ТРЕХФАЗНЫЙ КОММУТАТОР Российский патент 2003 года по МПК H03K17/08 H03K17/72 H02H7/22 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для включения и отключения нагрузки любого характера.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является трехфазный коммутатор (1) (прототип), содержащий пары встречно-параллельно соединенных тиристоров в каждой фазе, ключ управления, первые и вторые диоды, резисторы, при этом первый вывод каждой пары тиристоров через нагрузку подключен к соответствующей фазе сети, вторые выводы пар тиристоров разных фаз соединены друг с другом, ключ управления включен между точками соединения катодов первых диодов, подключенных анодами к первым выводам соответствующих пар тиристоров, и первых выводов резисторов, подсоединенных вторыми выводами к управляющим электродам тиристоров, у которых объединены катоды, и к анодам вторых диодов, подключенных катодами к управляющим электродам тиристоров, у которых объединены аноды.

Недостатком данного устройства является возникновение режима однополупериодного питания при повреждении типа "обрыв" одного из двух встречно-параллельно включенных тиристоров коммутатора или потери управления одним из них, что приводит при двигательной или трансформаторной нагрузке к резкому возрастанию нагрузочного тока и, как следствие, к выходу из строя как самого коммутируемого устройства, так и коммутатора.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности как силового электрооборудования, так и коммутирующего устройства.

Указанная цель достигается тем, что в трехфазный коммутатор, содержащий пары встречно-параллельно соединенных тиристоров в каждой фазе, ключ управления, первые и вторые диоды, резисторы, причем первый вывод каждой пары тиристоров через нагрузку подключен к соответствующей фазе сети, вторые выводы пар тиристоров разных фаз соединены друг с другом, ключ управления подключен первым выводом к катодам первых диодов, подсоединенных анодами к первым выводам соответствующих пар тиристоров, первые выводы резисторов объединены, вторые выводы подсоединены к управляющим электродам тиристоров, у которых объединены катоды, и к анодам вторых диодов, подключенных катодами к управляющим электродам тиристоров, у которых объединены аноды, введены третий и четвертый диоды, оптронный тиристор, токоограничивающий резистор, реагирующий орган с размыкающим контактом и источник постоянного напряжения, при этом третьи диоды подключены катодами к первым выводам соответствующих пар тиристоров, а анодами через токоограничивающий резистор - к катоду светодиода оптронного тиристора, подсоединенного анодом к первым выводам резисторов, реагирующий орган, зашунтированный четвертым диодом в обратном включении, подсоединен одним выводом к минусовой клемме источника постоянного напряжения, а другим выводом через фототиристор оптрона - к плюсовой клемме упомянутого источника, размыкающий контакт подключен между вторым выводом ключа управления и первыми выводами резисторов.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в разработке такого трехфазного коммутатора, который позволяет в процессе эксплуатации выявить режим однополупериодного питания и отключить нагрузку от сети, предотвращая тем выход из строя как коммутируемое, так и коммутирующее устройства.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема трехфазного коммутатора.

Трехфазный коммутатор содержит пары встречно-параллельно соединенных тиристоров 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 в каждой фазе, ключ управления 7, первые 8, 9, 10, вторые 11, 12, 13, третьи 14, 15, 16 диоды, четвертый диод 17, резисторы 18, 19, 20, токоограничивающий резистор 21, оптронный тиристор 22, реагирующий орган 23 с размыкающим контактом 24, источник постоянного напряжения 25.

Первые выводы пар тиристоров 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 соединены с анодами первых 8, 9, 10 и катодами третьих 14, 15, 16 диодов соответственно и через нагрузку 26 подключены к соответствующим фазам сети, вторые выводы пар тиристоров 1 и 2, 3 и 4, 5 и 6 соединены друг с другом, ключ управления 7 подсоединен первым выводом к катодам первых диодов 8, 9, 10, а вторым - через размыкающий контакт 24 реагирующего органа 23 - к первым выводам резисторов 18, 19, 20 и аноду светодиода оптронного тиристора 22, подключенного катодом через токоограничивающий резистор 21 к анодам третьих диодов 14, 15, 16, вторые выводы резисторов 18, 19, 20 подсоединены к управляющим электродам тиристоров 2, 4, 6 и к анодам вторых диодов 11, 12, 13, подключенных катодами к управляющим электродам тиристоров 1, 3, 5 соответственно, реагирующий орган 23, зашунтированный четвертым диодом 17 в обратном включении, подсоединен одним выводом к минусовой клемме 28 источника постоянного напряжения 25, а другим выводом через фототиристор оптрона 23 - к плюсовой клемме 27 упомянутого источника.

Устройство работает следующим образом.

При разомкнутом ключе управления 7 управляющие электроды тиристоров 1-6 разобщены, ток через них не протекает, нагрузка 26 обесточена, обесточена также входная цепь оптронного тиристора 22 и реагирующий орган 23 выключен, а его размыкающий контакт 24 замкнут. При замыкании ключа управления 7 управляющие электроды тиристоров 1-6 соединяются через ключ 7 и диоды 8-10, 11-13, и происходит включение тиристоров (а следовательно, и нагрузки 26) в последовательности, определяемой чередованием фаз питающей сети и схемой управления.

