Трехфазный тиристорный коммутатор Советский патент 1988 года по МПК H02M1/08 H02M7/10 

1

- Изобретение относится к электро- технике и может быть использовано

Для коммутации трехфазных активно- индуктивных нагрузок преимуществен но асинхронных электродвигателей и является усовершенствованием изобретения по авт, св. № 760329,

Цель изобретения - .иение надежности путем обеспечения защиты от пробоя силовых полупровод П1ковьк элементов коммутатора в переходный период пуска кoм гyтaтopa,.

На фиг. 1 приведена функциональ4ная схема коьасутатора; на фиг, 2 - принципиальная схема блока временньгх задержек,вьтолненного на рзлейно-кон тактной аппаратуре; на фиг. 3 - принципиальная схема блорса контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора.

Трехфазньш тиристорньш коммутатор (фиг. 1) содержит подключенные к зажимам А, Б, С сети через трехфазный управляемый контактор 1 .встречно-параллельно включенные управляемые BeHTifflH (тиристоры) 2-4 и неуправляемые вентили (диоды) 5-7, бло управления тиристорньм коммутатором вьшолненньй в виде .трехфазного выпрямителя на диодах 9-11, вькод которого через ключ 12, входящий в бло 13 временных задержек, далее через резисторы 14-16, разделительные диоды 17-19 и пороговые элементы 20-22 подключен к управляющзш электродам

0

0

5

0

5

вентилей 2-4. Переходы управляющий электрод - анод вентилей 2-4 зашун- тированы дополнительными диодами 23-25, катоды которых соединены с анодами указанных вентилей и соответ- ствутощими нагрузочными зажимами 26- 28 коммутатора, к которым подключена также нагрузка 29 и три вывода питающего входа блока 30. Четвертый вывод питающего входа блока 30 контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора соединен с нулевым зажимом сети. Блок 30 имеет, кроме этого, два блокирующих входа (сигналы t и ) являк)щих- ся вторым и третьим выходами блока 13. На первый, вход последнего поступают управляющие сигналы с переключателя 31 режиомв, а на второй вход - блокирующий сигнал с блока 30. Сигналом t;3 с первого выхода блока 13 совместного управления управляются силовыа контакты контактора 1, сигналом t2) с второго выхода блока 13 - блок 8 управления путем замыкания или размыкания ключа 12, кроме того, этим же сигналом блокируется действие блока 30, причем, чтобы исключить протекание обратных токов через диоды запщты в рабочем режиме коммутатора (фиг. 3), блокирование защиты производится в цепи каждого из трех ее диодов .

Схе1 ы блоков 1 3 и 30 выполнены на ре- лейно-контактной аппаратуре (фиг .2 и 3).

31

Схема блока 13 (фиг. 2) содержит замыкающий контакт 32 кнопки Пуск, первьй вывод которого подклзочен к первой шине 33 источника питания, а второй вывод контакта кнопки через включенные последовательно три размыкающих контакта 34 второго реле времени с замедленным возвратом, репе 35 управления и реле 36 защиты гвентилей подключен к первым вьюодам катушек 37 пускового реле и реле 38 первого времени, вторые выводы этих катушек, а также катушек 39 контактора, второго реле 40 времени, реле 41 управления и третьего реле 42 времени с замедленным возвратом объединены и подключены к второй шине 43 источника питания, к шине 33, кроме контакта 32 кнопки Пуск подключены первые выводы замыкающих контактов 44 пускового реле и контакт 45 контактора, контакты 32 кнопки Пуск и второго реле 34 времени зашунти- рованы парой последовательно включенных замыкающих контактов 44 и 46 пускового реле, причем перемычка между этими контактами соединена с первым вьтодом размыкающего контакта 47 реле защиты вентилей, с вторым выводом первого замыкающего контакта 48 третьего реле времени и с первым выводом катушки второго реле времени, второй вывод контакта 47 реле защиты вентилей соединен с первым выводом катушки 39 контактора, первый вывод контакта 48 третьего реле времени соединен с вторым вьшодом контакта 45 контактора и с первым выводом размыкающего контакта 49 кнопки Стоп, второй вывод которого подключен к первым выводам замыкающих контактов 50 и 51 реле управления и первого реле времени, вторые выводы этих контактов объединены и подключены к первым выводам катушки 42 и второго замыкающего контакта 52 третьего реле времени, второй вывод контакта .52 соединен с первым выводом катушки 41 реле управления.

