Контактор постоянного тока с бездуговой коммутацией Советский патент 1976 года по МПК H01H9/30 H03K17/56 H01H33/59 

(54) КОНТАКТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА С БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИЕЙ

(при малом напряжении окисные пленки на поверхности контактов могут не разрушаться) и длительного включения тиристора при включенных контактах.

При создании сложных кинематических срязей имеется большая трудность в получении малых временных интервалов в заданной последовательности работы главных и: вспомогательных контактов, что приводит к увеличенному времени протекания тока чере тиристор. Известный контактор имеет низкую наде ность вследствие применения вспомогательного источника для заряда коммутирующего конденсатора. В большинстве случаев в эксплуатации питание цепей управления осуществляется от напряжения главной цепи, а изолированные вспомогательные источники питания отсутствуют. Напряжение на коммутирующем конденсаторе и Б цепи управления основного тиристора существует в течение всего времени включенного состояния контактора, тогд как для нормальной работы аппарата достаточно иметь напряжение на этих элементах только в момент коммутации. Вследствие этого общий ресурс работы контактора снижается. Схема контактора не обеспечивает повторной работы схемы принудительнойкоммут шш в случае, когда по каким-либо причинам основной тиристор не отключается с первого раза. Цель предлагаемого изобретения - повышеаие надежности работы бездугового кон тактора постоянного тока и снижение его стоимости и габаритов при обеспечении колебательного заряда коммутирующего конденсатора от напряжения сети. Эта цель достигается тем, что контактор дополнительно снабжен реле на герконе, пороговым ключевым элементом с параллель но присоединенным конденсатором временной задержки, вспомогательным тиристором причем вход , порогового элемента через дополнительный ограничительный резистор и контака реле подсоединен к обкладке коммутирующего конденсатора блока принудительной коммутации, а выход порогового ключевого элемента подключен к управляющему электроду вспомогательного тиристора. С целью упрощения управления коммутирующим тиристором контактор снабжен элемептом временной задержки с последователь но соединенным диодом, причем катод коммутирующего тиристора подключен к аноду вспоногатолыюго тиристора, а его управляющий ; локтрод через элемент временной

задержки и диод - к катоду того жетиристора. Для исключения ложных срабатываний при вибрациях главных контактов контактор снабжен, вторым реле с герконом, включенньм последовательно с главным контактом, причем его контакт через дополнительный резистор подключен параллельно пороговому ключевому элементу.

