Гибридный коммутационный аппарат управления

 

(72) Автор, изобретения

Г. В. Могилевсхнй!

Всесоюзный научно-исследовательский, проектно; конструкторский и технологический институт ) низковольтного аппаратостроения ВНИИэлектрЬаппарат (71) Заявитель (54) ГИБРИДНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ

УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к низковольтным коммутационным аппаратам управления— контакторам, пускателям, репе.

Извес гны разные типы гибридных коммутационных аппаратов (устройс гв с беэ дуговой коммутацией), содеркаших глав ные контакты, параллельно которым под» ключены силовые полупроводниковые приборы - тиристоры или симисторы. 0

Управление тиристорами может выполняться либо от вспомогательных контах» тов, кинематически связанных с главными контактами $3) либо непосредственно от главных контактов при их мостиховом исполнении (2), либо от трансформатора тока (Э .

Существенными недостатками fl) яв ляются пониженная надежность вспомога20 тельных контактов, влияние их вибрации на качество беэдуговой коммутации глав ных контактов, повышенное (более полупериода) различие во времени между ком» мутациями главных и вспомогательных контактов, что приводит к термической перегрузке тиристоров и т.д.

В устройстве p) управляющие электро ды тиристоров, включенные встречно-па раллельно, присоединены к подвижным контактам мостихового типа через диоды.

При размыкании контактов напряжение возникающих на них электрических дуг вызывает включение тиристоров, шунтирующих контакты. Вследствие технологичес кого разброса размеров и параметров контактов их размыкание в особенности при вибрации происходит неодновременно, что приводит к появлению промежутков времени, в течение когорьм при протека нии тоха цо тиристору нижняя пара контактов замкнута, а верхняя разомкнута.

Поэтому тиристор может находиться в выключенном состоянии, а между верхними хонтактами горит дуга вызывая их износ. В результате этих процессов происходит износ контактов и, слецпвательно, 2Я?,„ iieUg

5 p ® Н

3 М58 снижение коммутационной износостойхости аппарата. Выполненные исследования показали, что длительность горения дуги может достигать 1,5-2 мс.

В контахторе $3), хоторый является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, управление тиристорами осуществляется от трансформатора тока, вторичные обмотхи которого через диоды подключены к 10 целям управления тиристоров, зашишенных стабилитронами. Поскольку напряжение на вторичных обмотках трансформатора на протяжении почти полных полупериодов равно напряжению стабилитро- 15 нов, выбираемых по максимальному напряжению управления тиристоров, сечение

Магнитопровода, определяемое по приближенной формуле

2Р,1щФ!6Ю(иот Ид)

2 да Ьн где К вЂ” сопротивление вторичной обмотки, - амплитуда максимального 25 тока, коммутируемого аппаратом; Й - число витков вторичной обмотки, Ц1 — магнитная индукция насы- 30 шения1

0 1 - напряжение стабилизации стабилитрона, - падение напряжения на диoqe„ 35 получается достаточно большим, что приводит к повышению габаритов и стоимости аппарата.

Недостатками данного контактора яв— 40 ляются также повышение потери энергии в стабилитронах и цепях управления, поскольку амплитуда, вторичного тока должна значительно превышать ток управления тиристоров в целях уменьшения зоны дуговой коммутации, а также ограничение коммутапнонной износостойхости вследствие наличия указанной зоны.

Цель .изобретения — повышение коммутадионной износостойкости и уменьшения габаритов и потерь мощности.

Указанная. цель достигается тем, что в гибридный коммутационный аппарат управления, содержащий мостиковые контакты, их приводы, трансформатор тока. с первичной обмоткой, включенной после- 5 довательно с контактами, m двумя вторичными обмотками, два встречно-параллельно включенных тиристоре, шунтируюшие

Э7 4 указанную послед w. ãåëüíóþ цепь, одни из вывоцов вторичных обмоток транс:форматора тока через диоды подключены к управляющим электродам тиристоров, ввецены два других диода, включенные межцу первыми выводами вторичных обмоток трансформатора тоха и анодами тиристоров, вторые выводы вторичных обмоток трансформатора тока объединены и подхлючены к подвижному контакту.

