Устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного тока

 

(111955249

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61)gElîíîëíèòåëüíîå к авт. свид-ву (22) Заявлено 161280 (21) 3217011/24-07

Р1 М К„з

/ с присоединением заявки ¹â€”

Н 01 H 9/30

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300882. Бюллетень ¹ 32 ($3j УДК621.3. .014.2(088.8) Дата опубликования описания 300882 (72) Авторы изобретения

В.Г.Бенсман и Г.В.Могилевский

Всесоюзный научно-исследовательский, проектноконструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ

ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к низко- вольтным электрическим аппаратам, в частности к устройствам для бездуговой коммутации цепей постоянного тока.

Известны устройства для бездуговой коммутации цепей постоянного тока, содержащие главный контакт, основной тиристор, подключенный параллельно главному контакту, и блок принудительной коммутации основного тиристора (1) и L2).

В указанных устройствах блок принудительной коммутации содержит коммутируюций конденсатор и вспомогательный тиристор. В контакторе. серии Н f1) управление основным тиристором осуществляется вспомогательным контактом контактора, а управление вспомогательным тиристором блока принудительной коммутации осуществляется контактами дополнительного электромагнитного реле. Наличие вспомогательного контакта и реле в цепи управления снижает надежность устройства, кроме того, во включенном состоянии контактора по . управляющему переходу основного тиристора постоянно течет ток управления, а в отключенном состоянии кон-. тактора ток управления постоянно . течет по управляющему переходу вспомогательного тиристора блока принудительной коммутации. Указанное снижает также надежность устройства и уменьшает срок службы его основных элементов.

B устройстве для гашения дуги в контакторах постоянного тока (2)управление основным тиристором осуществляется вспомогательным контактом контактора. Как и в предыдуцем случае, это снижает надежность работы устройства, создает дополнительные потери энергии на управляющем переходе основного тиристора, что сокращает срок службы последнего.

Наиболее близким к предлагаемому

2п по технической сущности является контактор постоянного тока с бездуговой коммутацией, содержащий главный контакт,.шунтирующий тиристор, подключенный параллельно главному контакту, блок прннудительной коммутации шунтирующего тиристора и блок управления. В указанном контакторе управление основным тиристором осуществляется токовым реле с магнитоуправляемыми герметизированными контактами. Катушка токового реле вклю955249

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного тока, содержащее главный контакт, шунтирующий тиристор, подключенный параллельно главному контакту, блок принудительной коммутации основного тиристора и блок управления, дополнительно введены разделительный 60 конденсатор, неуправляемый и управляемый трансформаторы и выпрямитель, причем разделительный конденсатор и согласно включенные первичные обмотки неуправляемого и управляе- 65 чена последовательно с главным кбйтактом, а контакты реле соединяют управляющий переход основного тиристора с era анодом. Такое управление способствует тому, что управляющий переход основного тиристора не находится под током во включенном состоянии контактора,:..сигнал на включение шунтирующего тиристора подается только в момент размыкания главного контакта Г33. о

Однако устройство отличается недостаточно высокой надежностью работы, обусловленной тем, что магнитоуправляемые контакты чувствительны к возникающим в процессе работы 5 контактора магнитным полям, для устранения влияния внешних магнитных полей -необходима экранировка реле.

Экран токового реле должен быть вы» полнен из магнитомягкого материала достаточно большой толщины и с высокой индукцией насыщения. Это увеличивает габариты и массу токового реле, которая и без экрана весьма значительна, так как катушка реле включена B главную цепь контактора и должна обеспечивать длительное про-, текание номинального тока при сохранении минимального порога срабаты-, вания. Кроме того, чтобы обеспечить необходимую электрическую прочность, требуется последовательное включение нескольких магнитоуправляемых контактов, что также ухудшает массо-габаритные показатели реле и устройства в целом и снижает надежность его ра- З5 боты.

Например, в контакторе с номинальным током 250 А токовое реле имеет катушку, выполненную из шины сечением 1.80 кв.мм. и содержащую 4 вит- 40 ка, контакты реле — 3 магнитоуправляемых контакта КЭМ-1А экран реле . выполнен из электрической стали

3310"3340 толщиной 1 мм. Общая масса реле 2 кг, в том числе масса ме- 45 ди катушки реле 1,6 кг.

Цель изобретения — повышение надежности работы и снижение массогабаритных показателей устройства для бездуговой коммутации цепей постоянного тока. мого трансформаторов образуют последовательную цепь, которая подключена параллельно главному контакту, управляющая обмотка управляемого трансформатора включена последовательно с главным, контактом и параллельно шунтирующему тиристору, а включенные встречно и последовательно вторичные обмотки неуправляемого и управляемого трансформаторов соединены через выпрямитель с управляющим переходом шунтирующего тиристора, Конструкция предлагаемого устройства обеспечивает управление основным тиристором в начале процесса размыкания главного контакта, чем обеспечивается режим бездуговой коммутации, в то же время введенные элементы не чувствительны к внешним магнитным полям, чем существенно повышается надежность работы устройства. Кроме того, объем и масса упомянутых элементов мало зависят от. номинального тока устройства и значительно ниже, чем объем и масса токового реле в прототипе, это обеспечивает снижение массо-габаритных показателей устройства, уменьшает расход черных и цветных металлов, упрощает процесс изготовления устройства, что в целом снижает его стоимость.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для бездуговой коммутации цепей постоянного тока.

Устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного тока содержит главный контакт 1, параллельно которому подключен шунтирующий тиристор 2, блок принудительной коммутации основного тиристора состоит из коммутирующего тиристора 3 и предварительно заряженного коммутирующего конденсатора 4, управление коммутирующим тиристором осуществляется блоком 5 управления. Устройство содержит также разделительный конденсатор б, неуправляемый трансформатор 7, управляемый трансформатор 8 и выпрямители 9 и 10, причем разделительйый конденсатор б и согласно включенные первичные обмотки неуправляемого трансформатора 7 и управляемого трансформатора 8 соединены последовательно и подключены параллельно главному контакту 1, управляющая обмотка управляемого трансформатора 8 включена последовательно с главным контактом 1, вторичные обмотки трансформаторов 7 и 8 соединены встречно и последовательно, а через выпрямитель 9 упомянутые вторичные обмотки соединены с управляющим переходом шунтирующего тиристора 2. Выпрямитель 10 предохраняет цепь управления шунтирующего тиристора 2 от обратного вы955249 броса напряжения на обмотках трансформаторов 7 и 8. Ко входу устройства подключен источник 11 постоянного тока, а к выходу — нагрузка 12, эашунтированная обратным диодом 13, исключающим влияние индуктивности нагруз- 5 ки на работу устройства. устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного тока работает следующим образом.

При подаче на устройство напряже- 10 ния от источника 11 постоянного тока (например, при включении вышестоящего коммутационного аппарата) через разделительный конденсатор 6 и первичные обмотки трансформаторов 7 и 8 15 проходит импульс намагничивающега тока, замыкающийся через нагрузку 12.

Трансформаторы 7 и 8 идентичны, поэтому на их вторичных обмотках возни кают импульсы напряжения одинаковой ° величины и длительности, а так как вторичные обмотки трансформаторов 7 и 8 включены встречно, то результирующий импульс в цепи управляющего перехода шунтирующего тиристора 2 отсутствует.

При включении устройства. замыкается его главный контакт 1, и начинает протекать ток нагрузки, направление которого показано стрелкой. Ток З0 нагрузки проходит по управляющей обмотке управляемого трансформатора 8 и намагничивает его. Намагничивайие трансформатора 8 током нагрузки не создает управляющего сигнала на управляющем переходе основного тиристора 2, так как полярность возникающего при протекании тока нагрузки сигнала на вторичной обмотке трансформатора соответствует проводящему 40 направлению дибда 10.

Формула изобретения

Устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного тока, содержащее главный контакт, шунтирующий тиристор, подключенный параллельно главному контакту, блок

4 принудительной коммутации шунтирувщего тиристора и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения массо-габаритных показате50 лей, в него введены разделительный конденсатор, неуправляемый.и управЛяеьый транаформаторй и выпрямитель, причем разделительный конденсатор и согласно вклвченные первичные обмот5 ки неупРавляемого и управляемого тРансформаторов образуют последовательную цепь, которая прдключена параллельно.,; главному контакту, управлявщая обмот-" ка управляеМого трансформатора включена последовательно с главным контактом и параллельно шунтирующему тиристору, а включенйые встречно и последовательно вторичные обмотки неуправляемого и управляемого трансформаторов соединены через выпрями-

65 тель с управляющим переходом.

При отключении устройства в нача ле процесса размыкания главного контакта 1 на нем возникает напряжение, равное напряжению "короткой" дуги (10-12 В ), которое прикладывается к последовательной цепи из разделительного конденсатора 6 и первичных обмоток трансформаторов 7 и 8.

Это напряжение .вызывает намагничивание только трансформатора 7, так как трансформатор 8 находится в намагниченном состоянии благодаря протеканию по его управляющей обмотке

Фока нагрузки; и

На вторичной обмотке трансформатора 7 возникает импульс напряжения, .который. прикладывается к управляющему переходу шунтирующего тиристора

2 и вызывает его включение. Ток из цепи главного контакта 1 переходит в цепь шунтирующего тиристора 2, чем обеспечивается бездуговое Размлкание главного контакта 1. После полного перехода тока нагрузки в цепь шунтирующеГо тиристбра 2 и дастижен ния зазоРом в -главном контакт 1 е з ачения исключающего го пробой управнапряжением источника, блок ления включает коммутирующий тиристор Зr который подключает конден сатор 9 предварительно заряженный с полярностью, показанной на чертекомм же. Это.обеспечивает принудительну оммутацию шунтирующего тиристо а 2, ю а по окончанию перезаряда конденсатора 4 током нагрузки процесс отключения заканчивается.

Таким образом, предлагаемое устройство для бездуговой коммутации цепей постоянного тока по сравнению с известным обладает повышенной надежностью Работы, так как в нем исключено токое реле с.магнитоуправляемыми герметизированными контактаьи. Это исключает влияние внешних магнитных полей, снижает, расход материалов, в особенности меди, умень.шает массу, габариты и стоимость устройства в целом. Так, для устройства на номинальный ток 250 А сниже ние массы составит порядка 1,5 кг, в том числе электротехнической меди 1,2 кг, с учетом, снижения трудо емкости изготовления,-уменьшение стоимости устройства составит порядка

5 руб. на одно изделие.,При годовом выпуске до 2 тыс.изделий общий зкономический эффект составит 10 тыс. руб. в год.

955249

Составитель A.Êàðåòíèêoâà

Техред M.Hàäü Корректор М. Демчик

Редактор И.Михеева

Заказ 6452/63 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.ÓæãoðîÄ, ул.Проектная,4

Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе

1. C6ntacteurs Spe ciaux. Контакторы серии Н, фирмы СЕМ, Франция, 1966, c.109.

2. Авторское свидетельство СССР

9 434497, кл. Н 01 Н 9/30, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

9 521611, кл. Н 01 Н 9/30, 1976.