Контактор постоянного тока с бездуговой коммутацией

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистимеских

" Республик (») 521611 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 24.07.73 (21) 1950095/07 р (51) М, Кл.

Н 01 Н 9/30 Н 03 К 17/56;

Н 01 Н 33/59 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет i (43) Опубликовано 15.07. 76.Бюллетень №26 (45) Дата опубликования описания 26.10.76 (53) УДК 621.316. 57.

025 8) Г. B. Могилевский, А. Г. Сосков и В. Г. Бенсман (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КОНТАКТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

С БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИЕЙ

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам.

Известны контакторы постоянного тока с бездуговой коммутацией, содержащие основной тиристор, подключенный параллельно главным. контактам, блок принудительной коммутации основного тиристора, подключенный паралельно основному тиристору и блок управления тиристорами 1, 2, 3) .

Известные контакторы имеют недостаточ- т0 но высокую надежность работы, а также значительные габариты и стоимость из- а;невозможности обеспечить колебательный заряд коммутирующего конденсатора.

Наиболее. б изким по технической суш- !5 ности к предлагаемому является контактор постоянного тока с бездуговой коммутацией, $4). B таком контакторе управление основным тиристором осуществляется при помощи блок-контакта, определенным образом свя- 20 занного с глаеньтми контактами, а управление блоком принудительной коммутациипри помощи вспомогательного. электромаг нитного реле. Заряд конденсатора блока при нудительной коммутации осуществляется че- 25 о ого рез ограничительный резисторД - от постороннего источника, изолированного от нап ряжения главной цели. Однако вследствие применения блок-контактов и контактов ! вспомогательного реле такой контактор имеет недостаточную величину износостойкости, У известных электромагнитных реле электрическая износостойкость не превы а шает 0,5 - 2,0 млн. циклов, тогда как износостойкость контактора согласно современным требованиям должна бы -ь не менее 10 млн, циклов.

Кроме того, контактов не допускает работу при малой продолжительности включения, так как время заряда коммутирующего, конденсатора ограничено величиной сопро,тивления резистора R

orp

Управление основным тиристором при помощи вспомогательного контакта приводит к

1 предварительному включению этого тиристор 1 перед замыканием главных контактов, следовательно замыкание главных контактов происходит при напряжении на них, равном падению напряжения на тиристоре, вследст-, вие чего создается угроза потери контакта

521611 (при малом напряжении окисные пленки на поверхности контактов могут не разрушать-. ся) и длительного включения тиристора при включенных контактах.

При создании сложных кинематических связей имеется большая трудность в получении малых временных интервалов в заданной последовательности работы главных и, вспомогательных контактов, что приводит к увеличенному времени протекания тока через р тиристор.

Известный контактор имеет низкую надежность вследствие применения вспомогательного источника для заряда коммутируюшего конденсатора. В большинстве случаев в р эксплуатации питание цепей управления осуществляется от напряжения главной цепи, а изолированные вспомогательные источники питания отсутствуют.

Напряжение на коммутирующем кондея- щ саторе и в цепи управления основного тиристора существует в течение всего времени включенного состояния контактора, тогда как для нормальной работы аппарата достаточно иметь напряжение на этих элементах 25 только в момент коммутации. Вследствие этого общий ресурс работы контактора сни- жается.

Схема контактора не обеспечивает повторной работы схемы принудительной коммута- ции в случае, когда по каким-либо причи- нам основной тиристор не отключается с первого раза.

Бель предлагаемого изобретения — повышение надежности работы бездугового кон-Зо тактора постоянного тока и снижение его стоимости и габаритов при обеспечении колебательного заряда коммутирующего конденсатора от напряжения сети.

Эта цель достигается тем, что контактор дополнительно снабжен реле на герконе, пороговым ключевым элементом с параллельно присоединенным конденсатором временной задержки, вспомогательным тиристором, причем вход порогового элемента через дополнительный ограничительный резистор и контакч реле подсоединен к обкладке коммутирующего конденсатора блока принудительной коммутации, а выход порогового д ключевого элемента подключен к управляющему электроду вспомогательного тиристоPQ, С целью упрощения управления коммутирующим тиристором контактор снабжен элементом нромо»ной задержки с последователь»р соеди»енным диодом, причем катод коммут»рующого тиристора подключен к аноду вспомогатолыюго тиристора, а его управляющ»й -.::.лeктpoд через элемент временной задержки и диод - K катоду того же тирис.тора. Для исключения ложных срабатываний при вибрациях главных контактов контактор снабжен, вторым реле с герконом, включенньм последовательно с главным контактом, причем его контакт через дополнительный резистор подключен параллельно пороговому ключевому элементу.