При нормально функционирующем коммутаторе ток в цепи светодиода оптронного тиристора 22, подключенного через токоограничивающий резистор 21 к выходу трехфазного мостового выпрямителя, образованного диодами 8-10 и 14-16, практически отсутствует, поскольку входы упомянутого выпрямителя через тиристоры 1-6 подключены к нулевой точке трехфазной нагрузки и напряжение на них (входах) составляет 0,6-0,9 В, фототиристор оптрона 22 закрыт, реагирующий орган 23 отключен и не препятствует работе коммутатора.

При повреждении типа "обрыв" одного из тиристоров, например, тиристора 2, или при потере им управления на входе оптронного тиристора 22 (на светодиоде) появляется положительная полуволна напряжения фазы А (по цепи фаза А, нагрузка 26, диод 10, ключ управления 7, размыкающий контакт 24 реагирующего органа 23, светодиод оптронного тиристора 22, токоограничивающий резистор 21, диоды 15, 14, тиристоры 3, 5, светодиод оптрона 22 подсоединяется к нулевой точке нагрузки), через светодиод начинает протекать ток, отпирается фототиристор оптрона 22 и включается реагирующий орган 23, размыкая свой контакт 24, цепь управления тиристорами 1-6 отключается, тиристоры запираются, отключая нагрузку от сети, одновременно отключается цепь светодиода оптронного тиристора 22. Для возвращения схемы защиты в исходное состояние снимается напряжение с клемм 27, 28 источника постоянного напряжения 25, реагирующий орган 23 отключается и возвращает свой контакт 24 в замкнутое состояние.

В сравнении с прототипом заявленное устройство отличается более широкими функциональными возможностями, позволяющими при повреждении вентилей типа "обрыв" или потери ими управляемости осуществить защиту как трехфазной нагрузки, так и самого коммутатора от режима однополупериодного питания.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1539987, Н 03 К 17/56, 1988 "Трехфазный коммутатор".

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для включения и отключения нагрузки. Техническим результатом является повышение надежности и долговечности. В трехфазном коммутаторе первые выводы пар тиристоров (1) и (2), (3) и (4), (5) и (6) соединены с анодами первых (8), (9), (10) и катодами третьих (14), (15), (16) диодов соответственно и через нагрузку (26) подключены к соответствующим фазам сети, вторые выводы пар тиристоров (1) и (2), (3) и (4), (5) и (6) соединены друг с другом, ключ управления (7) подсоединен первым выводом к катодам первых диодов (8), (9), (10), а вторым через размыкающий контакт (24) реагирующего органа (23) - к первым выводам резисторов (18), (19), (20) и аноду светодиода оптронного тиристора (22), подключенного катодом через токоограничивающий резистор (21) к анодам третьих диодов (14), (15), (16), вторые выводы резисторов (18), (19), (20) подсоединены к управляющим электродам тиристоров (2), (4), (6) и к анодам вторых диодов (11), (12), (13), подключенных катодами к управляющим электродам тиристоров (1), (3), (5) соответственно; реагирующий орган (23), зашунтированный четвертым диодом (17) в обратном включении, подсоединен одним выводом к минусовой клемме (28) источника постоянного напряжения (25), а другим выводом через фототиристор оптрона (23) - к плюсовой клемме (27) упомянутого источника. 1 ил.

Трехфазный коммутатор, содержащий пары встречно-параллельно соединенных тиристоров в каждой фазе, ключ управления, первые и вторые диоды, резисторы, причем первый вывод каждой пары тиристоров через нагрузку подключен к соответствующей фазе сети, вторые выводы пар тиристоров разных фаз соединены друг с другом, ключ управления подключен первым выводом к катодам первых диодов, подсоединенных анодами к первым выводам соответствующих пар тиристоров, первые выводы резисторов объединены, вторые выводы подсоединены к управляющим электродам тиристоров, у которых объединены катоды, и к анодам вторых диодов, подключенных катодами к управляющим электродам тиристоров, у которых объединены аноды, отличающийся тем, что в него введены третьи диоды, четвертый диод, оптронный тиристор, токоограничивающий резистор, реагирующий орган с размыкающим контактом и источник постоянного напряжения, причем третьи диоды подключены катодами к первым выводам соответствующих пар тиристоров, а анодами через токоограничивающий резистор - к катоду светодиода оптронного тиристора, подсоединенного анодом к первым выводам резисторов, реагирующий орган, зашунтированный четвертым диодом в обратном включении, подсоединен одним выводом к минусовой клемме источника постоянного напряжения, а другим через фототиристор оптронного тиристора - к плюсовой клемме упомянутого источника, размыкающий контакт подключен между вторым выводом ключа управления и первыми выводами резисторов.