Устройство для безыскровой коммутации нагрузки переменного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03.1.1967 (№ 1124419/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опуоликовано 06,11,1968. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 22.IV.1968

Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

А. С. Капуста

Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С. М. Кирова

Заявитель,УСТРОЙ СТВО ДЛЯ БЕЗЫСКРОВО Й КОММУТАЦИИ

НАГРУЗКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Известны устройства для безыскровой,коммутации нагрузки переменного тока, содеу. жащие цепь из параллельно соединенных силового контакта коммутирующего электромагнитного элемента и коммутационного элемента, например тиристора, в каждой фазе и управляющий элемент.

Предлагаемое устройство обеспечивает коммутацию при пробое тиристора и более надежно благодаря тому, что последовательно с тиристором в каждой фазе включен предохранительный элемент с уставкой, не превышающей номинального рабочего тока, а в цепь управления тиристорами включен вспомогательный контакт коммутирующего электромагнитного элемента, замыкающийся до замыкания силовых контактов и размыкающийся после их размыкания.

На фиг. 1 показана контактная труппа электромагнитного коммутирующего элемента с последовательным замыканием вспомогательных и силовых контактов; на фиг. 2— принципиальная схема устройства для однофазной системы с последовательным замыканием вспомогательных и силовых контактов и с коммутационным элементом, содержащим тиристор, включенный по мостовой схеме; на фиг. 3 — принципиальная схема устройства для однофазной системы с коммутационным элементом, содержащим два тиристора, включенных по перекрестной схеме с закороченной диагональю; на фиг. 4 — принципиальная схема устройства для однофазной системы с коммутационным элементом, содержащим два тиристора, соединенных встречно-параллельно; на фиг. 5 — принципиальная схема устройства для многофазной системы с последовательным замыканием вспомогательного и силовых контактов; на фиг. 6 — контактная группа электромагнитного коммутирующего элемента с последовательным размыканием силовых и вспомогательных контактов.

Устройство содержит вспомогательный контакт 1 электромагнитного коммутирующего элемента, основной контакт 2, балластное сопротивление 8, коммутационный элемент 4 с тиристором, включенным по мостовой схеме, катушку б электромагнитного коммутирующего элемента, источник б переменного тока, приемник 7 электроэнергии, управляющий контакт 8, предохранитель 9, фазорегулирующий конденсатор 10, источник 11 управляющих напряжений для тиристоров, содержащий трансформатор с двумя обмотками и двумя

25 выпрямителями.

Работа устройства рассматривается на примере многофазного варианта (фиг. 5).

В исходном состоянии, когда контакты 1 и

2 разомкнуты, тиристоры коммутационных

30 элементов 4 закрыты, и ток в нагрузку не

210ггз

60 проходит. При изменении вышеуказанного состояния устройства сначала замыкается вспомогательный контакт 1, который включает управляющую цепь тиристоров. В связи с тем, что открытие тиристора происходит максимум за 5 мксек, а время перемещения якоря нормально действующего устройства составляет минимум сотни мсек, то к моменту замыкания основных контактов 2 тиристоры коммутационных элементов 4 будут открыты.

Ток в нагрузку с момента открытия тиристоров и до окончательного замыкания основных контактов проходит через них. Этим устраняется искрение, обусловленное вибрацией контактов в момент замыкания. После замыкания основных контактов коммутационные элементы шунтируются ими и, несмотря на замкнутое состояние цепи управления, ток через них не проходит.

При размыкании цепи основные контакты 2 размыкаются раньше вспомогательного контакта 1. Поэтому в начальный момент размыкания контактов 2 ток, протекающий в нагрузку, воспринимается открытыми тиристорами, что исключает появление дуги. После размыкания вспомогательного контакта 1 цепь управления тиристорами обрывается, и они закрываются при первом переходе тока через нуль.

Для управления тиристором (тиристорами) в схемах на фиг. 2 и 3 используют источник постоянного тока, питающий электромагнит коммутирующего устройства; в схемах на фиг. 4 и 5 — управляющий трансформатор 11, количество вторичных обмоток (с выпрямителями) которого равно числу фаз для мостовой и перекрестной тиристорных схем и числу управляемых вентилей при встречно-параллельном включении последних.

Выводы трансформатора 11 и переходы коммутационных элементов 4 (фиг. 5), помеченные штрихами, в первых двух случаях не используют.

Принудительная последовательность изменения состояния основных и вспомогательных контактов, осуществляемая конструктивно (фиг, 1), гарантирует четкую бездуговую коммутацию. Подобная последовательность работы контактов 1 и 2 может быть достигнута в результате регулировки контактных пружин.

Для исключения случайных отказов, связанных с пробоем вспомогательных или управляемых диодов коммутационного элемента 4, последние подключают к основным контактам 2 через предохранители 9.

Когда диоды исправны, энергия кратковременных импульсов, имеющих место при переключении основных контактов, недостаточна для расплавления вставки предохранителя.

Плавкая вставка сгорает только от действия непрерывного тока, появляющегося при корот5

15 го г5

4 ком замыкании электродов в любом из дио. дов, что автоматически приводит к их отключению. Если основные контакты, несмотря на примененную защиту, рассчитаны на. нагрузку, близкую к коммутируемой, они при повреждении тиристорной схемы обеспечат безотказную импульсную работу до первого профилактического осмотра, т. е. до устранения повреждения.

Мощность тиристоров зависит от мощности цепи, повторения коммутаций, частоты переменного тока и может быть рассчитана по допустимой перегрузке тиристоров.

Номинальная величина тока плавления вставки зависит от тех же факторов и должна выбираться из условия надежного ее сгорания от рабочего тока цепи.

Величина сопротивления резистора 8 в схемах фиг. 2, 3 определяется необходимым током управления и зависит от типа тиристора и величины питающего напряжения. Емкость конденсатора 10 в схемах фиг. 4 и 5 зависит от тех же причин, а также от необходимой фазы управляющего напряжения. Применение конденсатора в качестве балластного сопротивления, несмотря на наличие индуктивности управляющего трансформатора, позволяет иметь нсобходимыс быстродействие и фазировку управляющей схемы. Величина тока в переходном режиме и при переходе через резонанс ограничивается сопротивлением первичной обмотки управляющего трансформатора 11. Это сопротивление может быть относительно высоким в связи с малой мощностью, потребляемой трансформатором для управления тиристорами.

Схемы и работа устройств при различных вариантах с размыкающими контактами аналогичны рассмотренным выше.

Предмет изобретения

1. Устройство для безыскровой коммутации нагрузки переменного тока, содержащее цепь из параллельно соединенных силового контакта коммутирующего электромагнитногс элемента и коммутационного элемента, например тиристора, в каждой фазе и управляющий элемент, отличающееся тем, что, с целью обеспечения коммутации при пробое тиристора, последовательно с указанным тиристором в каждой фазе включен предохранительный элемент с уставкой не более номинального рабочего тока.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в цепь управления упомянутыми тиристорами включен вспомогательный контакт указанного,коммутирующего электромагнитного элемента, замыкающийся до замыкания силовых контактов и размыкающийся после размыкания тех же контактов.

1

1

L.1

-ю (1- + — — .(1 (р б -

КЗ-, 1 (0-+ — —

1 (о- at Kj- !

I ! !

Cg j

i !

2>oars! !

1

1

1

1

1 ! ! !

1 ! ! !

I !!

1 ! ! !

Ь„ 3-!