Принципиальная схема предлагаемого контактора постоянного тока с бездуговой ком.; мутацией приведена на чертеже.

Параллельно главным контактам 1 включен основной тиристор 2. Блок принудительной коммутации основного тиристора состоит из коммутирующих конденсатора 3 и тиристора 4, индуктивности 5 и диода 6 .

Зарядная цепь конденсатора 3, состоящая из вспомогательного тиристора 7 и зарядной индуктивности 8, подключена параллельно нагрузке 9. Параметры индуктивностей

5 и 8 выбраны так, что гри .включении тиристора 7 обеспечивается колебательный заряд конденсатора 3 до примерно двойного напряжения сети за время порядка 1 мс.

Токовая катушка реле 10 с герконом 11 включена последовательно с главными контактами 1 и служит для управления тиристором 2 . Блок управления тиристором 7 состоит из токовой катушки реле 12, ее геркона 13, ограничительного резистора

14, конденсатора временной задержки 15 и порогового ключевого элемента 16. Бень: элемент временной,задержки 17-диод 18,— . служит для включения тиристора 4 по окончании колебательного заряда конденсатора 3, Геркон 19 токовой катушки 10, включенный параллельно пороговому ключевому элементу 16, обеспечивает нормальную работу схемы при вибрациях главных контактов 1 при включении контактора.

Бепь: диод 2 0 — резистор 21 v для разряда конденсатора 15 при включении тиристора 7 .

Контактор работает следующим образом.

Режим включенного состояния контактора, Ток нагруз <и протекает по замкнутым контактам 1 и токовой катушке 10. Гер кон 1 1 замкнут, но падение напряжения на контактах 1 и катушке 10, приклад»ваемое к переходу управляющий электрод-катод тиристора 2, недостаточно для включения последнего. Остальняя часть схемы находится в обесточенном состоянии.

Режим отключения.

При разм»кании контактов 1 напряжения на них растет, достигает уровня включения ° тиристора 2 и последний включается. Ток иэ цели контактов 1 переходит и цепь ти- рнстора 2, а незначительное падение нап521611 ряжения на открытом тиристоре 2 обеспечивает практически бездуговое размыкание главных контактов 1. При исчезновении то ка в цепи контактов 1 герконы ll и19раэмыкаются. б

Ток, протекающий по токовой катушке

12, вызывает вклняение геркона 13. При этом пороговый ключевой элемент 16 через ограничительный резистор 14, геркон 13, индуктивнасти 5 и 8 подключается к напря-10 жению на нагрузке. Когда напряжение на конденсаторе временной задержки 15 вырастает до напряжения порога элемента 16, последний срабатывает и включает тиристор

7 . Через тиристор 7 и индуктивности 5 и

8 конденсатор 3 начинает заряжаться под действием напряжения на нагрузке.

Во время заряда конденсатора 3 «онденсатор временной задержки 15 через диод

2 О и резистор 2 1 разряжается пректически + до нуля на открытый тиристор 7. При этом напряжение на выходе элемента 16 исчезает. По окончании заряда конденсатора 3 тиристор 7 запирается, и на нем возникает напряжение (" + " не катоде," †" на аноде), равное разности напряжений на коммутирующем конденсаторе и на нагрузке . Это напряжение через диод 18 и элемент временной задержки 17 прикладывается к переходу управляющий электрод - катод ти30 ристара 4, и последний включается. Неко торая задержка во времени между моментами выключения тиристора7 и включения тиристора 4 необходима для надежного вос 35 становления запирающихся свойств тиристора

7.

Включение. тиристора 4 приводит к срабатыванию блока принудительной коммутации тиристора 2 .

Этот блок выполнен по схеме импульсной коммутации. Когда ток в цепи тиристора 4 по величине превышает.. ток, протекающий до включения тиристора 4 в цепи тиристара 2, последний запирается, а разность тока перезаряда конденсатора

3 и тока нагрузки протекает по цепи диода 6 . При снижении тока перезаряда конденсатора до величины токе нагрузки цепь диода 6 обеспечивается, и геркон 13 размыкается.

