Переключатель питания

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >843100 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлеио0501.79 (21) 2707137/24-07 (51)М. Клз с присоединемием заявки ¹

Н 02 .) 9/06

Государственный комитет

СССР. ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

-Опубликовано 300681, Бюллетень Мо 24

Дата опубликования описания 300681 (53} УДК . 925 (088. 8) {72) Авторы изобретения

Г.В.Могилевский, С.В .Дикань и В.В.Колосов (71) Заявитель (54) ПЕРЕКЛЮЧЛТЕЛЬ ПИТАНИЯ

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, а именно к устройствам обеспечения беспере. бойного питания особо ответственных потребителей, например вычислительных машин, выполняющим функцию прямого переключения питания с одного источника (основного) на другой (резервный) при недопустимом снижении напряжения в основном, а также обратного переключения при восстановлении напря>кения в. основном источнике.

Известен бесконтактный переключатель питания, содержащий бесконтакт.ные прерыватели тока основного и резервного источников и обладающий высоким быстродействием )11.

Недостатком их являются низкая перегрузочная способность потоку, значительные тепловые потери на бесконтактных элементах во включенном состоянии, а следовательно, и большие габариты переключателей при повышенных значениях номинальных токов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае- . мому результату является устройство для автоматического включения резерва судовых потребителей, содержащее а каждом полюсе силовой части два по- ЗО следовательно соединенных контакта контакторов, соединяющих входные клеммы переключателей со стороны обоих источников Me>my собой, причем точка соединения контактов между со бой предназначена для подключения к клемме нагрузки непосредственно Г21.

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие (время переключения), которое определяется по формуле п выкл" г д бкл, гдето выКA -время расхо>кдения контактов контактора, стоящего в цепи отключа-. емого основного источника;1„, — время гашения дуги на контактах отключаемого контактораф8 д -интервал времени между моментом погасания дуги и моментом замыкания контактора, стоящего в цепи подключаемого 1>езервного источника.

Для существующих типов контакторов времяь весьма большое; превышает х.100 мс, что неприемлемо для целого ряда ответственных потребителей, например, для цифровых вычислительных машин т> с 5 мс.

Цель изобретения — повышение быст- родействия, применение переключателя

843100 в цепях постоянного и переменного тока, Указанная цель достигается тем, что в переключатель питания потребителей от двух источников, в каждом полюсе которого включены последовательно контакты двух контакторов, соэдиняищие входные клеммы переключателя между собой, причем точка соединения контактов между собой предназначена для подключения к клемме нагрузки, введены бесконтактный узел, 10 быстродействующий контактор, контакт которого зашунтирован бесконтактным узлом, и полупроводниковые элементы, причем точка соединения контактов с клеммой нагрузки через контакт быстродействующегo контакте")ct, зашунтированный бесконтактным узлом, а клемма нагрузки соединена с входными клеммами через полупроводниковые элементы.

Ыунтирующий бесконтактный узел переключателя, работающего на переменном токе, представляет собой бесконтактный клич с любыл видом коммутации.

В перекл.очателе постоянного тока шунтируищий бесконтактный узел диод.

20

Благодаря такому схемному решении достигается уменьшение времени переключения (за счет безцуговой коммутации и быстродействующего контактора, работающего в импульсном режиме).

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого переключателя; на фиг. 2 диаграммы, -поясняющие принцип действия переключателя; на фиг.3-4 — примеры выполнения контактов для типоисполнения переключателя на переменном

55 чение, бесконтактный ключ 7 (симистор) с естественной коммутацией (выключение при переходе тока через нулевые значения), контактор 8 с быстродейст- @} вуищим приводом на отключение, бесконтактные ключи 9-13, например диоды и тиристор. Узел принудительной коммутации, служащий для запирания тиристора 13, содержит индуктивность токе ; на фиг. 5 — схема контакта для типоисполнения переклю ателя на по- 40 стоянном токе.

Переключатель включает конт;кты

1 и 2 контакторов, служащие для выключения тока нагрузки, протекающего соответственно от основного источника со и резервного Ир, (при отсутствии управления контакты 1 и 2 разомкнуты) контакт 3 быстродействующего контактора, зашунтированный бесконтактньп4 узлом (при Отсутствии управления контакты контактора замкнуты), полупроводниковые элементы 4 и 5(на переменном токе это симисторы или встречно-параллельно включенные тиристоры, на постоянном токе это тиристоры), контакт 6 контактора с быстродействующим приводом на отклю14, емкость 15 (полярность напряжения предварительного заряда указана) и коммутирующий тиристор 16. Переключатель также содержит быстродействующий контактор 17 и диод 18. Номера позиций контактов и их контакторов совпадают.

Рассмотрим принцип действия переключателя (фиг. 1 и 2) в режиме переключения потребителя с основного источника на резервный, для упрощения предполагая, что время выключения тока контактом 1 меньше времени замыкания контактов 2 (что наиболее характерно для существующих типов контакторов, в противном случае управление на контакторы при переключении следует подавать с задержкой во времени относительно момента снятия управления с контактора, стоящего в цепи протекания тока отключаемого источника), причем данные времена значительно превышают время размыкания контактов 3.

