КОНТАКТОР ДЛЯ БЕЗДУГОВОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Советский патент 1972 года по МПК H01H33/44 

Известны контакторы неременного тока с бездуговой коммутацией, в которых ток нагрузки в рабочем ноложении контактора протекает по главнььм контактам, но в момент отключения нагрузки ток по контактам практически не протекает (его величина очень небольшая) и расхождение контактов происходит без заметного образовання дуги.

Достигается это либо за счет синхронного размыкания контактов неносредствепно перед нулевым значеннем тока, когда запасенная в контуре электромагнитная энергия становится равной нулю, либо за счет включения параллельно главным контактам различных устройств, по которым ток в рабочем ноложении контактора практически не протекает, но в момент начала расхождения контакторов (или несколько раньше) начинает протекать, снимая тем самым нагрузку с главных контактов. В качестве таких устройств нспользуются в основном цепн с нолунроводнпковымн вентилями.

Наиболее надежно работают контакторы с бездуговой коммутацней, главные контакты которых шунтируются двумя встречно-нараллельно включенными силовыми тиристорами, по которым ток начинает протекать в момент начала расхождения главных контактов и прекращается в момент прохождения через нулевое значение. В таких контакторах зажигание тиристоров может осуш,ествляться подачей на управляющий электрод трансформированного выпрямленного тока силовой цени; это требует применения довольно сложной схе.мы управления, базирующейся на бо.11ьшом количестве вспомогательных элементов.

Несколько проще получается схема, если управление зажиганием тиристоров осуществлять блок-контактами коитактора. Однако ц этом случае к конструкции контактора предъявляются очень жесткие требования в отношенин последовательностн срабатывания главных контактов и блок-контактов; в процессе износа контактора нроисходит разрегулировка контактов, н схема становится ноработоспособной. Но этой причиие такие устройства практического применения не нашли.

Кроме того, в схемах бездуговой коммутации, в которых главные контакты шунтируются тнристорами (или другими вентилями), отсутствует гальваническая развязка ценсп в отключеином положеннн контактора (через вентили будут протекать токи утечки). Это вызывает необходимость включения последовательно с главными коитактами разъедн 1Ителей или других аналогнчных аппаратов.

нута включением последовательно с вентилями вспомогательных контактов контакторов. В этом случае для осуществления бездугового отключения электрических цепей с помощью диодов также требуется соблюдение определенной последовательности при расхождении главных и вспомогательных контактов данного полюса.

Поскольку в известных конструкциях контакторов с бездуговым отключением с использованием диодов имеется один общий электромагнитный привод, который обеспечивает включение как главных, так и вспомогательных контактов данного плюса, требуемая последовательность при расхождении контактов достигается механическими средствами: соответствующей регулировкой провалов контактов, введением различных защелок, специальных электромагнитных замков и др. Наличие при одном общем приводном механизме механических элементов связи между контактами, подверженных износу и требующих регулировки, приводит к резкому снижению механической износостойкости и надежности конструкции, поэтому такие конструкции практического применения не нашли.

В известных конструкциях контакторов с бездуговой коммутацией независимо от числа полюсов имеется один приводной электромагнит, который воздействует на вал или траверсу, связанные с подвижными элементами главных контактов. Это приводит к необходимости для каждого исполнения контактора по числу полюсов специально выполнять вал, траверсу и другие конструктивные детали.

Помимо этого, наличие одного общего электромагнита, как правило рассчитанного из условий обеспечения работоспособности при максимальном числе полюсов (одно или двухполюсное исполнение контактора) приводит к перерасходу материалов и потребляемой мощности.

В известных конструкциях контакторов бездуговая коммутация достигается отмеченными способами за счет применения снециальных приставок к обычным контакторам. В этих случаях контактное устройство обычных контакторов становится излишне сложным, так как их конструкция рассчитывалась не для бездуговой коммутации, а для гашения дуги.

Цель изобретения - создание контактора переменного тока, обладающего высокой надежностью.

Это достигается размещением дополнительных обмоток на магнитопроводе вспомогательных электромагнитов и подключении их последовательно с диодами и вспомогательными контактами.

Предлагаемое устройство особенно эффективно, если оно базируется иа силовых магнитоуправляемых герметизированных контактах с плоскими ферромагнитны.ми пружинами, способными пропускать токи, измеряемые десятками и сотнями ампер, имеющими небольшое собственное время срабатывания и обладающими высокой износостойкостью.

На фиг. 1 изображен один полюс контактора, электрическая схема; иа фиг. 2 - то же, конструктивная схема.

