Устройство для подключения нагрузки к трехфазному источнику питания Советский патент 1992 года по МПК H01F7/18 

Фиг.1

Изобретение относится к электротехни- ke и может быть использовано для подключения электрической нагрузки к трехфазному источнику питания.

Известен двухобмоточный электромагнит со встроенными четырьмя выпрямителями и токоограничивэющим элементом, используемый в качестве привода контактора переменного тока и содержащего также по крайней мере два главных замыкающих контакта для включения нагрузки и размыкающий контакт, контакты управления - один размыкающий контакт и два замыкающих, механически связанных между собой контакта, выводы для подключения трехфазного источника напряжения и нагрузки, между которыми включены главные замыкающие контакты контактора.

Обмотки электромагнита соединены между собой последовательно разноименными концами черед диод параллельно об- моткам, к .одноименным концам одноименными электродами подсоединены диоды. Четвертый диод подсоединен одноименным электродом к остальным диодам и другим электродом к выводу для подключения трехфазного источника напряжения через размыкающий контакт упр авлёШя, при этом четыре одноименных электрода диодов соединены размыкающим контактом контактора. Два замыкающих контакта управления одними выводами подсоединены к двум другим выводам для подключения трехфазного источника напряжения, а другими выводами к обмоткам электромагнита. Токоограничивающий элемент включен между замыкающим контактом контактора со стороны нагрузки и обмоткой электромагнита.

Недостатком устройства является использование размыкающего контакта контактора и четырех диодов, что усложняет его и увеличивает его стоимость, снижает функциональные возможности контактора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является приводной двухобмоточный электромагнит контактора, содержащий по крайней мере первый замыкающий контакт, три диода, два замыкающих контакта органа управления включением, размыкающий контакт органа управления выключением, замыкающий вспомогательный контакт контактора, три входных вывода для по,дклчэч§- ний трехфазного источника питания, первый и второй выходные выводы для подключения соответственно первого и второго выводов нагрузки. Первый вывод первой обмотки электромагнита соединен с первыми выводами второй обмотки и первого, второго и третьего диодов, вторые выводы первого и второго диодов соединены с вторыми выводами соответственно первой и второй обмоток, первый замыкающий контакт контактора включен между первыми входными и выходными выводами, между вторыми входным и выходным выводами включен элемент, обеспечивающий протекание тока между этими выводами при включенном по0 ложении контактора. Второй вывод первой обмотки через первый замыкающий контакт органа управления включением соединен с первым входным выводом, а второй вывод второй обмотки - с вторым входным выво5 дом. Первый вывод размыкающего контакта управления выключением соединен с третьим входным выводом, а второй вывод этого контакта соединен через параллельно включенные вспомогательный контакт и второй

0 контакт органа управления включением с вторым выводом третьего диода.

Недостатком этого устройства является то, что в нем также для управления используется вспомогательный контакт контакто5 ра, что усложняет устройство, увеличивая его стоимость и снижая функциональные возможности контактора. Этот вспомогательный контакт контактора мог бы быть использован в схемах автоматики сигнали0 зации и для других целей. Выполнение в этом устройстве лишь первой обмотки электромагнита из провода большего сечения с малым числом витков (пусковой) обеспечивает меньшую степень форсировки при

5 включении, чем если бы обе обмотки были выполнены таковыми. Это в свою очередь требует, как известно, для преодоления противодействующих усилий приводного электромагнита больших размеров. Это также

0 увеличивает его стоимость и устройства в целом. Для обеспечения требуемой степени форсировки вторая обмотка должна выпол- - няться из провода большего диаметра, что увеличивает стоимость и потребляемую

5 электромагнитом мощность,

Цель изобретения - упрощение, уменьшение потребляемой мощности и стоимости устройства.

Указанная цель достигается тем, что в

0 устройстве для подключения нагрузки к трехфазному источнику питания, содержащем электромагнитный контактор с двухоб- моточным электромагнитом и первым Замыкающим контактом, три диода, два за5 мыкающих контакта органа управления включением, размыкающий контакт органа управления выключением, три входных вывода для подключения трехфазного источника питания и первый и второй выходные выводы для подключения соответственно

первого и второго выводов нагрузки, причем первый вывод первой обмотки электромагнита соединен с первыми выводами второй обмотки и первого, второго и третьего диодов, вторые выводы первого и второго диодов соединены с вторыми выводами соответственно первой и второй обмоток, первый замыкающий контакт включен между первыми входным и выходным выводами, между вторыми входным и выходным выводами включен элемент, обеспечивающий протекание тока между этими выводами при включенном положении контактора, второй вывод первой обмотки через первый замыкающий контакт органа управления включением соединен с первым входным выводом, первый вывод размыкающего контакта управления выключением соединен с третьим входным выводом, введен токоограничивающий резистор, второй вывод третьего диода соединен с вторым выводом размыкающего контакта органа управления выключением, второй вывод второй обмотки через второй замыкающий контакт органа управления включением соединен с вторым входным, а через токоограничивающий резистор - с первым или вторым выходным выводами.

