Устройство для бездуговой коммутации электрической цепи Советский патент 1988 года по МПК H01H9/30 

t и пит

0

Л

ж А ж А

4ib

Оа Ф О 00

fpue.f

лг

ZH

Изобретение относится к коммутирующим устройствам и может быть использовано в целях постоянного и переменного тока с емкостными, индук- тивными и активными нагрузками, а также лампами накаливания.

Цель изобретения - повышение надежности путем бездугового формирования управляющего импульса самим за- 1цищаемым контактом, а также упрощение конструкции и повышение быстро-, действия при включении нагрузки,

На фигЛ представлена принципиальная электрическая схема устройства для цепи постоянного тока;-на фиг,2- то же, для цепи переменного тока.

Устройство содержит переключающую контактную , подвижный контакт i, который подключен к первому вьшоду источника питания, например, +Up, а неподвижный замыкающий контакт 2 соединен с нагрузкой Z, например, емкостной 3, активной 4, ламповой 5, индуктивной 6, зашунтированной диодом 7, которая подключена к второму вьшоду источника питания. Замыкающие контакты 1,н 2 шунтированы полупроводниковым элементом, )ля цепи постоянного тока - транзистором 8, для цепи переменного тока - симистором 9. Управляющий эдектрод симисто- ра 9 (база транзистора 8) соединен с неподвижным контактом размыкающей i контактной пары JO и через резис- тор с вторым вьшодом источника питания ,

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии транзистор 8 закрыт и находится в диодном режиме, так как его эмиттер и база замкнуты накоротко контактами J и 10, Ток в нагрузку Z через контакты 1 и 2 не поступает, а обратным током через переход эмиттер - коллектор транзистора 8, находящегося в диодном режиме, можно пренебречь. При этом устрой ство потребляет от источника питания ток, проходящий по цепи; размыкающая контактная пара 1,JO и резистор 1 ,

При включении тумблера или реле подвижный контакт 2 приходит в движение, его давление на кон-такт 10 умень шается, что приводит к увеличению переходного сопротивления контактной пары и JO, Постоянно увеличивающ.е еся переходное сопротивление контактной пары 1,10 и резистор il образуют делитель напряжения, который обеспе- чивает переход транзистора 8 и режим насыщения, после чего контактная пара 1,10 размыкается, а переход база эмиттер транзистора 8, находящегося в режиме насыщения, предотвращает возникновение искровых и дуговых процессов, а также автоэлектронную эмиссию в зазоре контактов 1 и 10/

На время, необходимое подвижному контакту I преодолеть контактный зазор и замкнуться с. контактом 2, транзистор 8 создает для тока дополнительный, параллельный путь помимо контактов, при этом емкостная нагрузка 3., распределенная емкость длинных линий и кабелей, через которые может быть подключена активная нагрузка 4, заряжаются, а ламповая на- груз.ка 5 прогревается.

Разность потенциалов на контактах 1 и 2 устанавливается равной напряжению насьпцения перехода эмиттер - коллектор транзистора 8, которое всегда меньше напряжения горения короткой дуги (8-10В), По мере замыкания К чнтактов 1 и 2 контактное давление,- а следовательно, и переходное сопротивление изменяются, что приводит к изменению падения напряжения на них и перераспределению тока между .транзистором 8 и контактной парой 1 и 2, При падении напряжения на контактах 1 и 2 менее 0,5В (для кремниевого транзистора) транзистор 8 закрывается по своим коллекторным характеристикам и весь ток в нагрузку проходит уже через контракты 1 и 2,

Таким образом, при размыкании контактов 1 и 10 и замыкании контактов 1 и 2 искровые и дуговые процессы, а также автоэлектронная эмиссия не возникают.

При выключении тумблера или реле подвижный контакт J приходит в движение, его давление на контакт 2уменьшается, что приводит к увеличению переходного сопротивления и падению напряжения на контактной паре 1 и 2, Транзистор 8 из закрытого состояния переходит в активный режим и режим насыщения, перераспределяя ток между собой и контактами 1 и 2, В момент разрьюа контактов 1 и 2 иапрят- жение на них равно напряжению насыщения перехода коллектор - эмиттер транзистора 8, которое Bcei/ia меньше

напряжения горения короткой дуги. На время перелета подвижным контактом 1 и контактного зазора ток в нагрузку 2ц поступает через транзистор 8, При замыкании контактов 1 и 10 транзистор 8 закрывается, а нагрузка г„ обесточивается.

Таким образом, при размыкании контактов 1 и 2 и замыкании контак- To:tf 1 и 10 искровые и дуговые процессы, а также автоэлектронная эмиссия не возникают.

Для сокращения потерь мощности, вызванных потреблением тока от источника питания по цепям контактная пара 1 и 10, резистор 11 или переход

/V

Unum

4 i49034

эмиттер - база Транзистора 8 резистор 11, в качестве резистора 11 целесообразно использовать элементы дру- с гих схем, постоянно находящихся под напряжением, либо в качестве транзистора 8 использовать составной транзистор.

Работа устройства при коммутации 10 цепей переменного тока (см,фиг,2) аналогична работе устройства на фиг,1, с тем отличием, что обесточи- вание нагрузки Z происходит не в момент замыкания контактов 1 и 10, 15 а в м.омент перехода переменного напряжения через нуль при замкнутых контактах 1 и 10,

Фиг. 2