Отключение нагрузки происходит при полном перезаряде конденсетора 3, когда ток в тиристоре 4 становится ниже тока удержания. 55

В случае, если энергия, запасенная в конденсаторе 3, оказывается недостаточной дл обеспечения зепирения тиристора 2, ток из цепи токовой катушки 12 не исчезает, и геркон 13 остается зем- 60 кнутым. Это приводит к повторному включению тиристора 7 описанным выше способам и повторному срабатыванию блока принудительной коммутации. При этом начальное напряжение на конденсаторе 3 не равно нулю, а соответствует уровню непракенияна этом конденсаторе к моменту окончания пре дыдущего этапе работы блока принудительной коммутации (разрядом конденсатора 3 через шунтирующее сопротивление эа столь малый промежуток времени можно пренебречь. Следовательно, конденсатор 3 заряжается до большего напряжения, чем в первый раз.

Таким образом, при каждом последующем заряде конденсатора 3 напряжение на . нем нарастает и воэможности блока принудительной коммутации по выключению тиристора 2 увеличиваются.

Режим вибрации контактов.

При вибрациях главных контактов, имеющих место цри включении контактара, тиристор 2 включается и щунтирует их как и при отключении контектора. Однако конденсатор временной задержки 15 за время отскока контактов еще успевает зарядиться до напряжения включения порогового ключевого элемента 16, так как время заряда конденсатора 15 до напряжения порога элемента 16 соответствующим расчетом параметров цепи делается по величине превышающим время максимально воэможного отскока контактов. И связи с этим включения тиристоре 7, заряда коммутируюmего конденсатора 3 и срабатывания блока принудительной коммутации не происходит.

При последующем замыкании контактов 1 геркон 19, управляемый токовой катушкой

10, замыкается и разряжается конденсатор

15. Такое включение геркопа 19 исключает накапливание заряда на конденсаторе

15 при вибрациях, а следовательно,,и возможность ложного срабатывания блока принудительной коммутации.

Таким образом, предлагаемый кантактор постоянного тока с бездуговай коммутацией обладает повышенной надежностью работы благодаря тому, что схема контактора обеопечивеет повторное запирение основного тиристаре в случае его невыключения, ва включенном состоянии его схема находится в обесто. енном состоянии, схема контактора не имеет ограничений в работе, свяэенHbfx с продолжительностью включения, исключены заряд коммутирующей емкости и срабатывание блоке принудительной коммутации при отскоке контектов при их влбрацци.

К рах1о того, обеспечение колебательного заряде коммутируниаго конденсатора

521611

Тираж 976,ЦНИИПИ Заказ 4858/524

Подписное

Филиал ППП "Патент", r, ужгород, ул. Проектная, 4 от напряжения сети позволяет снизить вели- ., чину емкости этого конденсатора и упростить блок управления коммутирующим тиристором,: что приводит к уменьшению габаритов и сто- имости контактора в целом. б

Ф о.р м у л а.=и. з о б р е т е н и я.

1. Контактор постоянного тока с безду-:10 говой коммутацией, содержащий основной тиристор, подключенный параллельно главному контакту контактора, блок управления этем тиристором, блок принудительной ком-, мутации основною тиристора, состоящий из 15 коммутирующего тиристора и коммутирующего конденсатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы контактора и снижения его стоимости и габаритов ри обеспечении колебательного заряда ком- мутирующего конденсатора от напряжения сети, он дополнительно снабжен реле на герконе, пороговым ключевым элементом с па-, раллельно присоединенным конденсатором временной задержки, вспомогательным ти:25 ристором, причем вход порогового ключевого элемента через дополнительный ограничительный резистор и контакт реле подсоединен к обкладке коммутирующего кон30 денсатора блока принудительной коммутации,; а выход ключевого порогового элемента подключен к управляющему электроду вспо могательного тиристора.

2. Контактор поп. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощении управления коммутирующим тиристором, он снабжен элементом временной задержки с последовательно соединенным диодом, причем «атод: коммутирующего тиристора подключен к аноду вспомогательного тиристора, а его управляющий электрод через элемент временной задержки и диод - к катоду того же тиристора.

3. Контактор поп. 1, отличающийся тем, что, с целью искжочения ложных сра1 батываний при вибрациях главных контактов,. он снабжен вторым реле с герконом, включенным последовательно с главным контактом, причем его контакт через дополнительный резистор подключен йараллельно пороговому ключевому элементу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Франции % 1432592, кл.

Н 01 Н, 1965.

2. Патент Великобритании N9 1048997, кл. Н 23, 1966.

3. Патент США Ж 3330992, кл. 31711, 1966.

4. Контактор серии Н, фирмы СЕМ, Франция, Каталог,"60иМйе ц з БресШла,"

1966, стр. 109 (прототип)..