Для обеспечения подключения к источнику питания трехфазной нагрузки в устройство введен третий выходной вывод для подключения третьего вывода трехфазной нагрузки, соединенный с третьим входным выводом через проводник или через третий замыкающий контакт контактора, а между вторыми входным и выходным выводами включен второй замыкающий контакт контактора.

На фиг. 1 представлено устройство для подключения нагрузки к трехфазному источнику питания; на фиг 2 - временные диаграммы токов и напряжений, иллюстрирующие работу устройства

Устройство для подключения нагрузки к трехфазному источнику питания содержит электромагнитный контактор с двухобмо- точным электромагнитом, по крайней мере, первый 1, а также второй 2 третий 3 замыкающие контакты контактора, первый 4, второй 5, третий 6 входные выводы для подключения трехфазного источника питания, первый 7, второй 8, третий 9 выходные выводы для подключения нагрузки 10, схему 11 питания первой 12 и второй 13 обмоток электромагнита с использованием первого 14, второго 15, третьего 16 диодов. Первый вывод, отмеченный звездочкой, первой обмотки 12 электромагнита соединен с первыми выводами второй обмотки 13 и первого 14, второго 15, третьего 16 диодов. Вторые

выводы первого 14 и второго 15 диодов соединены с вторыми выводами 17 и 18 соответственно первой 14 и второй 15 обмоток Второй вывод 17 первой обмотки 12 через 5 первый замыкающий контакт 19 органа управления включением соединен с первым входным выводом 4. Второй замыкающий контакт 20 органа управления включением подсоединен между вторым выводом 18 вто0 рой обмотки 13 и вторым входным выводом 5 для подключения трехфазного источника питания. Второй вывод 21 третьего диода 16 соединен через размыкающий контакт 22 органа управления выключением с третьим

5 входным выводом 6 для подключения трехфазного источника питания. Второй вывод 18 второй обмотки 13 через токоограничивающий резистор 23 соединен с вторым выходным выводом 8 для подключения

0 второго вывода нагрузки 10, Между этим выходным выводом и вторым входным выводом 5 включен элемент в виде второго замыкающего контакта 2, обеспечивающий протекание тока между этими выводами при

5 включенном положении контактора, а между первыми входным 4 и выходным выводами включен первый замыкающий контакт 1 контактора. Вторые входной 5 и выходной 8 вывода могут быть соединены проводни0 ком. При подключении трехфазной нагрузки третьи входной 6 и выходной 9 выводы соединяются проводником или замыкающим контактом контактора соответственно при соединении вторых входного 5 и выходного

5 8 выводов через второй замыкающий контакт 2 контактора или проводник.

Устройство работает следующим образом.

Для подключения нагрузки 10 замыка0 ются (фиг. 1) контакты 19 и 20 органа управления включением.

Подключение к источнику питания нагрузки, подсоединенной к выводам 7 и 8, когда вторые входной 5 и выходной 8 выво5 ды соединены через второй замыкающий контакт контактора, в установившемся режиме, при котором закономерности изменения токов и напряжений на элементах устройства повторяются через период пита0 ющего напряжения равного отрезку времени (фиг, 2).

В момент времени ti, когда между выводами 4 и 6 начинает нарастать положительное напряжение IM-e диод 14 запирается и

5 ток Н4. протекавший через него, скачком уменьшается до нуля, диод 16 отпирается и ток lie, протекающий через него возрастает скачком.