Схема блока 30 (фиг. 3) содержит три диода 53-55, катоды которых являются вводами питающего входа защиты и соединены с соответствующими нагрузочными зажимами 26-28 коммутатора, а аноды диодов соединены с первыми выводами трех размыкающих контактов 56-58 реле управления блок 13, при этом вторые выводы указанных

5

5

23

контактов объединены и через размыкающий контакт 59 третьего реле времени блока 13 подключены к первому вьшоду катушки 60 реле защиты вентилей и аноду шунтирующего диод а 61, второй вывод катушки 60 и катод диода 61 объединены и подключены к нулевому проводу.

Коммутатор (фиг. 1) работает следующим образом.

В исходном состоянии с переключателя 31 режимов на первый вход и с блока 30 на второй вход блока 13 сигналов не поступает. Поэтому на трех выходах блока 13 сигналы t,j, tj,, t,j3 также отсутствуют и контакты 1 в силовых цепях коммутатора, а также ключ 12 разомкнуты. Коммутатор выключен .

Обозначения сигналов t , t t и t блока 13 следующие: сигнал 1 без выдержки времени на включение или отключение, сигнал 2 с выдержкой времени на включение, сигнал 3 с выдержкой времени на отключение.

После подачи переключателем 31 режимов команды Включение на первом выходе блока 13 появляется без 0 выдержки времени непрерывный сигнал t,, , действующий на замыкание контактов 1 в силовых цепях коммутатора, При этом вентили и диоды коммутатора оказьгоаются под напряжением сети, через них начинают протекать обратные токи и токи утечки. Если все вентили и диоды коммутатора исправны, то на выходе блока 30 и втором входе блока 13 сигнал появиться не может и блок 13 обеспечивает дальнейшую работу коммутатора. На втором выхо де блока 13 непрерывный сигнал появляется с выдержкой времени, дост а- точной для действия блока 30 и последующего отключения контактов 1.

Поскольку при исправных вентипях и диодах коммутатора действия блока 30 нет, то с появлением сигнала tj, на втором выходе блока 13 происходит запуск ключа 12 с одновременным

5

0

5

0

5

блокированием защиты. Одновременно с появлением сигнала t, на втором выходе блока 13 аналогичный сигнал t., повторно блокирующий действие защиты, появляется и на третьем выходе. Повторное бJIoкиpoвaниe необходимо для предотвращения ложных срабатываний защиты при отключении коммутатора, так как в этом случае блокируюпцй сигнал tj, снимается без выдерж ки времени, а.сигнал с первого выхода блока 13 па отключение контактов 1 подается с выдержкой времени.

После за1Л1кания ключа 12 через управляющие электроды управляемых вентилей 2-4 поочередно Начинают протекать импульсы тока управления. Б результате вентили 2-4 поочередно отпираются, обеспечивая включение нагрузки 29.

: После подачи переключателем 31 ре- :жимов команды Отключение снимается без выдержки времени сигнал t2t с второго выхода блока 13 и с первого блокирующего входа блока 30, обеспечивающий также размыкание ключа 12

ни. Контактор При срабатывании за- 1 {ыкает контакты 1 в силовых цепях коммутатора (фиг. 1) и блок-контакт 45 в блоке 13. После окончания выдержки на первом реле времени замыкается контакт 51 последнего и обеспечивает протекание тока в цепи: шина 33 - блок-контакт 45 контактора размыкающий контакт 49 кнопки Стоп контакт 51 первого реле времени - катушка 42 третьего реле времени - шина 43. Срабатывая, третье реле времени замыкает контакты 48 и 52, причем последним из них включается катушка 41 реле управления, которое становится на самопитание через контакт 50. Размыкающим контактом 35 реле управления разрывается цепь пита

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для- коммутации трехфазной нагрузки преи.- мущественно асинхронных электродвигателей. Цель изобретения состоит в повышении надежности путем обеспечения защиты при пробое вентилей или

и отключение нагрузки 29 Затем с вы- 2о ия катушек 37 пускового реле и пер- держкой времени снимается сигнал t- вого реле 38 времени. Контакты 44 и

46

с первого выхода блока 13, обеспечивая отключение контактора 1, Одновременно с этим с третьего выхода блока 13 и с второго блокирующего входа Ьлока 30 снимается сигнал t-jj Схема возвращается в исходное состояние .

