КОНТАКТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИЕЙ Советский патент 1972 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится: к низковольтным электрическим аппаратам.

Известные контакторы переменного тока с бездуговой коммутацией, содержащие -бесконтактный уцравляемый элемент, подключенный параллельно главным контактам, имеют сложную (конструктивно или функционально) схему управления, которая не обеспечивает надежной работы устройства в делом. Кроме того в известных контакторах дри сквозном коротком замыкании в сети в момент электродинамического отброса главных контактов по управляемым элементам идет очень большой ток, вызывающий их повреждение.

Предлагаемый контактор не имеет указанных недостатков -благодаря тому, что он снабжен т рансфОрматором тока, первичная обмотка которого введена в цепь главных контактов, а каждая вторичная о-бмотка подключена через выпрямитель к уцравляющей цени бесконтактного управляемого элемента, шунтирующего последовательную цепь: главные контакты - трансформатор тока. Для защиты бесконтактных элементов при коротком замыкании в |цепь управления каждым упомянутым элементом введена последовательная цепь, состоящая из источника запирающего напряжения и (бесконтактного ключа, управляемого датчиками величины и ско-рости нарастания тока в цепи главных контактов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема сйписываемого контактора переменного тока с бездуговой Коммутацией; на фиг. 2 - варианты схем контактора с применением разных бесконтактных управляемых элементов; па фиг. 3 - принципиальная схема конта.ктора, принятая для промышленного иопользования.

Параллельно главным контактам / контактора в прямом и обратном направлении по отношению друг к другу подключены два управляемых бесконтактных элемента 2 и 3 (на фиг. 1 для удобства описания они изображены в виде тиристоров). Основным элементом схемы управления является трансформатор тока 4, первичная обмотка 5 которого включена последовательно с -контактами 1, а две вторичные обмотки 5 и 7 через вьщрямители 8 и 9 подключены к управляющим электродам тиристоров 2 и t3 соответственно.

Схема защиты тиристоров при коротком замыкании в сети состоит из источников 10 и 11 запирающего напряжения, бесконтактных ключей 12 и 13, управляемых датчиками 14 величины тока и скорости нарастания тока 15. Датчик тока может -стоять -каК в глав-ной це-пи, так и в цепи вторичных обмоток трансформатора. Стабилитроны 16 и 17 обеспечивают защиту управляющих переходов соответствующих тиристо-ров при больших токах в главной цепи.

Процесс включения и отключения контактора происходит следующим образом. При замыкании контактов / и возникновении тока Б главной цени трансформатор тока 4 попеременно подает отпирающий .сигаал на унравлнюатие электроды тиристоров 2 и 3. В момент отскока Контактов лрИ наличии вибрации во .время iвключeния ток, .протекающий через контакты, отводится в тиристор, полярность которого соответствует направлению тока в цепи. Напряжение на контактах при этом не превышает величины прямого падения напряжения на тиристоре, что нсклюачет сбразование дуги. Во включенном состолнии контактора током через тиристоры можно практически пренебречь, так как к ним в этом случае црикладыв ается напряжение в несколько десятков милливольт (падение напряжения на контактах). При отключении контактора так же, как и в случае с вибрацией, в момент размыкания контактов 1 ток, протекающий через них, отводится в соответстзующий тиристор. При полном перетекании тока из цепи контактов в тиристор управляющий сигнал с выхода трансформатора тока быстро спадает до нуля. Отключение цепи происходит при переходе тока через нуль в проводящем тиристоре. Как следует из описания работы контактора ток через тиристоры при отключении цепи протекает не более полупериода.

Трансформатор тока для данного контактора выбирается исходя из следующих требований:

а)обеспечение сигнала управления, достаточного для включения тиристора при иаименьшем токе главной цепи;

б)ограничение максимального тока через выпрямитель и цепи управления гиристором в режиме предельных перегрузок в сети;

в)трансформатор тока не должен насыщаться (При максимально-допустимом токе, коммутируемом контактором.

Порог срабатывания бесконтактных ключей 12 и 13 от датчика тока 14 выбирается в диапазоне между максимальным рабочим током и током, при котором падение напряжения на контактах создает ток в тиристоре близкий, но меньший тока удержания. Очевидно, что ток, при котором происходит электродинамический отброс контактов, лежит выше этого диапазона.