Схема устройства представлена на чертеже.

Параллельно контактам 1 и первичной обмотке трансформатора тока включены тиристоры 2 и 3. Их вторичные обмотки

4 и 5 одними выводами присоединены к подвижным контактам, а вторыми через диоды 6 и 7 - к управляющим электродам тиристоров, между вторыми выводами обмоток и анодами тиристоров включены диоды 8 и 9. . Во включенном состоянии ток нагрузки проходит через контакты 1 и первичную обмотку трансформатора 10.

Токи вторичных обмоток 4 и 5 проходят, в основном, через соответственно диоды 8 и 9 и контакты 1. Токи в диодах

6 и 7 и цепях управления тиристоров весьма малы, поскольку эти цепи шунтируются диодами 6 и 7.

Потери энергии во вторичных цепях снижаются примерно до 10, что опре-. деляется кратностью 0О к U T . Сечение трансформатора тока в предлагаемой схеме, определяемое по приближенной формуле сннжаетсн до 15-20% по ссввненню с (З).

При размыкании только верхней пары контактов 1 и, например, протекании тока в проводящем направлении по отношению к тиристору 3, его ток управления (через диод 7) увеличивается вследствие возникновения напряжения цуги на контактах 1 (с полярностью, обозначенной на чертеже) и вследствие этого уменьшения тока через диод 8, что приводит к включению тиристора 3, несмотря на включенное состояние контактов нижней пары хонтактов.

При размыкании только нижней пары контактов 1 ток управления возникает под действием падения напряжения на дуге (с полярностью), что также привоФормула изобретения

Гибридный коммутационный аппарат управления, содержащий мостиковые контакты, их приводы, трансформатор тока .

5 9858 дит к включению .тиристора 3 и переходу тока из контактов в цепь тиристора 3.

При одновременном размыкании контактов токи управления будут больше. При этом нет необходимости включения защитных 5

I стабилитроиов, поскольку при нарастании тока в цепи управления включается тиристор, который шунтирует первичную обмоч у ТТ.

Сечение магнитопровоца трансформа10 тора тока в предлагаемой схеме значиI тельно меньше, чем в (3), так как 0 f на порядок меньше 0ст, а падение напряжения иа К в оптимально спроектирован ном трансформаторе значительно меньше

"ст.

Предлагаемое изобретение намечается использовать в новой серии гибридных контакторов на номинальные токи 100630 А, напряжение - 380 В.

Экономический эффект, достигаемый за счет повышения коммутационной изнсьсостойкости и снижения потерь энергии и габаритов, составляет ориентировочно

5-10 руб. на один аппарат в зависимости от номинального тока. Преццолагаемый обьем выпуска - 25 тыс. штук в t oa.

37 6 с первичной обмоткой; включенной последовательно с мотиковыми контактами, и двумя вторичными обмотками, два встречно-параллельно выполненных тиристора, шунтирующие указанную последовательную цепь, причем одни из выводов вторичных обмоток трансформатора тока че рез диоды подключены к управляющим электродам тиристоров, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения коммутационной износостойкости и уменьшения габаритов и потерь мощности, в него введены два других диода, включенные между указанными выводами вторичных обмоток трансформатора тока и ано дами тиристоров встречно по отношению к тиристорам, а другие выводы вторичных обмоток трансформатора тока обьединены и подключены к подвижному контакту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Исследование и разработка принципов создания контакторов переменного тока с бездуговой коммутацией и повышенной предельной коммутационной способностью. Технический отчет. Б. 388433, Сборник рефератов НИР и OKP ВНТИ, сер. 2, вып. 10, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

% 514365, кл. Н 01 и 9/34, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

% 335728, кл. Н 01 Н 9/30, 1972.

ВНИИПИ Заказ 10172/71

Тираж 761 Подписное

У

Филиал ППП Патент, г.Ужгород,ул. Проектная,4