Коммутационный аппарат переменного тока с ограниченно-дуговой коммутацией Советский патент 1977 года по МПК H01H9/30 

1

Изобретение относится к низковольтному аппарат остр оению.

Известны коммутационные аппараты, имеЮ щие дугогасительные системы с использованием известных принципов дугогашения Ij .

Гашение дуги в таких аппаратах производится методом восстановления электрической прочности рабочего объема дутогасительной камеры, что вызывает эрозию силовых: контактов и элементов дугогашения, снижа- ет электрическую износостойкость аппарата, увеличивает потребление серебра и меди и эксплуатационные расходы. При этом энергия дуги рассеивается вне электрической нагрузки, вследствие чего с ростом частоты срабатываний у потребителей электрической энергии снижается к.п.д.

Известен также контактор переменного тока с бездуговой коммутацией, содержащий в каждой фазе нагрузки токовые трансформаторы с выпрямителями 2j .

Недостаток данного контактора - сложность устройства, управляющего электронными ключами.

Наиболее близким к предложенному устройству является коммутационный аппарат переменного тока с безд товой коммутацией, контакты которого шунтируются электронные; ключами в момент включения или отключения аппарата З .

Потери энергии электрической цугк в таKiix контактах отсутствуют, однако устройство угфавлешш электрэнными ключами сложно и имеет большие габариты.

Это связано с тем, что устройство управления должно питаться от отдельного источника питания, а контактор должен иметь дополнительные блок-контакты, обладающие опережающим действием по отношению к. главным контактам.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства, повышение его надежности и уменьшение габаритов.

В предлагаемом устройстве это достигается за счет того, что коммутирующий элемент выполнен в виде фототиристора, оптически связанного с межконтактным промежутком главных контактов. На фиг, 1 и 2 представленЁ ные схемы отдельной фазы тп ким 1утатт юнного аппарате с -j го&ой коммутацией (фаза А) ; у i . принципиальные схемы коммутационного атпа рата для однофазного переменного то.каФототиристор ФТ в схеме, изображенной на фиг, 1, включен непосредственно sair, коммутирующий элемент электронного -ключа, а в схеме, изображенной на фиг, 2, в качест ве управляющего органа коммутирующе.го эле мента КЭ электронного ключа. В обоих схемах диод Д включен встречно-параллельно фо тотиристору ФТ или кoм yтиpyющeмy элементу КЭ и вместе с ними образует электронный ключ, шунтирующий главные контакты К коммутационного аппарата. На фиг, 3 фототиристоры включены не-посредст.венно как коммутирующие элементы электронного ключа, а в схеме, изобра. женной на фиг. 4, коммутирующие элементы КЭ и K3j вьтолнены на основе сильноточнь Х тиристоров. При включении коммутационного аппарата (см, фит , 1), между главными контактами К образуется дуга, обусловленная наличием виб рации контактов и большой кратностью пусковых токов нагрузки. Световое излучение дуги распространяется как от нитевидного или точечного источника и воздействует на приемную поверхность оптического входа фототиристора ФТ , установленного в зоне св тового излучения спереди или сбоку у контак тов на безопасном (с точки зрения переброса дуги) расстоянии. Если момент возникновения дуги соответствует проводящей полярности напряжения фототиристора, то под действием светового излучения дуги фототиристор включается и охватывает с большим быстродействием стопроцентной отрицательной обратной связью напряжение на контактах, вследствие чего процесс нарастания дуги в коммутационном аппарате резко прекращается и дуга гаснет. При этом ток фазы (пока не затухнет вибрация контактов) проходит в нагрузку через фототиристор ФТ в обход главных контактов К. При обратной полярности напряжения на контактах К в момент их включения дуга возникнуть не может, так как контакты будут зашунтированы диодом в прямом направлении. При отключении коммутационного аппарата световое излучение возникщей дуги в пер вый момент действует на приемную поверхность фототиристора ФТ( , который, включаяс щунтирует контакты К и прекращает процесс развития дуги. При переходе тока фототирис тора через нулевое значение последний запи рается, так как световое изл -чение дуги исчезает, и производит отключение нагрузки. о1-хл1счешш контактов коммутацкинного аппарета соответт;твует проводящей niMfJOHCcTW диода Д, то ток фазь в бездугоBi: - режиме .{ереходит в отключение нагрузки происходит г-; v --; естественлой коммутации. Схема ломмутацконно;-: : ,--- -i изсбраженного на фиг. 2, примеяяетоя тогда, когда номинальные коммутируемые токи аппарата превышают допустимые токовые перегрузки фототиристора. Коммутирующий элемент КЭ в этом случае может быть вьтолнеНз например, на основе сильноточного тиристора, к управляющему электроду которого через дополнительный резистор, входящий в состав коммутирующего элемента КЭ , будет подключаться фототиристор ФТ . В такой схеме фототиристор ФТ 5 включающийся под действием световох о излучения дури в моменты срабатывания аппарата, аналогично управляет коммутирующим элементом КЭ . При это;у) коммутирующий элемент, переходя в проводящее состояние гфи включении или отключении контактов, шунтирует главные контакты К и обеспечивает их работу в режиме ограниченно-дуговой коммутации. В Э1ом случае диод Д работает так же, как в схеме на фиг. 1. Так как интенсивность светового излучения дуги велика и хорошо согласуется со спектральной чувствительностью фототирчстора, а время включения фототиристора К сильноточного тиристора составляет десятки микросекунд, время горения дуги и ае эрозионное действие уменьшается более чем на один порядок при включении и на два-три порядка при отключении аппарата. Влияние посторонних световых источников в коммутациооном аппарате на оптический вход фототиристора исключается за счет установки фототиристора в боковой или передней стенке, закрывающей контактный узел камеры, роль которой может выполнясь дугогаси- тельная камера аппарата, входящая в комплект контактного узла. При этом оптический вход фототиристора расположен внутри камеры и направлен в сторону контактов аппарата, а на пути к приемной поверхности фототиристора установлена диафрагма в виде короткой трубки. Такая трубчатая насадка-диафрагма к фототиристору увеличивает световую помехоустойчивость и препятствует осажденшо копоти на приемной линзе фототирнстора. На фиг. 3 и 4 фототиристоры ФТ2 и ФТ, тоже установлены спереди или сбоку контактов ахшарата в зоне светового излучения дуги. Принцип работы схем, изображенных на этих фигурах, аналогичен, с той лишь разницей, что в схемах на фиг, 1 и 2. диоды Д