Устройство для коммутации цепей переменного и постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электротехнических установках различного назначения, в том числе в импульсной технике.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг. 1-3 представлены схемы устройства, варианты.

Устройство состоит из дросселя с мало- витковой 1 и многовитковой 2 обмотками, силовых 3 и управляющих 4 контактов, а также третьей обмотки 5.

Маловитковая 1 и многовитковая 2 обмотки (фиг. 1) соединены между собой через размыкающий управляющий контакт 4 во встречно-параллельную цепь, один вывод которой подключен к зажиму источника питания, а другой к выводу силовых контактов 3. Второй вывод силовых контактов подключен к нагрузке. Начало третьей обмотки 5 подключено к замыкающему управляюще.му контакту 4, а конец ее - к общему выводу источника питания и нагрузки.

Обмотки 1 и 2 (фиг. 2) соединены между собой через размыкающий управляющий контакт 4 во встречно-последовательную цепь, которая подключена к зажимам источника питания, а ВЬЕВОД общей точки начала этих обмоток соединен с выводом силовых контактов 3. Третья обмотка 5 подключена так же, как и в варианте по фиг. 1, но только маркировка выводов изменена на противоположную.

Обмотки и 2 (фиг. 3) также соединены во встречно-последовательную цепь, подключенную к зажима.м источника питания через размыкающий управляющий контакт 4, причем источник питания подсоединен к подвижному размыкающему контакту 4. Конец третьей обмотки 5 соединен с общим выводом начал обмоток 1 и 2.

Управляющие контакты 4 выполнены переключающими без размыкания цепи и содержат размыкающий и замыкающий контакты. При перемещении подвижного контакта во время коммутации в определенной позиции оба контакта оказываются кратковременно замкнутыми, а при дальнейщем движении подвижного контакта размыкающий контакт размыкается, а замыкающий остается замкнутым и фиксируется. Поскольку управляющие контакты 4 являются быстродействующими, то момент обоюдного замкнутого состояния контактов весьма мал по сравнению с полным временем срабатывания управляющих контактов и постоянной времени многовитковых обмоток 2 и 5.

Третья обмотка 5 дросселя имеет такое же количество витков, среднюю длину витка, сечение провода и направление намотки, как и многовитковая обмотка 2, т. е. обмотки 2 и 5 представляют собой две ветви одной бифилярной обмотки, намотанной двойным проводом.

Дроссель с обмотками 1, 2 и 5 может быть выполнен на магнитопроводе из маг- нитомягкого материала.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем состоянии силовые контакты 3 и размыкающие контакты 4 находятся в замкнутом состоянии. По маловитковой 1 0 и многовитковой 2 обмоткам протекают токи, обратно пропорциональные их числам витков. Величины этих токов определяются равенством намагничивающих сил обмоток согласно выражению 5bw, 1г Wj ,

где 1, н Wi -ток и число витков маловитковой об.мотки 1;

i U W2 -то же, многовитковой обмотки 2.

0 За счет встречного направления токов в обмотках 1 и 2 потокосцепления этих обмоток взаимно скомпенсированы. В результате этого входное сопротивление дросселя току нагрузки чисто активное и мало по ве личине. Например, для схемы (фиг. 1) оно равно эквивалентному активному сопротивлению встречно-параллельной цепи, состоящей из маловитковой 1 и многовитковой 2 обмоток, для схем (фиг. 2 и 3) сопротивление току нагрузки определяется активным

Q сопротивлением маловитковой обмотки.

Для отключения цепи нагрузки, т. е. для размыкания силовых контактов 3, производится переключение управляющих контактов 4 в цепи многовитковой обмотки. При этом в устройстве происходит переходный

5 процесс, характер которого в рассматриваемых вариантах различен.

В момент обоюдно замкнутого состояния размыкающего и замыкающего контактов 4 в устройстве по первому варианту (фиг. 1)

Q ЭДС самоиндукции дополнительной обмотки 5 обусловливает бросок тока в многовитковой обмотке 2. Это приводит к нару- щению равновесия потокосцеплений обмоток 1 и 2, что, в свою очередь, способствует скачкообразному увеличению индуктивнос5 ти маловитковой обмотки 1 и, следовательно, ее индуктивного сопротивления. Последнее влечет за собой понижение тока нагрузки. После фиксации подвижного контакта 4 в конечном положении за.мыкающий контакт замкнут, а размыкающий разо.мкнут. Обмотки 2 и 5 оказываются включенными между собой последовательно и образуют бифилярную, т. е. безиндуктивную, обмотку. В результате этого потокосцепление маловитковой обмотки 1 резко возрастает,

5 обусловливая столь же резкое возрастание ее индуктивного сопротивления, а ток нагрузки падает практически до нуля. В -тот мо- . мент, т. е. в момент бестоковой паузы, производится размыкание силовых контактов 3.

Причем размыкание контактов 3 происходит без электрической дуги, так как ток и напряжение в момент их размыкания по величине ниже пределов дугообразования.

В момент резкого понижения тока нагрузки, вызванного скачкообразным увеличением индуктивного сопротивления маловит- ковой обмотки 1, на концах ее появляется перенапряжение, которое не воздействует на силовые контакты, так как вместе с напряжением источника питания прикладывается к концам бифилярной обмотки, ветви которой составляют обмотки 2 и 5.

