выхода блока 13— блок 8 управления путем замыкания или размыкания ключа 12, кроме того, этим же сигналом блокируется действие блока 30, причем, чтобы исключить протекание обратных токов через диоды защиты в рабочем режиме коммутатора (фиг, 3), блокирование защиты производится в цепи каждого из трех ее диодов.

Схегы блоков 13 и 30 выполнены на релейпо-контактной аппаратуре (фиг . c и 3).

3092

15

ЗО

55 з 144

Схема блока 13 (фиг. 2) содержит замыкающий контакт 32 кнопки "Пуск", первый вывод которого подключен к первой шине 33 источника питания, а второй вывод контакта кнопки через включенные последовательно три размыкающих контакта 34 второго реле времени с замедленным возвратом, репе 35 управления и реле 36 защиты вентилей подключен к первым выводам катушек 37 пускового реле и реле 38 первого времени, вторые выводы этих катушек, а также катушек 39 контактора, второго реле 40 времени, реле

41 управления и третьего реле 42 времени с замедленным возвратом объединены и подключены к второй шине 43 источника питания, к шине 33, кроме контакта 32 кнопки "Пуск" подключены первые выводы замыкающих контактов 44 пускового реле и контакт 45 контактора, контакты 32 кнопки "Пуск" и второго реле 34 времени зашунтированы парой последовательно включенных замыкающих контактов 44 и 46 пускового реле, причем перемычка между этими контактами соединена с первым выводом размыкающего контакта 47 реле защиты вентилей, с вторым выводом гервого замыкающего контакта 48 третьего реле времени и с первым выводом катушки второго реле времени, второй вывод контакта 47 реле защиты вентилей соединен с первым выводом катушки 39 контактора, первый вывод контакта 48 третьего реле времени соединен с вторым выводом контакта 45 контактора и с первым выводом размыкающего. контакта 49 кнопки "Стоп", второй вывод которого подключен к первым выводам замыкающих контактов 50 и 51 реле управления и первого реле времени, вторые выводы этих контактов объединены и подключены к первым выводам катушки 42 и второго замыкающего контакта 52 третьего реле времени, второй вывод контакта .52 соединен с первым выводом катушки 41 реле управления.

Схема блока 30 (фиг. 3) содержит три диода 53-55, катоды которых являются вводами питающего входа защиты и соединены с соответствующими 1 нагрузочными зажимами 26-28 коммутатора, а аноды диодов соединены с первыми выводами трех размыкающих контактов 56-58 реле управления блока

13, при этом вторые выводы указанных контактов объединены и через размыкающий контакт 59 третьего реле времени блока !3 подключены к первому выводу катушки 60 реле защиты венти" лей и аноду шунтирующего диода 61, второй вывод катушки 60 и катод диода 61 объединены и подключены к нулевому проводу.

Коммутатор (Фиг. 1) работает следующим образом.

В исходном состоянии с переключателя 31 режимов на первый вход и с блока 30 на второй вход блока 13 сигналов не поступает. Поэтому на трех выходах блока 13 сигналы

13 также отсутствуют и контакты 1 в силовых цепях коммутатора, а также ключ t2 разомкнуты. Коммутатор вы-ключен, Обозначения сигналов t,, Г, и С, блока 13 следующие: сигнал 1 без выдержки времени на включение или отключение, сигнал 2 с выдержкой времени на включение, сигнал 3 с выдержкой времени на отключение.

После подачи переключателем 31 режимов команды "Включение" на первом выходе блока 13 появляется беэ выдержки времени непрерывный сигнал действующий на замыкание контактов 1 в силовых цепях коммутатора.

При этом вентили и диоды коммутатора оказываются под напряжением сети, через них начинают протекать обратные токи и токи утечки. Если все вентили и диоды коммутатора исправны, то на выходе блока 30 и втором входе блока 13 сигнал появиться не может и блок 13 обеспечивает дальнейшую работу коммутатора. На втором выходе блока 13 непрерывный сигнал появляется с выдержкой времени, достаточной для действия блока 30 и последующего отключения контактов 1.

Поскольку при исправных вентилях и диодах коммутатора действия блока

30 нет, то с появлением сигнала t, на втором выходе блока 13 происходит запуск ключа 12 с одновременным блокированием защиты. Одновременно с появлением сигнала t, на втором выходе блока 13 аналогичный сигнал t „ повторно блокирующий действие защиты, появляется и на третьем выходе.