Если при подаче па первьш вход блока 13 команды Включение окажется пробитым один из вентилейj например вентиль 2 в цепи фазы А, то после включения контактора 1 через входные зажимы блока 30 защиты течет ток по цепи:, нулевой зажим сети - четвертый и первьй выводы питающего входа блока 30 - неисправньЕй вентиль 2 - певьй контакт 1 - зажим фазы А. сети. На выходе блока 30 появляется сигнал, блокирующий действие 13 путем снятия сигнала с его выхода и отключения контактов 1,

Рассмотрим работу коммутатора в случае выполнения блока 13 и блока 30 на релейно-контактной аппаратуре (фиг, 2 и 3). При нажатни на кнопку 32 Пуск (фиг. 2) течет ток по цепи: шина 33 - контакт 32 кнопки - , размыкающий контакт 34 второго реле времени - размыкающий контакт 35 реле управления- размыкающий контакт 36 реле защиты вентилей - катущки 37 iiycKOBoro реле и первого реле 38 времени - шина 43. Срабату шая, пусковое реле управления контактам 44 и 46 шунтирует контакты 32 кнопки Пуск и второго реле 34 времени, обеспечивая протекание тока через катугаки 39 контактора и второго реле 40 време30

35

пускового реле и первого реле 51 времени размыкаются, однако питание катушки 39 контактора сохраняется че 25 рез его блок-контакт 45 и контакт 48 третьего реле времени.

Вторым замыкающим контактом 12 реле управления, выполняющим функции ключа (фиг. 1), обеспечивается управление вентилями коммутатора и включение нагрузки 29. Второе реле времени (катушка 40 и контакт 34) обеспечивает ограничение длительности команды Пуск кнопкой 32, чем предотвращаются многократные включе- шш контактора при пуске коммутатора с пробнтьм вентилем или диодом.

Для отключения нагрузки нажимают на кнопку 49 Стоп. В результате этого катушки 41 реле управления и третьего реле 42 времени питание теряют, причем замыкающим контактом 12 реле управления отключается цепь управления вентилем коммутатора и вентили 2-4 запираются, прекращая протекание тока в фазах нагрузки. Благодаря замедленному размыканию . контакта 48 третьего реле времени катушки 39 контактора теряют питание уже после отключения нагрузки контактом 12 реле управления, поэтому размыкание силовых контактов 1 контактора происходит также без тока нагрузки.

Защита от пробоя вентилей реагирует не только на пробой вентилей 2-7 в силовых цепях коммутатора. Если в момент пуска окажется пробитым один из диодов 17-19 или 23-25 в бло40

45

50

55

46

0

5

пускового реле и первого реле 51 времени размыкаются, однако питание катушки 39 контактора сохраняется че 5 рез его блок-контакт 45 и контакт 48 третьего реле времени.

Вторым замыкающим контактом 12 реле управления, выполняющим функции ключа (фиг. 1), обеспечивается управление вентилями коммутатора и включение нагрузки 29. Второе реле времени (катушка 40 и контакт 34) обеспечивает ограничение длительности команды Пуск кнопкой 32, чем предотвращаются многократные включе- шш контактора при пуске коммутатора с пробнтьм вентилем или диодом.

Для отключения нагрузки нажимают на кнопку 49 Стоп. В результате этого катушки 41 реле управления и третьего реле 42 времени питание теряют, причем замыкающим контактом 12 реле управления отключается цепь управления вентилем коммутатора и вентили 2-4 запираются, прекращая протекание тока в фазах нагрузки. Благодаря замедленному размыканию . контакта 48 третьего реле времени катушки 39 контактора теряют питание уже после отключения нагрузки контактом 12 реле управления, поэтому размыкание силовых контактов 1 контактора происходит также без тока нагрузки.

Защита от пробоя вентилей реагирует не только на пробой вентилей 2-7 в силовых цепях коммутатора. Если в момент пуска окажется пробитым один из диодов 17-19 или 23-25 в бло0

5

0

5

ке 8 вентилями коммутатора (фиг, 1), то защита от пробоя вентилей также срабатывает,

В качестве примера рассмотрим случай повреждения диода 17 или 23 для момента времени, когда потенциал фаз А и С сети равны по величине, но противоположны по знаку, причем потенциал фазы В равен нулю, а потен- циал фазы А положителен.

