Устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного тока

 

СПИ 11) 550694

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСИОМУ СВйдЕТЕДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3аявлсно 02.01.73 (21) 1865166/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.77. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 05.04.77 (51) М. Кл H 01Н 9/30

Государствекный комитет

Совета министров СССР по делам изсбретеиий и открытий (53) УДК 621.316.57.025. .014.2(088.8) (72) Авторы изобретения Г. В. Могилевский, А. Г. Сосков, Ю. П. Погорелов и Е. А. Соскова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ ЦЕПЕЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам.

Известны устройства постоянного тока с бездуговой коммутацией, содержащие основной тиристор, подключенный параллельно главным контактам, блок е tKocTHOIf принудительной коммутации основного тиристора, состоящий из последовательно соединенных коммутирующего конденсатора и вспомогательного тиристора, и блок управления тиристорами (1 — 3).

Вуказанны,х устройствах с бездуговой коммутацией емкость блока принудительной коммутации заряжается либо от постороннего источника, либо от напряжения главной сети при разомкнутом состоянии главных контактов через сопротивление нагрузки и коммутирующий тиристор. Однако заряд емкости блока принудительной коммутации через сопротивление нагрузки приводит к необходимости постоянной гальванической связи между нагрузкой и сетью при отключенном состоянии контактора, что отрицательно сказывается на безопасности устройства. Кроме того, полярность заряда емкости противоположна полярности, требуемой для работы блока принудительной коммутации, поэтому необходим колебательный перезаряд емкости, который эффективен лишь при высокой добротности колебательного контура, что приводит к увеличению, габаритов индуктивности, повышенному расходу проводниковото материала и снижению надежности уст ройстйа.

При длительном замкнутом состоянии контакторов емкость блока принудительной коммутации разряжается токами утечки полупроводник ковых приборов, в результате чего к моменту размыканпя контактов напряжение на емкости может оказаться недостаточным для выключения основного тирпстора, что может привести к выходу его из строя.

)О Наиболее блпзким к изобретению по технической сущности является контактор серии Н (4). Заряд конденсатора блока принудитеЛь ной коммутации в этом контакторе осуществляется через ограничительный резистор (R, р)

1б от постороннего источника (изолированного от напряжения главной цепи). Управление основным тиристором осуществляется при помощи блок-контакта, определенным образом связанного с главными контактами, а управление

20 блоком принудительной коммутации — при помощи вспомогательного электромагнитного реле. Однако указанный контактор недостаточно надежен вследствие применения вспомогатель ного источника заряда коммутирующего кон25 денсатора. В большинстве случаев питание цепей управления осуществляется от напряжения главной цепи, а изолированные вспомо гательные источники питания отсутствуют. При наличии изолированной цепи управления тириЗЭ сторами, если происходит уменьшение (исчез550694

65 новение) напряжения — отключается цепь управления, основной тиристор может не выключиться, по нему длительно протекает ток нагрузки, что приводит к выходу его из строя и снижению надежности устройства в целом, Кроме того, контактор не допускает работу при малой продолжительности включения, так как время заряда коммутирующего конденсатора ограничено величиной Я,„р. Недостаточная величина износостойкости контактора обусловлена применением блок-контактов и контактов вспомогатель ного реле. У современных реле электрическая износостойкость не превышает

0,5 — 2,0 млн. циклов, тогда как износостойкость контактора согласно современным тре бованиям должна быть не менее 10 млн. циклов. Напряжение на коммутирующем конденсаторе и в цепи управления основ ного тиристора существует в течение всего времени включенного состояния контактора, а для нормальной работы аппарата достаточно иметь напряжение на этих элементах только в момент коммутации, вследствие чего общий ресурс работы контактора снижается.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для бездуговой коммутации цепей постоянного тока, снижение его стоимости и габаритов при простоте эксплуатации. Это достигается тем, что для заряда коммутирующего конденсатора в предлагаемом устройстве применен дополнительный трансформатор тока, первичная обмотка которого включена последовательно с основанным тиристором, одна из вторичных обмоток соединена последовательно с главными контактами, а другая через дополнительный диод включена параллельно вспомогательному тиристору.

На чертеже дана принципиальная схема описываемого устройства.