Диод 15 при этом заперт напряжением Ue-5. Ток Ид, потребляемый от источника и

протекающий через первый замыкающий контакт 19 органа управления, втекает в первую обмотку 12 (ток ha) и далее через третий диод 16 (Не), размыкающий контакт 22 органа управления выключением замыкается на третий входной вывод 6. Одновре- менно на вывод 6 замыкается потребляемый второй обмоткой 13 ток Из, протекающий от вывода 5 через замыкающий контакт 20 (i2o). В момент времени t2 запирается диод 16 (he 0) и напряжение U13 на второй обмотке равно нулю (U13 0), отпирается диод 15 и ток Нз обмотки 13 замыкается через открывающий диод 15. Одновременно через диод 15 протекает и ток h2 первой обмотки 12, протекающий от вывода 4 через контакт-/9 (пэ) и замыкающийся через контакт 20 (lao) на вывод 5. В момент времени т.з напряжение Ui2 на первой обмотке 12 становится равным нулю (U12 0), отпирается диод 14 и ток ii4 возрастает скачком, а диод 15 закрывается и ток из, протекающий через него уменьшается скачком до нуля, диод 16 был закрыт в момент времени г. Под действием положительного нарастающего напряжения Us-4, прикладываемого к второй обмотке 13 (Uis), через вывод 5, контакт 20 (i2o) на обмотке 13 начинает протекать нарастающий ток из. замыкающийся далее через диод 14 (Ы), контакт 19 на входной вывод 4. При этом через диод 14 до момента т.4 замыкается и ток из первой обмотки 13.

В момент времени t4 запирается диод 14, отпирается диод 16 и рассмотренные выше изменения токов и напряжений начинают повторяться снова.

Таким образом, ток потребляется от источника каждой из обмоток 12 и 13 через входные выводы 4 и 5 в течение 2/3 периода напряжения источника. В течение 1/3 периода напряжения источника ток каждой из обмоток 12 и 13 замыкается соответственно через параллельно подключенные диоды 14 и 15.

Характер нарастания токов в обмотках электромагнита до установиешихся значений будет зависеть от момента to замыкания контактов 19 и 20 органа управления включением относительно начала полуволны на- пряжений источника. Если момент замыкания гв будет находиться в интервале от ti до t2, когда к обмоткам прикладываются напряжения Ui2, U13 токи в них начинают нарастать одновременно, Если t2 tB ta, ток начинает первоначально нарастать в обмотке 12. а при 1з tB 4t4 - в обмотке 13. В следующие рассмотренные отрезки времени токи в обмотках 12 и 13 нарастают до

установившихся значений по описанным закономерностям.

При достижении- током в обмотках 12 и 13 определенных значений, когда магнитодвижущая сила (МДС) электромагнита станет равной МДС срабатывания начинается перемещение подвижных частей контактора. Замыкаются его контакты, обеспечивая подключение нагрузки 10 к входным выво0 дам для подключения трехфазного источника питания.

В случае когда вторые входной 5 и выходной 8 выводы соединены проводником, по обмоткам протекают токи до замыкания

5 контактов 19 и 20. В течение полупериода напряжение источника, когда напряжение между выводами 5 и б положительно, диод 16 открыт. Ток, потребляемый от источника, протекает от вывода 5, через проводник к

0 выводу 8, через резистор 23 к выводу 18, через обмотку 13, диод 16, замкнутый контакт 22 к выводу 6. В конце этого полупериода, когда ток в обмотке 13 начинает уменьшаться, уменьшающийся магнитный

5 поток в электромагните наводит в обмотке 12 ЭДС взаимоиндукции, под действием которого открывается диод 14 и по обмотке 12 начинает протекать ток, замедляющий спадание магнитного потока в электромагните.

0 В начале следующего полупериода напряжение между выводами 5 и б становится отрицательным и диод 16 запирается, а диод 15 открывается. Токи в обмотках поддерживаются за счет запасенной в предыдущий

5 полупериод электромагнитной энергии. Однако резистор 23 ограничивает ток настолько, что МДС обмоток не обеспечивает срабатывания электромагнита.

После замыкания контактов 19 и 20 за0 кономерности изменения токов в обмотках и в других элементах устройства п роисходят аналогично описанному случаю. Если же то- коограничийающий резистор 23 подключен к первому выходному выводу 7, отличие бу5 дет заключаться в том. что ток, потребляемый от источника, будет протекать от вывода 8 через нагрузку 10 (если в ней нет выпрямителя, включенного встречно диоду 16) на вывод 7. через резистор 23 и далее,

0 как было описано к выводу 6.

Включение трехфазной нагрузки ни чем не отличается от описанных случаев. Обе обмотки электромагнита могут быть выполнены с одинаковыми обмоточными данны5 ми, например из провода большого диаметра с малым числом витков, что позволяет увеличить степень форсировки.