В устройстве (фиг. 2) в момент обоюдно замкнутого состояния размыкающего и замыкающего контактов 4 в уравновешенную в магнитном отнощении систему, состоящую из обмоток 1 и 2, вводится коротко- замкнутый контур в виде короткозамкнутой через замыкающие контакты 4 обмотки 5. Так как результирующий магнитный поток в магнитной цепи дросселя равен нулю, то короткозамкнутый контур не оказывает никакого влияния на работу устройства. Последующее размыкание размыкающего контакта 4 и фиксация его в конечном положении приводят к образованию бифилярной обмотки, ветви которой состоят из обмоток 2 и 5. Дальнейший переходный процесс в устройстве аналогичен процессу в схеме по фиг. 1.

В устройстве (фиг. 3) в момент обоюдно замкнутого состояния размыкающего и замыкающего контактов 4 ЭДС самоиндукции дополнительной обмотки 5, направленная от начала к концу этой обмотки, обусловливает повышение потенциала на выводе начала маловитковой обмотки по сравнению с ее концом. Это приводит к понижению тока нагрузки и нарушению магнитного равновесия дросселя, что сопровождается появлением индуктивного сопротивления маловитковой обмотки .1. Переход подвижного контакта 4 в конечное положение, при которо.м замыкающий контакт замкнут (размыкающий разомкнут), приводит к отключению многовитковой обмотки 2 с встречно-направленным током по отношению к току в обмотке 1 и подключению дополнительной обмотки 5, ток в которой направлен согласно току обмотки 2. Это создает форсированное подмагничивание дросселя, в результате которого скачком возрастают потокосцепление маловитковой обмотки 1 и ее индуктивное сопротивление. При этом ток нагрузки резко падает, обеспечивая бестоковую паузу, в интервале которой производится бездуговое размыкание силовых контактов 3. Возникающее в устройстве коммутационное перенапряжение прикладывается к дополнительной обмотке 5.

Таким образом, вывод силовых контактов устройства за пределы индуктивного контура создает благоприятные возможности для защиты их от воздействия коммутационных перенапряжений. Эта защита осуществляется с помощью введенной в дроссель третьей обмотки, индентичнои многовитковой, которая является активным элементом при коммутации тока нагрузки. Наличие этой обмотки позволяет исключить из схемы устройства разрядник, высо- коомные резисторы и тем самым упростить его.

0 Введение в устройство переключающих без размыкания цепи дополнительных контактов исключает возможность возникновения искры на контактах в момент коммутации, что устраняет их износ.

5

Формула изобретения

1. Устройство для коммутации цепей переменного и постоянного тока с двумя входными выводами и двумя выходными

0

выводами, содержащее дроссель с тремя

обмотками, причем первая - маловитко- вая, а вторая - многовитковая, силовые и управляющие контакты, маловитковая и многовитковая обмотки включены встреч5 но-параллельно, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, третья обмотка выполнена идентично многовитковой, в качестве управляющих контактов использована контактная группа с переключающими контактами без размыкания цепи,

0 силовые контакты включены последовательно между первым выводом встречно-параллельно включенных обмоток и первым выходным выводом устройства, начало многовитковой об.мотки через размыкающий контакт контактной группы с переключающими

5

контактами подключено к второму выводу

встречно-параллельно включенных обмоток, соединенному с первым в.ходным выводом устройства, конец многовитковой обмотки соединен с первым выводом указанных

0 встречно-параллельно включенных обмоток, начало третьей обмотки подключено через замыкающий контакт контактной группы с переключающими контактами к второму выводу встречно-параллельно включенных обмоток, конец третьей обмотки со5 единен с вторым входным выводом и вторым выходным выводом устройства.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что маловитковая обмотка включена встречно-последовательно с многовитковой,

0 начало многовитковой обмотки через размыкающий контакт контактной группы с переключающими контактами соединено с вторым входным выводом устройства, а через замыкающий контакт контактной

группы с переключающими контактами с началом третьей обмотки.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что конец третьей обмотки подключен к концу многовитковой обмотки.

ФигЛ

Фиг. 2

Фиг.д

Составитель Г. Корсиков Техред И. ВересКорректор Т. Колб

Тираж 698Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутационным устройствам, предназначенным для применения в электротехнических установках различного назначения, в том числе в импульсной технике. Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе путем устранения искрообразования коммутирующих и управляющих контактов. Для этого устройство для коммутации содержит дроссель с тремя обмотками, первая из которых выполнена маловитковой, вторая много- витковой, а третья выполнена идентичной многовитковой, а также силовые контакты вынесенные на выход устройства. В качестве управляющих контактов используют контактную группу с переключающими контактами без размыкания цепи и через размыкающий контакт указанной группы подключают к началу многовитковой обмотки начало третьей обмотки. Конец третьей обмотки соединяют с выходным и входным выводами устройства. В этом случае управляемые контакты работают без искрообразования, а третья обмотка сокращает количество элементов по сравнению с известным устройством. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. с (Л 00 со