При пробое диода 17 сначала появляется цепь тока через две фазы сети: зажим фазы А - левый контакт контактора 1 - переход катод - управля- ющий переход вентиля (тиристора) 2 - стабилитрон 20 - пробитый диод 17- резистор 14 - резистор 16 - диод 19 стабилитрон 22 - переход управляющий электрод - катод тиристора 4 - пра- вый контакт 1 контактора - зажим фазы С. Тиристор 4 отпирается, в результате этого появляется вторая цеп тока (фиг. 3 и 1): нулевой зажим сети - катушка 60 реле защиты вентилей размыкающий контакт 59 третьего реле времени - размыкающий контакт 58 реле управления - диод 55 - нагрузочны зажим 28 коммутатора - тиристор 4 - правый контакт 1 контактора - зажим фазы С. Реле защиты вентилей срабатывает и контактами 36 и 47 отключает катушки 37 пускового реле, первого реле 38 времени и контактора 39 (фиг. 2).

При пробое диода 23 цепь тока следующая: нулевой зажим сети - катушка 60 реле защиты вентилей - контакт 59 третьего реле времени - кон- тдкт 56 реле управления - диод 53 - зажим 26 - пробитый диод 23 - резистор 14 - резистоо 16 - диод 19 - стабилитрон 22 - переход управляющий электрод - катод тиристора 4 - правый контакт 1 контактора - зажим фазы С. Тиристор 4 отпирается, после чего происходит переключение тока в блоке 30 с диода 53 на диод 55 и далее на зажим фазы С сети. Если ве-

личина тока недостаточна для отпира- контроля состояния силовых полупронкя тиристора 4 (что вполне вероятно, так как его источником является напряжение нулевой провод - фаза сети, ограниченное сопротивлением катушки 60 реле защиты вентилей и резисторов 14 и 16), то спустя четверть периода, когда потенциал фазы А уже отрицательный, ток катушки 60 протекает через переход управляющий злект55

водниковых элементов коммутатора, вы ходом сигнала с задержкой на включе ние - к второму блокирующему входу блока контроля состояния силовых по лупроводниковых элементов коммутато ра и управляющему входу блока управ ления тиристорным коммутатором, а в ходом сигнала с задержкой на отключение - к управляющему входу трехфа

род - катод тиристора 2, вызьгаая его отпирание. Значит, и в этом случае срабатьшание реле защиты вентилей обеспечено.

При повреждении диодов 18, 24 или 19, 25 в управляюсцих цепях соответствующих тиристоров 3 или 4 работ Осемы защиты вентилей аналогична. Разница состоит лишь в том, что токи через диоды и вентили циркулируют в другие моменты времени и при других сочетаниях фаз.

Таким образом, предлагаемый коммутатор позволяет выявлять пробой силовых вентилей или диодов в управляющих цепях тиристорного коммутатора в момент его пуска, предшествующий заключению нагрузки, обеспечивается полная безопасность еГо злектро схемы в выключенном состоянии.

Формула изобретения

ТрехфазньпЧ тиристорный коммутатор по авт. св. № 760329, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения защиты от пробоя силовых полупроводниковых элементов в переходный период пуска коммутатора, введены переключатель режимов, трехфазный управляемый контактор, блок контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора, снабженньй двумя блокирующими входами, и блок временных задержек, снабженный входом ля подачи управляющего сигнала, блокирующим входом и тремя выходами, на

которых сигналы по отношению ,к управляющему формируются соответственно с задержкой на включение и отключен ние, с задержкой на включение и с задержкой на отключение, выход переключателя режимов соединен с управлящим входом блока временных задержек, который подключен выходом сигнала с задержкой на включение и отключение к первому блокирующему входу блока

контроля состояния силовых полупро

водниковых элементов коммутатора, выходом сигнала с задержкой на включение - к второму блокирующему входу блока контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора и управляющему входу блока управления тиристорным коммутатором, а выходом сигнала с задержкой на отключение - к управляющему входу трехфазнего управляемого контактора, контакты которого включены последовательно в входные цепи трехфазного тирис- торного коммутатора, пр этом выход блока контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора подключен к блокирующему входу блока временных задержек, три пи2ffiZ7( 28

тающих входа блока контроля состояния силовых полупроводниковых элементов коммутатора предназначены для подключения к соответствующим нагрузочным зажимам трехфазного тиристор- ного коммутатора, а четвертый питающий вход - ,к нулевому зажиму сети.

.З