Повторное б.блокирование необходимо для предотвращения ложных срабатываний защиты при отключении коммутатора, так как в этом случае блокирую5 14430 щпй сигнал С, снимается без выдержки времени, а сигнал с первого выхода t 3 блока 13 па отключение контактов 1 подается с выдержкой времени.

После замыкания ключа 12 через управляющие электроды управляемых вентилей 2-4 поочередно начинают протекать импульсы тока управления. В 10 результате вентили 2-4 поочередно отпираются, обеспечивая включение нагрузки 29.

После подачи переключателем 31 ре-жимов команды Отключение" снимается 15 без выдержки времени сигнал tq, с второго выхода блока 13 и с первого блокирующего входа блока 30, обеспечивающий также размыкание ключа 12 и отключение нагрузки 29., Затем с вы- 20 держкой времени снимается сигнал t, с первого выхода блока 13, обеспечивая отключение контактора 1. Одновременно с этим с третьего выхода блока

13 и с второго блокирующего входа 25

Ьлока 30 снимается сигнал tq1. Схема возвращается в исходное состояние.

Если при подаче на первый вход блока 13 команды "Включение" окажется пробитым один из вентилей, например вентиль 2 в цепи фазы Л, то после включения контактора 1 через входные зажимы блока 30 защиты течет ток по цепи: пулевой зажим сети— четвертый и первый выводы питающего входа блока 30 — неисправный вентиль

2 — левый контакт 1 - зажим фазы А сети. На выходе блока 30 появляется сигнал, блокирующий действие блока

13 путем снятия сигнала cего выхода и отключения контактов 1.

Рассмотрим работу коммутатора в случае выполнения блока 13 и блока

30 на релейно-контактной аппаратуре (фиг. 2 и 3). При нажатии на кнопку

32 "Пуск" (фиг. 2) течет ток по цепи: шина 33 — контакт 32 кнопки — . размыкающий контакт 34 второго реле времени — размыкающий контакт 35 ре50 ле управления- размыкающий контакт

36 реле защиты вентилей — катушки 37 пускового реле и первого реле 38 времени — шина 43. Срабатывая, пусковое реле управления контактами 44 и 46 шунтирует контакты 32 кнопки "Пуск" и второго реле 34 времени, обеспечивая протекание тока через катушки 39 контактора и второго реле 40 време92 6 ни. Контактор при срабатывании за" мыкает контакты 1 в силовых цепях коммутатора (фиг. 1) и блок-контакт

45 в блоке 13. После окончания вы- " держки на первом реле времени замыкается контакт 51 последнего и обеспечивает протекание тока в цепи: шина 33 — блок-контакт 45 контактора— размыкающий контакт 49 кнопки "Стоп"контакт 51 первого реле времени — катушка 42 третьего реле времени — шина 43. Срабатывая, третье реле времени замыкает контакты 48 и 52, причем последним иэ них включается катушка 41 реле управления. которое становится на самопитание через контакт 50. Размыкающим контактом 35 реле управления разрывается цепь питания катушек 37 пускового реле и первого реле 38 времени. Контакты 44 и

46 пускового реле и первого реле 51 времени размыкаются, однако питание катушки 39 контактора сохраняется через его блок-контакт 45 и контакт 48 третьего реле времени.

Вторым замыкающим контактом 12 реле управления, выполняющим функции ключа (фиг, 1), обеспечивается управление вентилями коммутатора и включение нагрузки 29. Второе реле времени (катушка 40 и контакт 34) обеспечивает ограничение длительности команды "Пуск" кнопкой 32, чем предотвращаются многократные включения контактора при пуске коммутатора с пробитым вентилем или диодом, Для отключения нагрузки нажимают на кнопку 49 "Стоп". В результате этого катушки 41 реле управления и третьего реле 42 времени питание теряют, причем замыкающим контактом 12

1 реле управления отключается цепь управления вентилем коммутатора и вентили 2-4 запираются, прекращая протекание тока в фазах нагрузки.

Глагодаря замедленному размыканию „ контакта 48 третьего реле времени ка тушки 39 контактора теряют питание уже после отключения нагрузки контактом 12 реле управления, поэтому размыкание силовых контактов 1 контактора происходит также без тока нагрузки.