После подключения нагрузки к источнику питания контакты 19 и 20 размыкают. При этом включенное состояние контактора

обеспечивается в основном током, протекающим через обмотку 13. Так в полупериод напряжения Ue-5. когда потенциал на выводе 5 положителен относительно потенциала на выводе 6 диод 16 открыт и через вывод 5, элемент 2, токоограничивающий резистор 23, обмотку 13, диод 16, замкнутый контакт 22 протекает ток. Когда потенциал на выводе 6 становится положительнрым относительно потенциала на выводе 5 диод 16 запирается, диод 15 открывается и уменьшающийся ток обмотки 13 замыкается через диод 15. При уменьшающемся токе в обмотке 13 под действием ЭДС взаимной индукции открывается диод 14 и по обмотке 12 начинает протекать ток, замыкающийся через диод 14 и замедляющий уменьшение магнитного потока в электромагните. В начале следующего полупериода диод 16 снова открывается, диод 15 запирается и рассмотренные процессы повторяются. Таким образом, в режиме удерживания якоря электромагнита в притянутом положении он питается однополупериодным выпрямленным напряжением, что снижает потребляв- мый от источника ток Дополнительное уменьшение потребляемого от источника питания тока обеспечивает токоограничивающий элемент 23.

Отключение нагрузки осуществляется размыканием контакта 22 При этом обесточивается обмотка 13 и подвижная часть кон- тактора возвращается в исходное положение, размыкая свои контакты и Обеспечивая отключение нагрузки 10. После это- го контакт 22 может быть замкнут и устройство готово к новому включению. Контакты 19, 20 и 22 могут быть как с фиксированным, так и с нефиксированным коммутационным состоянием. Таким образом, использование предлагаемого решения позволяет упростить его, уменьшить потребляемую мощность и его стоимость. Формулаизобретения 1. Устройство для подключения нзгруз- ки к трехфазному источнику питания, содер- - жащее электромагнитный контактор с двухобмоточным электромагнитом и nep рым замыкающим контактом, три диода, два замыкающих контакта органа управления включением, размыкающий контакт органа управления выключением, три входных вывода для подключения трехфазного источника питания и первый и второй выходные выводы для подключения соответственно

первого и второго выводов нагрузки, причем первый вывод первой обмотки электромагнита соединен с первыми выводами второй обмотки и первого, второго и третьего диодов, вторые выводы первого и второго диодов соединены с вторыми выводами соответственно первой и второй обмоток, первый замыкающий контакт включен между первыми входным и выходным выводами, между вторыми входным и выходным выводами включен элёМенТГ беспечивающий протеканиетока между этими выводами при включенном положении коктактора, второй вывод первой обмотки через первый замыкающий контакт органа управления включением соединен с первым входным выводом. первый вывод размыкающего контакта органа управления включением соединен с третьим входным выводом, отличающееся тем, что, с целью упрощения; уменьшения потребляемой мощности и стоимости устройства, в него введен токоограничивающий резистор, второй вывод третьего диода соединен с вторым еьТвЩЬм(размыкающего контакта органа управления выключением, второй вывод второй обмотки через второй замыкающий контакт органа управления включением соединен с вторым входным, а через токоограничивающий резистор - с первым или вторым выходным выводами.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что элемент, включенный между вторыми входным и выходным выводами, выполнен в виде второго замыкающего контакта контактора.

3.Устройство по п. 2, отличающее с я тем, что, с цел ью обеспечения подключения к источнику питания трехфазной нагрузки, в него введен третий выходной вывод для подключения третьего вывода трехфазной нагрузки, соединенный с третьим входным выводом через проводник или через третий замыкающий контакт контактора.

4.Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что, с целью обеспечения подключения к источнику питания трехфазной нагрузки, в него введен третий выходной вывод для подключения третьего вывода трехфазной нагрузки, соединенный с третьим входным выводом через второй замыкающий контакт контактора, при этом второй входной вывод соединен с вторым выходным выводом через проводник.

, W И

ч

tjf

t

,i

ir

Uu/

Использование: в схемах подключения электрической нагрузки к трехфазным источникам питания. Сущность изобретения: в устройство, содержащее электромагнитный контактор с двухобмоточным электромагнитом, три диода 14-16, два замыкающих контакта 19 и 20 органа управления включением и размыкающей контакт 22 органа управления выключением, введен токо- ограничивающий резистор 23, второй вывод третьего диода 16 соединен с вторым выводом размыкающего контакта 22 органа управления выключателем, второй вывод второй обмотки 13 через второй замыкающий контакт 20 органа управления включением соединен с вторым входным 5, а через токоограничивающий резистор 23 - с первым 7 или вторым 8 выходными выводами, что позволяет упростить устройство, уменьшить потребляемую мощность и стоимость 3 з.п ф-лы, 2 ил.

k M

tr i Ь u1

Jilt: b

г

HL.

ii

tH«

i i i

i4