Принципиальная схема предлагаемого контактора постоянного тока с беэдуговой кок мутацией приведена на чертеже, Параллельно главным контактам 1 включен основной тиристор 2, Блок принудительной коммутации основного тиристора состоит из коммутирующих конденсатора 3 и тиристора 4, индуктивности 5 и диода 6 . Зарядная цепь конденсатора 3 , состоящая из вспомогательного тиристора 7 и зарядной индуктивности 8, подключена параллельно нагрузке 9. Параметры индуктивностей 5 и 8 выбраны так, что при включении тиристора 7 обеспечивается колебательный заряд конденсатора 3 до примерно двойного найряжения сети за время порядка 1 мс, Токовая катушка реле 10 с герконом 11 включена последовательно с главными контактами 1 и служит для управления тиристором 2 . Блок управления тиристором 7 состоит из токовой катушки реле 12 , ее г еркона 13, ограничительного резистора 14, конденсатора временной задержки 15 и порогового ключевого элемента 16 . Цепь: элемент временной задержки 17 - диод 18,- служит для включения тиристора 4 по , окончании колебательного заряда конденсатора 3, Геркон 19 токовой катушки 10, включенный параллельно пороговому ключевому элементу 16, обеспечивает нормальную работу схемы при вибрациях главных контактов 1 при включении контактора. Цепь: диод 2 О - резистор 21,- служит для разряда конденсатора 15 при включении тиристора 7 . Контактор работает следующим образом. Режим включенного состояния контактора. Ток нагрузгси протекает по замкнутым контактам 1 и токовой катушке 10. Геркон 11 замкнут, но падение напряжения на контактах 1 и катушке 1О, прикладываемое к переходу управляющий электрод-катод тиристора 2 , недостаточно для вклю- . чения последнего. Остальняя часть схемы находится в обесточенном состоянии. Режим отключения. При размыкании контактов 1 напряжения на них растет, достигает уровня включения . тиристора 2 и последний включается. Ток из цепи контактов 1 переходит в цепь тиристора 2, а незначительное падение кап- ; ряжения на открытом тиристоре 2 обеспечивает практически бездуговое размыкание главных контактов 1. При исчезновении то ка в ueitH контактов 1 герконы 11 и 19 раэ hAbiKaraTCH. . Ток, протекающий по токовой катушке 12 , вызывает вклкление геркона 13. При этом пороговый ключевой элемент 16 чере ограничительный резистор 14, геркон 13, индуктивности 5 и 8 подключается к напря жению на нагрузке. Когда напряжение на конденсаторе временной задержки 15 вьфас тает до напряжения порога элемента 16 , последний срабатывает и включает тиристор 7. Через тиристор 7 и индуктивности 5 и 8конденсатор 3 начинает заряжаться под действием напряжения на нагрузке. Во время заряда конденсатора 3 конден сатор временной задержки 15 через диод 2О и резистор 2 1 разряжается практическ до нуля на открытый тиристор 7. При этом напряжение на выходе элемента 16 исчезает. По окончании заряда конденсатора 3 тиристор 7 запирается, и на нем возникает напряжение ( + на катоде, - на ано де), равное разности напряжений на коммутирующем конденсаторе и на нагрузке. Эт напряжение через диод 18 и элемент временной задержки 17 прикладывается к переходу управляющий электрод - катод тиристора 4, и последний включается. Некоторая задержка во времени между моментами выключения тиристора7 и включения тиристора 4 необходима для надежного восстановления запирающихся свойств тиристор 7. Включение тиристора 4 приводит к срабатыванию блока принудительной коммутации тиристора 2 . Этот блок выполнен по схеме импульсной коммутации. Когда ток в цепи тиристора 4 по величине превышает: ток, протекающий до включения тиристора 4 в цепи тиристора 2 , последний запирается, а разность тока перезаряда конденсатора 3и тока нагрузки протекает по цепи диода 6 . При снижении тока перезаряда кон; денсатора до величины тока нагрузки цепьЬ диода 6 обеспечивается, и геркон 13 размыкается. Отключение нагрузки происходит при полном перезаряде конденсатора 3, когда ток в тиристоре 4 становится ниже тока удержания. В случае, если энергия, запасенная в кокмс-псаторе 3 , оказывается недостаточной для обеспечения запирания тиристора 2 , ток из цепи токовой катушки 12 не исчезает, и геркон 13 остается замкнутым. Это приводит к повторному йкцю чению тиристора 7 описанным выше способом и повторному срабатыванию блока npaisy- дительной коммутации. При этом начальное напряжение на конденсаторе 3 не равно нулю, а соответствует уровню напряя№ния на этом конденсаторе к моменту окончания предыдущего этапа работы блока принудительной коммутации {разрядом конденсатора 3 через шунтирующее сопротивление за столь апый промежуток времени можно пренебречь), Спедоватепьно, конденсатор 3 заряжается до большего напряжения, чем в первый раз, Таким образом, при каждом последующем заряде конденсатора 3 напряжение на нем нарастает и возможности блока прину- дительной коммутации по выключению тиристора 2 увеличиваются. Режим вибрации контактов. При вибрациях главных контактов, имеющих место при включении контактора, тиристор 2 включается и шунтирует их как и при отключении контактора. Однако кон- денсатор временной задержки 15 за время отскока контактов еще успевает зарядиться до напряжения включения порогового ключевого элемента 16 , так как время заряда конденсатора 15 до напряжения порога элемента 16 соответствующим расчетом параметров цепи делается по величине пре- вышаюшим время максимапьно возможно- го отскока контакт-ов. В связи с этим вклю чения тиристора 7, заряда коммутирующего конденсатора 3 и срабатывания блока принудительной коммутации не происходит. При последующем замыкании контактов 1 геркон 19, управляемый токовой катушкой 1О, замыкается и разряжается конденсатор 15. Такое включение геркона 19 исключает накапливание заряда на конденсаторе 15 при вибрациях, а следовательно, и воз можность ложного срабатывания блока принудительной коммутации. Таким образом, предлагаемый контактор постоянного тока с бездуговой коммутацией обладает повышенной надежност11Ю работы благодаря тому, что схема контактора обеспечивает повторное запирание основного тиристора в случае его невыключения, во включенном состоянии его схема находится в обесточенном состоянии, схема контактора не HNieeT ограничений в работе, связанных с продолжитольность о включения, исключены заряд коммутирующей емкости и срабатывание блока принудительной коммутации при отскоке ко)1тактов при их вибра- Кроме того, обеспечение колебател . него заряда коммутнруыиего конденсатора от напряжения сети позволяет снизить вели чину емкости этого конденсатора и упрости блок уяравлек1ая коммутирующим тиристором что приводит к уменьшению габаритов и сто имости контактора в целом. Ф о .р м у л обретения. 1. Контактор постоянного тока с бездуговой коммутацией, содержащий основной тиристор, подключенный параллельно главному контакту контактора, блок управления этим тиристором, блок принудительной коммутации основного тиристора, состоящий из коммутирующего тиристора и коммутируккиег конденсатора, отличающийся тем, что, с делаю повышения надежности работы контактора и снижения его стоимости и габаритов - .три обеспечении колебательного заряда KON мутирующего конденсатора от напряжения сети, он дополнительно снабжен реле на гер коне, пороговым ключевым элементом с параллельно присоединенным конденсатором временной задержки, вспомогательным тирнстором, причем вход порогового ключевого элемента через дополнительный ограничительный резистор и контакт реле подсоединен к обкладке коммутирующего конденсатора блока принудительной коммутации а выход ключевого порогового элемента

+

4.

-4

Ш

4ZD3

Hh подключен к управляоощему электроду вспомогательного тиристора. 2. Контактор поп. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения управления коммутирующим тиристором, он снабжен элементом временной задержки с последовательно соединенным диодом, причем катод, коммутирующего.; тиристора подключен к аноду вспомогательного тиристора, а его управл аощий электрод через элемент временной задержки и диод - к катоду того же тиристора. 3. Контактор поп. 1, отличающийся тем, что, с целью исключения ложных срабатываний при вибрациях главных контактов, он снабжен вторым реле с герконом, включенным последовательно с главным контактом, причем его контакт дополни- : тельный резистор подключен параллельно пЬроговому ключевому элементу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент Франции 1432592, кп. Н 01 Н, 1965. 2.Патент Великобритании № 1О48997, кл. Н 23, 1966. 3.Патент США № 3330992, кл. 31711, 1966. 4.Контактор серии Н, фирмы СЕМ, Франция, Каталог,ContacteiuS Spetlano 1966, стр. 109 (гфототип).:

V7

Ж/

/

I