Защита от пробоя вентилей реагирует не только на пробой вентилей 2-7 в силовых цепях коммутатора. Если в момент пуска окажется пробитым один из диодов 17-19 или 23-25 в блоТрехфазный тиристорный коммутатор по авт. св. Р 760329, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты от пробоя силовых полупроводниковых элементов в переходный период пуска коимутатора, введены переключатель режимов, трехфазный управляемый контактор, блок контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора, снабженный двумя блокирующими входами, и блок временных задержек, снабженный входом для подачи управляющего сигнала, блокирующим входом и тремя выходами, на которых сигналы по отношению .к управляющему формируются соответственно с задержкой на включение и отключе-. ние, с задержкой на включение и с задержкой на отключение, выход переключателя режимов соединен с управляющим входом блока временных задержек, который подключен выходом сигнала с задержкой на включение и отключение к первому блокирующему входу блока контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора, выходом сигнала с задержкой на зключение — к второму блокирующему входу блока контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутато» ра и управляющему входу блока управления тиристорным коммутатором, а выходом сигнала с задержкой на отключение — к управляющему входу трехФаз7 14430 ке 8 вентилями коммутатора (Фиг. 1), то защита от пробоя вентилей также срабатывает, В качестве примера рассмотрим случай повреждения диода 17 или 23

5 для момента времени, когда потенциалы фаэ A и С сети равны по величине, но противоположны по знаку, причем потенциал фазы В равен нулю, а потенциал фазы А положителен.

При пробое диода 17 сначала появляется цепь тока через две фазы сети: зажим фазы А — левый контакт контактора 1 — переход катод — управля- 15 ющий переход вентиля (тиристора) 2— стабилитрон 20 — пробитый диод 17— резистор 14 — резистор 16 — диод 19— стабйлитрон 22 — переход управляющий электрод — катод тиристора 4 — правый контакт 1 контактора — зажим фазы С. Тиристор 4 отпирается, в результате этого появляется вторая цепь тока (фиг. 3 и 1): нулевой зажим сети — катушка 60 реле защиты вентилей -25 размыкающий контакт 59 третьего реле времени — размыкающий контакт 58 реле управления — диод 55 — нагрузочный зажим 28 коммутатора — тиристор 4 правый контакт 1 контактора — зажим З0 фазы С. Реле защиты вентилей срабатывает и контактами 36 и 47 отключает катушки 37 пускового реле, первого реле 38 времени и контактора

39 (фиг. 2).

При пробое диода 23 цепь тока следующая: нулевой зажим сети — катушка 60 реле защиты вентилей — контакт 59 третьего реле времени — контакт 56 реле управления — диод 53 — 4п зажим 26 — пробитый диод 23 — резистор 14 — резистов 16 — диод 19— стабилитрон 22 — переход управляющий электрод — катод тиристора 4 — правый контакт 1 контактора — зажим фа45 зы С. Тиристор 4 отпирается, после чего происходит переключение тока в блоке 30 с диода 53 на диод 55 и далее на зажим фазы С сети. Если величина тока недостаточна для отпирания тиристора 4 (что вполне вероятно, так как его источником является напряжение нулевой провод — фаза сети, ограниченное сопротивлением катушки 60 реле защиты вентилей и резисторов 14 и 16), то спустя четверть . периода, когда потенциал фазы А уже отрицательный, ток катушки 60 протекает через переход управляющий элект92 В род — катод тиристора 2, вызывая его отпирание. Значит, и в этом случае срабатывание реле защиты вентилей обеспечено.

При повреждении диодов 18, 24 ипи 19, 25 в управляющих цепях соответствующих тиристоров 3 или 4 работа схемы защиты вентилей аналогична.

Разница состоит лишь в том, что токи через диоды и вентили циркулируют в другие моменты времени и при других сочетаниях фаз.

Таким обпазом, предлагаемый коммутатор позволяет выявлять пробой силовых вентилей или диодов в управляющих цепях тиристорног0 коммутатора в момент его пуска, прелшествующий заключению нагрузки, обеспечивается полная безопасность еГо электро схемы в выключенном состоянии. формула изобретения

9 1443092 10 ного управляемого контактора, кон- тающих входа блока контроля состоятакты которого включены последователь- ния силовых полупроводниковых злено в входные цепи трехфазного тирис- ментов коммутатора предназначены для торного коммутатора, при этом вы- подключения к соответствующим нагоуход блока контроля состояния силовых зочным зажимам трехфазного тиристорполупроводниковых элементов коммута- ного коммутатора, а четвертый питаютора подключен к блокирующему вхо- щий вход - к нулевому зажиму ду блока временных задержек, три пи-. сети.

Составитель О. Мещерякова

Техред JI.Cåðäþêoâà

Корректор В. Бутяга

Редактор О. Головач

Заказ 6391/50

Тираж 666

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5

Подписное

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