Контактно-вентильное коммутационное устройство Советский патент 1984 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится к ког«1мути ющим электрическим аппаратам и предназначено для бездуговой комму тации электрических цепей переменного тока. Известно контактно-вентильное устройство, содержащее два встречн параллельно включенных в каждую фазу управляемых вентиля, параллел но которым включен контактный комм тационный аппарат, причем последовательно с управляемыми вентилями может быть включено активное сопро тивление 1 . Недостаток такого устройства заключается в том, что в процессе коммутации на резисторе, включенно последовательно с вентилями, может оказаться большое падение напряжения, достаточное для поддержания электрической дуги через размыкаем контакты. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является контактно-вентильное устройство, предназначенное для коммутации ток ударного генератора, содержащее быстродействующий контактный аппарат, вспомогательные вентили и дроссели насьЕцения, причем венти ли включены параллельно цепям из контактного аппарата и соответствую щего дросселя насыщения 2. Недостаток известного устройства в заключается том,, что постоянно включенные в сеть дроссели насы щения, обладающие нелинейными свой ств-ами, при перемагничивании через каждый полупериод промышленной частоты вносят существенные искажения формы тока сети. Это ограничивает применение устройства в области уда ных генераторов и не позволяет использовать его для коммутации про мышленной сети 50 Гц. Цель изобретения - расширение области применения. Указанная цель достигается тем, что в контактно-вентильное коммутационное устройство, содержащее глав ные замыкающие контакты, два дросселя насыщения, два управляемых вентиля, выводы для подключения источника переменного напряжения и вы воды для подключения нагрузки, причем один из выводов для подключе ния источника переменного напряжени соединен с одним из выводов для под ключения нагрузки .через последовательно соединенные первый дроссель насыщения, главные замыкающие конта ты и второй дроссель насыщения, дру гой вывод для подключения источника переменного напряжения соединен с другим выводом для подключения нагр ки, введен выпрямитель, а каждый дроссель н-асыщения снабжен дополнительной обмоткой,, причем входы выпрямителя подключены к выводам для подключения нагрузки, дополнительные обмотки соединены последовательно и подключены к выходам выпрямителя. С целью повышения быстродействия в устройство введен тиристорный ключ,.включенный последовательно с дополн и те ль ными о бмотк ами. На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство без тиристорного ключа в цепи дополнительных обмоток; на фиг. 2 - то же, с тиристорным ключом. В предлагае ;ом устройстве нагрузка 1 присоединяе-л-я к источнику переменного напряжения через последовательно соединенные дроссель 2 насыщения, главные замыкающие контакты 3 и дроссель 4 насыщения, причем параллельно главным замыкающим контактам 3 и дросселю 4 насыщения подключен тиристор 5, а параллельно этим же контактам 3 и дросселю 2 насыщения тиристор б. Параллельно нагрузке 1 через выпрямитель 7 подключены последовательно соединенные дополнительные обмотки 8 и 9, магнитно связанные с обмотками соответствующих дросселей 2 и 4 насыщения. Обмотки 8и 9(фиг. 2)присоединены к выпрямителю через тиристорно-конденсаторный ключ, в котором использованы включающий 10 и выключающий 11 тиристоры, между которыми включен конденсатор 12 ключа, заряжаемый от внешнего источника напряжения(либо от сети через отдельный выпрямитель), причем параллельно выходным зажимам выпрямителя 7 может быть подключен конденсатор 13 для уменьшения пульсаций выпрямленного тока через обмотки 8 и 9. Устройство работает следующим образом. При включении отпирается тиристор 5или 6 в зависимости от фазы питающего напряжения. При отпирании, например, тиристора 6 ток от источника питания протекает по цепи: первый зажим источника питания, тиристор 6, дроссель/ 4 намагничивания, нагрузка 1, ДРУ1ЮЙ зажим источника питания. При этом происходит намагничивание дросселя 4 насыщения и все это время ток через тиристор 6 ограничен на допустимом для тиристора уровне. После включения тиристора б замыкаются главные замыкающие контакты 3, которью шунтируют тиристор 6 через дроссель 2 насыщения, при этом последний также намагничивается до насьгщенного состояния. При отпираний первым тиристора 5 процесс включения, происходит аналогично описанному для тиристора 6 вследствие симметрии схемы. После включения, тиристоров 5 или 6через дополнительные обмотки 8 и 9начинает протекать ток, выпрямленный с помощью выпрямителя 7. Этим током сердечники дросселей намагнич ваются определенным образом, в соот ветствии с указанными точками началом и концом обмоток и остаются в насыщенном состоянии во всем диапаз не наминальных токов нагрузки. При этом дроссели 2 и 4 имеют малую инд тивность, не перемагничиваются и не вносят искажений в форму токов, про текающих через нагрузку 1. При отключении номинальных токов нагрузки процесс происходит следующим образом. Отпирается тиристор 5 или 6 в зависимости от фазы питающе напряжения, например тиристор 6. Затем практически без дуги размыкаются главные замыкающие контакты 3. После перехода тока в тиристоре через нуль он запирается и, если при этом контакты 3 разошлись настолько, что выдерживают переходное восстанавливающееся напряжение, отключение заканчивается. В противном случае следует предусмотреть обеспечение протекания еще одного полупериода тока через второй проти вофазный; тиристор 5. Наиболее тяжелым является режим отключения тока короткого замыкания Для повышения .