До момента переключениями„ управление подается только на контактор 1, то есть его контакты замкнуты . В момент переключения управление с контакта 1 снимается и подается на контакты.2 и 3. К моментул ток нагрузки, протекающий от основного источника, выключается с помощью контактов 3 (на постоянном токе выключение тока не происходит, о чем будет сказано ниже), хотя контакты 1 еще не успевают разомкнуться. В момент управление подается на полупровод никовый элемент 4, при этом в нагрузке начинает протекать ток от резервного источника. Уравнительный ток через элемент 4 QT источников UOH и Ирн не протекает, так как на переменном токе элемент 3 выкличен, а на постоянном токе (фиг. 5) контактор 17 выключен и в цепь соединения клеммы Н с точкой соединения контакторов 1 и 2 вводится диод 18, препятствующий протекании уравнительного тока.

К моменту 1Э контакты 1 размыкаются, а контакты 2 замыкаются, поэтому в момент 13 управление с контактов

3 снимается. После замыкания контактов 3 быстродействующего контактора полупроводниковый элемент 4 становится зашунтированным контактами 2 и 3, и,ток из цепи элемента 4 переходит в цепь контактов.

Таким образом, время переключения — и определяется только быстродействием элемента (не превышает десятков микросекунд), которое, в свою очередь, зависит от времени разведения контакта 3 с помощью быстродействующего привода на расстояние, при котором обеспечивается электрическая прочность изоляции межконтактного промежутка (практически данное расстояние составляет 0,5-1 мм, 843100 а время разведения может быть менее Р= < при использовании приводов. на базе индукционнодинамических, электродинамических механизмов), а также (для переключателей переменно.го тока) от времени выключения бесконтактного ключа, шунтирующего кон5 такт 3. Время выключения бесконтактного ключа 7 (фиг. 3), управление .на который подается в течение времени 1р, равно (где Т - период колебаний напря>хений источников), то есть время переключения для случаев естественной коммутации бесконтактного ключа, шунтирующего контакт 3, т равно+п=+р+ вкл-+р, что 15 для частоты источников, равной 50 Гц, составляет,„ = 11 мс.

Уменьшение времени выключения бесконтактного ключа достигается в случае принудительной коммутации. Так, 2О выключение тока через ключи 9-13, замкнутое состояние которого обеспе,чивается путем подачи управления на ключ 13 в течение времени р, после чего управление подается на тиристор

16. При этом емкость 15 перезаряжается по цепи индуктивность 14-тиристор

16-ключи 9-12. Ток перезаряда емкости, протекающий через диоды моста, создает падение напряжения, прикладываемое к ключу 13 в запирающем направлении. Учитывая, что время выключения тиристоров составляет 0,050,5 мс, имеем в данном случае 1пж

= 1,5 мс.

Время переключения на постоянном токе равно времени +p поскольку здесь выключение тока, протекающего через шунтирующий контакт-полупроводниковый элемент, не производится.

Переключение нагрузки с резерв- 40 ного источника на основной происходит аналогичным образом. Управление с полупроводникового элемента 4 снимается одновременно со снятием управления с контакта 2, поскольку в мо- 4 мент снятия управления элемент 4 обесточен,то после размыкания контакта 2 он будет находиться в выключенном состоянии.

Переключение нагрузки с одного источника на другой (Фиг. 1) осуществляется при токах, не превышающих допустимой перегрузки. Аварийные токи через полупроводниковые элементы не протекают (поскольку они зашунтированы контактами).

Благодаря практическому отсутствию тепловых потерь на включенных контактах .1-3, а следовательно, и громоздких охладителей, достигается существенный выигрыш в габаритах в предлагаемом переключателе по сравнению с известными, не уступая последним в быстродействии.

Таким образом, предлагаемый переключатель обеспечивает существенноеуменьшение времени переключения по сравнению с известным.

Формула изобретения

1. Переключатель питания потребителей от двух источников, в каждом полюсе которого включены последова- тельно контакты двух контакторов, соединяющие входные клеммы переключателя между собой, причем точка соединения контактов между собой предназначена для подключения к клемме нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышение быстродействия, в него введены бесконтактный узел, быстродействующий контактор, контакт которого зашунтирован бесконтактным узлом, и полупроводниковые элементы причем точка соединения контактов соединена с клеммой нагрузки через контакт быстродействующего контактора, а клемма нагрузки соединена с входными клеммами через полупроводниковые элементы.

2. Переключатель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью применения переключателя в цепях переменного тока, шунтирующий бесконтактный узел выполнен в виде бесконтактного ключа.

3. Переключатель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью применения переключателя в цепях постоянного тока, шунтирующий бесконтактный узел выполнен в виде диода.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 316154, кл. Н 02-Т 9/06, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 459827, кл. Н 02Х 9/06, 1975.

843100

Уир /

Улр Ф

/Х

/7

Составитель Г.. Дамская

Техред З.фанта Корректор Ю.Макаренко

Редактор A. Лекнина

Заказ 51 О/75 Тирах< 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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