Следовательно, в режиме коммутации рабочих токов бесконтактные ключи остаются разомкнутыми, и при размыкании контактов ток переходит в тиристоры. В режчме сквозного короткого замыкания при нарастании тока происходит увеличение выходного «-гнала датчика 14. При срабатывании одного из ключей в зависимости от полярности тока в цепи сигнал управления шунтируется, и ток в тиристоре прерывается, поскольку, как было указано выше, его величина меньше тока Здержания. Поэтому при дальнейшем нарастании тока короткого замыкания и отбросе

контактов ток не проходит через тирчсторы. На контактах возникает дуговой разряд с длительностью, определяемой временем отключения тока короткого замыкания защитными аппаратами. установленными в сети последовательно с контактором. После прекращения аварийного режима контактор пригоден к дальнейшей работе (возможна замена или зачистка контактов). Таким образом, применение данной схемы позволяет устранить повреждение тиристоров при коротком замыкании.

Для уменьшения времени запирания тиристора после срабатывания ключа последовательно с бесконтактными ключами включены дополнительные источники 10 и //, о.беспечивающие подачу запирающего напряжения в цепь: катод - управлЯЮЩий электрод.

При повышенных скоростях нарастания тока короткого замыкания промежуток .зремени, соответствующий изменению тока от максимального рабочего тока до тока, при котором ток в тиристоре достигает тока удержания,

может оказаться недостаточным для восстановления запирающих свойств тиристора. Для устранения этого иедостатка предлагается управление ключом осуществлять одновременно от датчика 14 и от датчика 15 с выходным

сигналом, пропорциональным скорости нарастания тока. Это обеспечивает срабатывание ключей в начале процесса нарастания тока короткого замыкания, вследствие чего повышается надежность запирания тиристора.

Схема защиты тиристоров при коротком замыкании, принятая в описываемом контакторе, может использоваться во всех известных контакторах с бездуговой коммутацией. В предлагаемом контакторе ;вместо двух тиристоров может применяться один симмистор 18 (:фи|Г. 2а) или же любой другой прибор подобный вышеуказанным элементам. Для контакторов, не применяющихся в однополюсном ионолнении с Целью снижения стоимости возможно вместо одного из двух параллельных контактам бесконтактных управляемых элементов применять неуправляемый диод 19 (фиг. 26). В качестве бесконтактных ключей 12 и 13

(см. фиг. 3) в данной схеме используются маломоЩный тиристор и транзистор. Порог срабатывания ключа определяется напряжением стабилизации стабилитрона, включенного в цепь базы транзистора. Роль датчика тока

выполняют вторичные обмотки трансформатора тока 4. Одновременно они являются и источниками запирающего напряжения.

Схема работает -аналогично описанной выше. Цепь: резистор 20 - конденсатор 21 защищает: управляемые бесконтактные элементы от кратковременных перенапряжений в сети, а также ограничивает величину и скорость нарастания напряжения на них в режиме коммутации.

Предмет изобретения

1. Контактор перемеиного тока с бездуговой коммутацией, содержащий беоконтакшый управляемый элемент, подключенный параллельно главным контактам, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при обеснечелии бесконтактного управления упомянутым элементом, он .снабжен трансформатором тока, первичная обмотка которого введена в цепь главных контактов, а каждая вто-, ричная обмотка подключена через выпрямитель к управляющей цепи управляемого бесконтактного элемента, шунтирующего последовательную цепь; главные контакты - трансформатор тока.

2. Контактор ио п. 1, отличающийся тем, что, с целью защиты .бесконтактных управляемых элементов при коротком замыкании в цепи главных контактов, в цепь управления каждым бесконтактным управляемым элементом введена последовательная цепь, состоящая из источника запирающего напряжения и бесконтактного ключа, управляемого датчиками тока и скорости нарастания тока в цепи главных контактов.

Приоритет по п. 2 исчислять с 08.XII.1969 по дате подачи заявки № 1383372/24-7.

А/г

Фиг 2

f-ff- 1

LL