УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1998 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам и предназначено для бездуговой коммутации электрических цепей постоянного тока.

Известно устройство [1] , в котором для облегчения условий коммутации активно-индуктивной нагрузки последняя шунтируется обратным диодом, замыкающим на себя ток нагрузки после достаточно быстрого размыкания контактов. Однако и здесь бездуговое размыкание может быть достигнуто лишь при достаточно низких уровнях напряжения источника питания.

Прототипом данного технического решения является устройство [2], содержащее главный контакт, зашунтированный цепью из n последовательно соединенных вспомогательных контактов. Шунтирование каждого из вспомогательных контактов силовым резистором, однако, не позволяет фиксировать на них напряжение размыкания, что способствует образованию дуги.

Целью изобретения является обеспечение бездуговой коммутации электрической цепи с активно-индуктивной нагрузкой.

В устройстве, содержащем общие с прототипом [2], главный контакт, зашунтированный цепью из n последовательно соединенных вспомогательных контактов, активно-индуктивную нагрузку, указанная цель по обеспечению бездуговой коммутации достигается тем, что нагрузка зашунтирована цепью, состоящей из обратного диода или из последовательно соединенных обратного диода и резистора или обратного диода и нелинейно-резистивного элемента, а каждый из (n-1) названных вспомогательных контактов зашунтирован нелинейно-резистивным элементом.

На фиг. 1 представлена полная схема устройства для бездуговой коммутации, содержащая главный контакт 1, зашунтированный цепью из n последовательно соединенных вспомогательных контактов 2 и 3, из которых (n-1) контактов 2 зашунтированы нелинейно-резистивным элементом 4, а контакт 3 не шунтируется; активно-индуктивная нагрузка 5 зашунтирована в указанной схеме обратным диодом 6; на фиг. 2 и 3 - представлены частичные схемы нагрузки с шунтированием соответственно цепочкой из последовательно соединенных обратного диода 6 и силового резистора 7, а также цепочкой из последовательно соединенных обратного диода 6 и нелинейно-резистивного элемента 8.

Устройство, приведенное на фиг.1, работает следующим образом.

В исходном (включенном) состоянии, когда контакты 1, 2 и 3 замкнуты, ток из источника питания протекает главным образом через главный контакт 1, а через цепь вспомогательных контактов 2-3 протекает незначительный ток утечки.

При отключении нагрузки первым размыкается главный контакт 1 и нагрузочный ток переходит в шунтирующую цепь, состоящую из контактов 2-3. Падение напряжения в этой цепи незначительно ( ~ 1 В), поэтому размыкание контакта 1 будет бездуговым. После полного раздвижения контакт-деталей главного контакта 1 на величину максимального зазора размыкаются вспомогательные контакты 2 и ток переходит в цепь состоящую из нелинейно-резистивных элементов, пробивное напряжение которых выбирается по величине меньшим, чем напряжение образования короткой дуги на вспомогательном контакте. Суммарное пробивное напряжение всей цепи из нелинейно-резистивных элементов 4 выбирается большим, чем напряжение источника питания (максимально допустимое значение) плюс падение напряжения в обратном диоде 6, что способствует мгновенному отключению источника питания от нагрузки и переходу нагрузочного тока в шунтирующую цепь с диодом 6. После этого отключается вспомогательный контакт 3, разрывающий незначительный ток утечки через нелинейно-резистивные элементы 4. На этом заканчивается цикл отключения.

Для ускорения процесса гашения энергии, накопленной в магнитном поле индуктивности нагрузки 5, в шунтирующую ветвь последовательно с обратным диодом 6 дополнительно включается силовой резистор 7 (фиг.2) или силовой нелинейно-резистивный элемент 8 (фиг.3). Включение нелинейно-резистивного элемента 8 имеет преимущество перед резистором 7, поскольку позволяет получить меньшее перенапряжение на нагрузке 5 при одинаковом времени гашения нагрузочного тока.

Устройство коммутации может быть выполнено достаточно компактным несмотря на кажущуюся сложность контактной системы, так как элементы 2, 3 и 4 имеют малые габариты, поскольку они работают незначительное время (единицы миллисекунд) и практически не рассеивают энергии. В этом устройстве контакты 2-3 и шунтируют их элементы 4 полностью освобождены от функции рассеивания энергии, накопленной в магнитном поле индуктивной нагрузки.

Сущность: устройство содержит главный контакт, зашунтированный цепью из n последовательно соединенных вспомогательных контактов, из которых (n -1) вспомогательных контактов зашунтированы нелинейно-резистивными элементами, а нагрузка зашунтирована обратным диодом. Указанное шунтирование вспомогательных контактов при правильном выборе пробивного напряжения нелинейно-резистивного элемента не позволяет развиться дуговому процессу при отключении контактов. При нормально-замкнутом состоянии всех контактов порядок отключения следующий: размыкание главного контакта, переход нагрузочного тока в цепь вспомогательных контактов, размыкание первого вспомогательного контакта, переход нагрузочного тока в цепь шунтирования с обратным диодом, размыкание второго вспомогательного контакта, завершающего цикл отключения. Для ускорения процесса гашения нагрузочного тока активно-индуктивной нагрузки в цепь с обратным диодом может быть введен силовой резистор или силовой нелинейно-резистивный элемент. Техническим результатом является ускорение процесса гашения энергии, накопленной в магнитном поле индуктивной нагрузки, и уменьшение габаритов. 3 ил.

Устройство для бездуговой коммутации электрической цепи постоянного тока, содержащее главный контакт, зашунтированный цепью из n последовательно соединенных вспомогательных контактов, активно-индуктивную нагрузку, отличающееся тем, что нагрузка зашунтирована цепью, состоящей из обратного диода, или из последовательно соединенных обратного диода и резистора, или обратного диода и нелинейно-резистивного элемента, каждый из n - 1 вспомогательных контактов зашунтирован дополнительным нелинейно-резистивным элементом, пробивное напряжение которого выбирается по величине меньшим, чем напряжение образования короткой дуги на вспомогательном контакте, а суммарное пробивное напряжение всей цепи из нелинейно-резистивных элементов выбирается большим, чем максимально допустимое напряжение источника питания плюс падение напряжения в цепи, шунтирующей нагрузку.