надежности устройства необходимо ограничить ток через тиристоры 5 или б ниже допускаемой величины. Это достигается н предлагаемом устройстве с помошью дросселей 2 и 4 насыщения, предЕзрительно намагниченных с помощью обмоток 8 и 9. Как только величина тока в цепи превысит номинальное значение,. что имеет место при нарастании тока короткого замыкания или при пере1 грузках, дроссели 2 или 4 начинают размагничиваться, при этом (мдук тивность возрастает, что приводит к снижению тока в отключаемой цепи Кроме того, при возникновении корот кого, замыкания в цепи нагрузки на ней исчезает напряжение U, следовательно, прекращается то-с в намагни чивающих обмотках 3 и 9, в результате чего дроссели 3 и 4 под дейст вием тока короткого замыкания инте сивно перемагничиваются при повыиен ных значениях индуктивностей дроссе лей 2 и 4 насыщения. В соответствии с фазой питающего напряжения включается один из тирис торов, например, б. Ток через него ограничивается дросселем 4, который в это время перемагничивается и имеет повышенную индуктивность. В дальнейшем процесс отключения идет аналогично отключению номинального тока нагрузки. При необходимости пр пустить второй полупериод тока отпирают тиристор 5, ток через него ограничивается дросселем 2 насывде.ни который в предыдущий полупериод не перемагничивался, будучи зашунтированным тиристором 6. При соответствующем подборе параетров дросселей 2 и 4 ток короткого замыкания может быть многократно ограничен, что повышает надежность предлагаемого .устройства и остального оборудования, облегчается контактная система по требованиям ограниченного тока. Быстродействие устройства при отключении существенно повышается, если ввести в цепь обмоток 8 и 9 тиристорный ключ. При включении устройства одновременно с тиристорами 5 или 6 отпирают тиристор 10 ключа. До этого конденсатор 12 должен .быть предварительно заряжен от внешнего источника питания. При ликвидации короткого замыкания или при плановом отключении отпирается тиристор 11 ключа. В результате тиристор 10 запирается током от разряда конденсатора 12, обеспечиваются обмотки 8 и 9 и ускоряется процесс вхождения дросселей 2 и 4 Б состояние перемагничиБания и повышения их индуктивности, что уменьшает средний ток через устройство. По сравнению с известным предлагаемое устройство не изменяет формы тока через нагрузку, так как при протекании номинального тока сердечHiiKH дросселей насыщения не перемагничкваьэтся. Это улучшает его техникоэкономические характеристики и расширяет область применения. Кроме того, облегчаются условия работы вентилей тиристоров , так как при отключении токовкороткого замыкания насыигающр.еся дроссели переходят в состояние перематничиванпя и имеют повышенную индуктивность, что ограничивает величину предельного тока короткого замыкания и повышает надежность работы устройства и всей питающей цепи. Одновременно обесточиваются дополнительные обмотки, намотанные на сердечниках дросселей насыщения, так как при возникновении короткого замыкания в .цепи нагрузки исчезает напряжение и на выпрямителе от короткого замыкания питаются эти обмотки. Это приводит к ускорению переходного процесса в цепи ограничения тока короткого замыкания. Применение быстродействующего тиристорного ключа дополнительно ускоряет процесс ограничения тока, в том числе и номинального тока. Это позволяет использовать шунтирующие тиристоры 5 и б без специальных охладителей, так как они мало греются, даже при относительно частых включениях и выключениях устройства. Облегчается контактная система контактного .аппарата по причине ограничениятока короткого замыкания.

1. КОНТАКТНО-ВЕНТИЛЬНОЕ КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО, содерж щее главные замыкающие контакты, два дросселя насыщения/ два управ ляемых вентиля, выводы для подклю чения источника переменного напря жения и выводы для подключениянагрузки, причем один из выводов для подключения источника перемен го напряжения соединен с одним из выводов для подключения нагрузки через последовательно соединенные первый дроссель насыщения, главные замыкающие контакты и второй дроссель насыщения, другой вывод для подключения источника переменного напряжения соединен с другим выводом для подключения нагрузки, отличающееся тем, что, с целью расширения области его применения, в, него введен выпрямитель, а каждый дроссель насыщения снабжен дополнительной обмоткой, причем входы выпрямителя подключены к выводам для подключения нагрузки, дополнительные обмотки соединены последовательно с и подключены к выводам выпрямителя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен тиристорный ключ, включенный последовательно с дополнительными обмотками.