Устройство для буздуговой коммута-ции цепей переменного тока

 

О П И С А Н И Е (ц 508815

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союв Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.11.72 (21) 1849232/24-7 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.76. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 10.05.76 (51) М Кл з Н 01Н 9/54

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.316.57,025. .014.2 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Г. В. Могилевский, А. Г. Сосков и Ю. П. Погорелов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ ЦЕПЕЙ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, в частности к коммутационным аппаратам с бездуговой коммутацией.

Известны устройства для бездуговой комму- 5 тации цепей переменного тока, содержащие контактор и тиристор ный коммутатор, подключенный параллельно главным контактам, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно с главными 10 контактами, а к вторичным обмоткам через выпрямители подсоединены накопительные конденсаторы и датчик наличия напряжения на контактах.

Однако во включенном состоянии 1контакто- 15 ра в цепи управления бесконтактного элемента из-за протекания вторичного тока непрерывно выделяется значительная мощность (для нормальной работы контактора достаточно подавать управляющий сигнал только 20 в момент размыкания контактов). Трансформатор тока имеет значительные габариты, обусловленные тем, что во всем диапазоне рабочих токов контактора он не должен,насыщаться, обеспечивая при этом достаточный 25 ,ок для включения бесконтактных элементов. к роме того, возможно дуговое размыкание цепи при малых токах в коммутируемой цепи, когда вторичный ток ниже тока включения бесконтактного элемента. 30

Цель изооретения — повышение надежности работы ко нтактора при уменьшении его габаритов за счет существенного уменьшения выделяемой мощности в цепи управления во включенном состоянии контактора и значительного сокращения зоны токов, при которых возможно горение дуги.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для бездуговой коммутации цепей переменного тока цепи управления тиристорами снабжены полупроводниковыми ключами, управляемыми общим датчиком наличия напряжения на контактах.

Это значительно повышает надежность устройства, так .как управляющий импульс на тиристорный коммутатор подается только в момент размыкания контактов, что исключает перегрузку тиристорного коммутатора цепи управления и повышает срок его службы.

Подача одноразовых импульсов на тиристорный коммутатор позволяет применять в устройстве для бездуговой коммутации цепей переменного тока маломощный насыщающийся трансформатор тока в сочетании с накопительными конденсаторами, что уменьшает мощность, выделяемую в цепи управления во включенном состоянии и уменьшает габариты

i строHcTiBa

Применение накопительных конденсаторов практически полностью исключает ток, при

508815 котором возможно дуговое размыкание контактов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства для бездуговой коммутации цепей переменного тока (один 5 полюс); на фиг. 2 — один из возможных вариантов конкретного выполнения для промышленного использования (также один полюс) .

Параллельно главным контактам 1 контак- 10 тора в прямом и обратном направлениях по отношению друг к другу подключены два управляемых бесконтактных элемента 2 и 3 (на фиг. 1 для удобства описания они изображе ны в виде тиристоров). Основным эле- 15 ментом схемы управления является маломощный насыщающийся грансформатор тока 4, первичная обмотка 5 которого вк.почена последовательно с контактами 1, а две вторичные обмотки 6 и 7 через выпрямители 8 и 9 20 гключены на накопительные конденсаторы 10 и 11, каждый из которых через свой ключ 12 и 13, управляемый датчиком напряжения 14 ,па контактах, подключен к управляющим цепям тиристоров 2 и 3 соответственно. 25

Контактор переменного тока с оездуговой коммутацией работает следующим образом.

При замыкании контактов 1 и возникновении тока в главной пепи трансформатор тока

4 через выпрямители 3 и 9 попеременно заря- 30 жает накопительные конденсаторы 10 и 11.

Уровень напряжения на этих конденсаторах, определяемый энергией, необходимой для включения тиристоро „ограничивается стабилитронами 15 и 1б. 35

Поскольку. напряжсние на замкнутых контактах не превышает десятков милливольт, а уровень срабатывания датчика напряжения

14 лежит значительно выше (порядка 2 — 3 в), то ключи 12 и 13 разомкнуты, и,на управле- -10 ние тиристорами 2 и 3 сигнал не .поступает.

При отключении контактора в момент размыкания контактов 1 напряжение на них нарастает. Когда оно превышает уровень срабатывания датчика 14, последний переводит клю- 45 чи 12 и 13 в проводящее состояние, и накопительные конденсаторы 10 и 11 начинают разряжаться на управ.чяющие переходы тиристоров 2 и 3. При этом ток, протекающий через контакты, под действием напряжения на 50 контактном промежутке отводится в тиристор, полярность которого оответствует направлению тока в цепи. Напряжение на контактах прп этом пе превышает величины прямого падения напряжения на тиристоре, что исклю- 55 чает образование дуги. При полном перетекании тока из цепи контактов в тиристор сигнал с выхода трансформатора тока быстро спадает до нуля. Так как время разряда накопительного конденсатора, выбираемое из усло- 60 вия надежного включения тиристора, незначительно (порядка нескольких десятков микросекунд), то отключение цепи происходит при первом переходе тока через нуль в проводящем тиристоре. 05

Как следует из приведенного описания, в данной схеме для включения тиристоров применяется энергия накопительных конденсаторов.

Предварительное накопление энергии с дальнейшим использованием ее за короткий промежуток времени позволяет применить в схеме управления контактора малогабаритный трансформатор тока, мощность которого значительно меньше мощности управления тирпсторами.

Поскольку включение тиристоров обеспечивается не непосредственно от трансформатора тока, то это дает возможность выполнить его насыщающимся, что также снижает мощность, выделяемую в схеме управления. Кроме того, минимальный отключаемый этим контактором ток без дуги значительно ниже, чем в случае, когда тиристоры управляются непосредственно вторичным током трансформатора. Минимальный коммутируемый ток в данном случае определяется только такими физическими параметрами магнитопровода трансформатора тока, как коэрцетивная сила и динамическая магнитная проницаемость.

Как правило, такой ток лежит ниже уровня раоочих токов контактора.

В схеме, приведенной на фиг. 2, в качестве ключей 12 и 13 используются маломощный тиристор и транзистор. Последовательно включенный в коллекторную цепь транзистора стабилитрон исключает срабатывание ключа при напряжениях на накопительном конденсаторе ниже заданного уровня. Реально прп переходе тока из цепи контактов в тиристор накопительный конденсатор, предварительно разряженный перед этим на цепь управления, вновь заряжается, хотя и незначительно, под действием как инду ктивности рассеяния вторичной обмотки, так и матнитной энергии, запасенной в магнитопроводе.

Так как параметры цепи управления тиристоров 2 и 3 имеют очень большой разброс, то это небольшое напряжение могло бы вызвать ненужное повторное включение (особенно неже. ательное в рсверсивных схемах) одного из силовых тиристоров при возникновении напряжения на контактах после первого прохождения через нуль тока в цепи тиристоров

2 и 3.

Роль датчика напряжения 14 выполняет маломощный импульсный трансформатор, подключенный через демпфирующню RC-цепь к ко нтактам 1. Вторичные обмотки импульсного трансформатора подключены к ключам

12 и 13. Схема работает аналогично описанной выше.

Формул а изобретения

Устройство для безд говой коммутации цепей переменного тока, содержащее контактор и тиристорный коммутатор, подключенный параллельно главным контактам, трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно с главными контакта5088)5 ми, а к вторичным обмоткам через выпрямители подсоединены накопительные конденсаторы и датчик наличия напряжения на контактах, отлич ающее ся тем, что, с целью повышения надежности, цепи управления тиристорами снабжены полупроводниковыми ключами, управляемыми общим датчиком наличия напряжения на контактах.