Параллельно .главным ко нтактам 1 подключены основной тиристор 2 и блок принудительной коммутации, состоящий из вспомогательного тиристора 3 и конденсатора 4. Последовательно с тиристором 2 включена первичная обмотка 5 трансформатора тока. Вторичная обмотка 6 трансформатора включена последователь но с главными контактами, а вторичная обмотка 7 через диод 8 подключена параллельно тиристору 3. Между анодом и управляющим электродом тиристора 2 включен блок

9 для управления основным тиристором. Управление происходит магнитным полем тока, протекающего в ко нтактах 1. Блок 9 выполнен на основе ключа. Между управляющим электродом тиристора 3 и катодом тиристора 2 включен блок 10 для управления тиристором

3, срабатывающий при заряде конденсатора 4:

Блок 10 выполнен также на основе ключа.

Процесс включения и отключения устройства происходит следующим образом.

При замыкании контактов 1 и возникновении тока в главной цепи включается ключ блока 9, подготавливая тиристор 2 к включению, и сердечник трансформатора перемагничива5

45 ется в состояние (условно принятое) отрицательного насыщения.

Во включенном состоянии устройства ток полностью проходит через контакты. В этом состоянии ко нденсатор незаряжен и токи управления в тиристорах отсутствуют.

При отключении устройства и размыкании контактов 1 напряжение на них достигает уровня включения тиристора 2 и последний включается, Ток из цепи контактов перетекает в цепь тиристора 2 и обмотку 5 трансформатора. Падение напряжения на открытом тиристоре 2 незначительно, что обеспечивает практически бездуговое размыкание контактов 1. При исчезновении тока в цепи контактов 1 размыкается ключ блока 9, снимая сигнал управления. Ток нагрузки, протекая по обмотке 5 трансформатора, перемагничивает его сердеч ник, и по цепи: обмотка 7 — диод 8 — тиристор

2 — конденсатор 4 начинает протекать ток, заряжая последний до на пряжения с полярностью, соответствующей нормальной работе блока емкостной принудительной коммутации.

После окончания заряда конденсатора срабатывает ключ блока 10, вызывая включение тиристора 3 и переход тока из тиристора 2 в цепь тиристора 3.

Отрицательное (по отношению к тиристору 2) напряжение на конденсаторе вызывает заппрание тиристора 2. Конденсатор 4 перезаряжается током нагрузки до напряжения с полярностью, обозначен ной на чертеже в скобках. Отключение нагрузки происходит при полном перезаряде конденсатора 4, когда ток в тиристоре 3 станет ниже тока удержания.

После запирания тиристора 3 конденсатор 4 разряжается, отдавая энергию в сеть по цепи: обмотка 7 — диод 8 — источник постоянного тока — вентиль 11. В зависимости от величины отключаемого тока остаточное напряжение на конденсаторе может колебаться в пределах от нуля до напряжения сети. Если конденсатор остался заряженным, то при последующем включении контактов он разряжается через обмотку 7 и контакты.

При вибрациях главных контактов, имеющих место при включении контактора, тиристор 2 включается и шунтирует их аналогично тому, как это имеет место при отключении контактора, но срабатывачия устройства при нудительной коммутации не происходит, так как конденсатор 4 за время отскока ко нтактов не успевает зарядиться до напряжения включения ключа блока 10.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает повышенной надежностью работы благодаря тому, что величина напряжения заряда коммутирующего конденсатора не зависит от наличия напряжения питания, а определяется величиной коммутирующего тока; во включенном и отключенном состояниях его схема обесточена; тиристоры и цепи управления о6разуют автономный блок, не требующий питания ни от вспомогательного источника, нИ

150694

Формула изобретения

Составитель Л. Ферштман

Техред М. Семенов

Редактор А. Пейсоченко

Корректор А. Галахова

Заказ 606/14 Изд. № 269 Тираж 1019 Подппспое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 от главной сети, что значительно упрощает эксплуатацию устройства.

Устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного тока, содержащее основной тиристор с блоком управления им, аодключенный параллельно главным контактам, блок принудительной коммутации, состоящий из вспомогательного тирйстора и конденсатора, и блок управления вспомогательным тпристором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно дополнительно снабжено трансформатором тока, причем его первичная обмотка включена последовательно с основным тиристором, одна из вторичных обмоток соединена последовательно с главными контактами, а другая через дополнительный диод

5 включена параллельно вспомогательному тир истору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании 1048997, кл. H2J, 10 1966.

2. Патент Франции 1413392, кл. Н 02Р, 1965.

3. Патент Франции 1413393, кл. Н 02Р, 1965.

4. Контакторы серии Н фирмы СЕМ, каталог «Contactents Speciax, 1966, с. 109, Франция

15 (прототип) .