Каждый полюс контактора представляет собой конструктивно законченный узел и состоит из одного силового магнитоуправляемого герметизированного контакта 1, рассчитанного на длительное протекание номинального тока главной цени, и двух вспомогательных магнитоуправляемых контактов 2 и 3, имеющих значительно большее сопротивление цепи тока, но и несколько большее собственное время отключения, чем у контакта /, меньшие габариты, рассчитанные на номинальный ток, составляющий 1,0-20% от иоминального тока главной цепи. Последовательно с каждым из вспомогательных контактов 2, 3 встречно включены диоды 4 и 5 и удерживающие токовые катушки 6 и 7.

Токовые цепн вспомогательных контактов включены параллельно главному контакту 1. Направление витков удерживающих токовых катушек 6 и 7, размещенных на магнитопроводах 8 и 5, выбирается таким образом, чтобы в момент расхождения главного контакта / (когда вспомогательные контакты 2 и 5 начинают пропускать соответствующую полуволну переменного тока главной цепи) поток, создаваемый удерживающей катушкой, совпадал по направлению с потоком, создаваемым соответствующей втягивающей катущкой 10 или И постоянного тока, установленной соответственно на магнитопроводах 8 и 5. Установленную на магнитопроводе 12 втягивающую катущку 13 главного контакта наиболее целесообразно включать последовательпо с втягивающими катушками 10 и // вспомогательных контактов, так как в этом случае исключается возможность несинхронного отключения при потере цепи в одной из катушек.

Аналогичное устройство имеют все полюсы многонолюсных контакторов.

Работа устройства происходит следующим образом.

При подключении цепи управления на источник постоянного тока подтягиваются якоря всех трех электромагнитов, и контакты 1-3 зам1ыкаются, включая нагрузку. Ток .нагрузки, в основном, будет проходить по контакту /, имеющему значительно большее контактное нажатие и меньщее переходное сопротивление, чем у контактов 2 и 5.

При отключении цепи управления нротекание тока по катушкам 13, 10 и // прекратится; при этом отпадает якорь электромагнита, удерживающего главный контакт 1, и одного из электромагнитов, удерживавших вспомогательные контакты, в частности того, в цепи которого в данный полупериод тока диод будет заперт, например электромагнита, который удерживает контакт 2. В этом случае якорь электромагнита с магнитопроводом 9

будет удерживаться потоком, создаваемым удерживающей катушкой 7, поскольку дпод 5 в рассматриваемый полупериод тока будет проводящим. Контакт 3 будет оставаться замкнутым и по нему будет проходить весь ток главной цепи, поскольку контакты / и 2 разомкнуты.

С уменьшением мгновенного значения тока в полуволне, пропускаемой диодом 5, будет уменьшаться поток, создаваемый удерживающей катушкой 7, и в области, близкой к нулевому значению тока, якорь электромагнита с магнитонроводом 9 отпадет, и контакт 3 размыкается. Последующая полуволна тока диодом 5 пропускаться не будет, что исключает возможность повторного зажигания дуги и подтягивания якоря.

Аналогично будет протекать процесс в цепи контакта 2, если отключение контакта 1 произойдет в тот момент, когда будет заперт диод 5 и по цепи контакта 3 ток проходить не будет.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет отключение нагрузки в моменты времени, когда мгновенное значение тока близко к нулю или равно нулю, обеспечивая тем самым бездуговую коммутацию.

На фиг. 2 .изображен один полюс контактора с бездуговым отключением цепей на номинальный ток 100 а, представляющий собой конструктивно законченный блок, в котором все элементы монтируются па щинах, предназначенных для внещних нодсоединений. Этот блок состоит из одного магнитоуправляемого герметизированного контакта на номинальный ток 100 а, двух магнитоуправляемых герметизированных контактов с удерживающими катушками на номинальный ток 10 а в соответствии с изобретением и двух кремниевых вентилей на номинальный ток 100 а. Из таких блоков может комплектоваться контактор с любым числом полюсов без необходимости в новых или дополнительных специальных

деталях.

Совершенно ясно, что вместо силовых магнитоунравляемых герметизированных контактов с плоскими ферромагнитными пружинами в предлагаемом контакторе могут быть использованы любые другие контакты (негерметизированные и без плоских ферромагнитных пружин). Однако наибольшую экономическую эффективность (по сравнению с известными конструкциями контакторов с бездуГОБОЙ коммутацией) предлагаемое устройство обеспечит в том случае, если в качестве электромагнитных контактов элементов будут использованы силовые магнитоуправляемые герметизированные контакты, обладающие высокой надехсностыо, малым потреблением управляемой мощности, малым временем срабатывания и дешевизной.

Предмет изобретения

Контактор для бездугового отключения цепей переменного тока, имеющий в каждом полюсе главный контакт и включенные параллельно с ним две цепочки, составленные из

вспомогательных контактов и встречно включенных диодов с отдельными приводными электромагнитами для каждого из контактов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он имеет дополнительные обмотки, каждая из которых размещена на магнитопроводе приводного электромагнита вспомогательных контактов и подключена последовательно с диодом и всномогательным контактом.