Контактор переменного тока с бездуговой коммутацией Советский патент 1977 года по МПК H01H9/30 H03K17/56 

1

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. св.№ 335728.

По основному авт. св. № 335728 известен контактор переменного тока с бездуговой коммутацией, содержащий бесконтактный управляемый элемент, подключенный параллельно главным контактом, трансформатор тока, первичная обмотка которого введена в цепь главных контактов, а каждая вторичная подключена через выпрямитель к управляющей цепи бесконтактного управляемого элемента, шунтирующего последовательную цепь: главные контакты - трансформатор тока, причем зашита бесконтактного управляемого элемента от воздействия тока сквозного короткого замыкания осуществлена с помощью электронной схемы защиты. Указанная схема защиты обеспечивает закорачивание вторичных обмоток трансформатора тока при токе сквозного короткого замыкания.

Существенным недостатком контактора по авт. св. № 335728 является повышение габаритов трансформатора тока, рассчитываемого из условия отсутствия насыщения при максимально-допустимом токе и обеспечивающего бездуговую коммутацию во всем диапазоне коммутируемых токов.

Вследствие этого осущественно повышаются габариты контакторов и станций управления, где применяются контакторы, что значительно понижает их технико-экономические показг,

тели.

Непрерывное питание схемы управления бесконтактным управляемым элементом при замкнутых главных контактах увеличивает мощность потерь, выделяющуюся в элементах

этой схемы.

Цель изобретения - снижение габаритов и мощности потерь блока управления бесконтактным заправляемым элементом. Указанная цель достигается тем, что контактор с бездуговой коммутацией по авт. св. ЛЬ 335728 дополнительно снабжен двумя цепочками, состоящими из порогового элемента, одновибратора и бесконтактного ключа, каждая из которых подключена параллельно

управляющей цепи одного из бесконтактного управляемого элемента, причем выход порогового элемента подключен на вход одновибратора, а выход последнего на вход бесконтактного ключа. Дополнительное подключение

элементов в схему управления бесконтактным управляемым элементом позволяет уменьшить габариты трансформатора тока.

Ввиду того, что количество трансформаторов тока в устройстве соответствует числу полюсов контактора и составляет 25% его объе3

ма, уменьшение габаритов этого трансформатора позволяет снизить на 15% габариты устройства в целом.

Уменьшение мощности нотерь в предлагаемой схеме управления достигнуто периодическим закорачиванием вторичной обмотки трансформатора тока, при этом снижается энергия перемагничивания указанного трансформатора тока.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема описываемого контактора переменного тока с бездуговой коммутацией; на фиг. 2-временные диаграммы; на фиг. 3 - принципиальная схема контактора, принятая для промышленного использования.

Параллельно главным контактам 1 контактора подключены встречно-параллельно два бесконтактных управляемых элемента (тиристоры) 2, 3 (на фиг. 1-3 они изображены в виде тиристоров).

Управление тиристорами 2, 3 осушествляется трансформатором тока 4, первичная обмотка 5 которого подключена последовательно с главными контактами 1.

Вторичные обмотки 6, 7 через диоды 8, 9 подключены к управляющим цепям тиристоров 2, 3.

Схема зашиты тиристоров от токов сквозного короткого замыкания состоит из источников 10, 11 запирающего напряжения, бесконтактных ключей 12, 13, зправляемых датчиками 14 величины тока и скорости нарастания тока 15. Датчик тока может стоять как в главной цепи, так и в цепи вторичных обмоток трансформатора. Стабилитроны 16 и 17 обеспеч-ивают защиту управляющих переходов соответствующих тиристоров при больших токах в главной цепи.

Дополнительно параллельно управляющей цепи тиристоров подключены конденсаторы 18, 19, пороговые устройства 20, 21, одновибраторы 22, 23 и бесконтактные ключи 24, 25, причем выход порогового устройства подключен на вход одновибратора, а выход последнего - на вход бесконтактного ключа.

Между точками присоединения бесконтактных ключей и одновибраторов к управляющим электродам тиристоров 2, 3 включены вспомогательные диоды 26 н 27 соответственно, препятствующие разряду конденсаторов 18, 19 при закорачивании вторичных обмоток 6, 7.

Цепь: резистор 28 - конденсатор 29 защищают тиристоры от кратковременных перенапряжений в сети, а также ограничивают величину и скорость нарастания напряжения на них в режиме коммутации.

Принцип работы контактора следующий. Во включенном состояния контактора ток проходит по цепи главных контакторов 1 и первичной обмотке 5 трансформатора тока 4. Ток во вторичных обмотках 6, 7 проходит через диоды 8, 26 и 9, 27 соответственно на управляющие электроды тиристоров 2, 3 и конденсаторы 18, 19. При достилСении напряжения на конденсаторах 18 или 19 в зависимости от

полярности первичного тока, величины напрйжения срабатывания порогового устройства (бл), выбираемого выше напряжения управления тиристоров (Uy), пороговое устройство срабатывает и запускает одновибратор.

Выхо/шой сигнал одновибратора в течение времени импульса (tn) включает бесконтактный ключ 24 или 25, который закорачивает вторичные обмотки трансформатора тока.

В течение времени нрохождения импульса (in) и закороченных вторичных обмотках питание управляющих цепей тиристоров 2, 3 осуществляется от конденсаторов 18 или 19, а напряжение на вторичных обмотках (Uz) падает до нуля.

Величины емкости конденсаторов 18, 19 и длительность импульса (tn} выбирается таким образом, чтобы напряжения на конденсаторах (Ч/с) было выше допустимого напряжения цени управления тиристоров (Uy).

После окончания импульса одновибратора бесконтактный ключ закрывается и нроисходит заряд конденсатора до нанряжения срабатывания порогового устройства (Un) и т. д.

Длительность выключенного состояния бесконтактного ключа уменьшается при увеличении тока.

Па фиг. 2 показано также изменение магнитной индукции в трансформаторе тока в схеме аналога (i) нри непрерывном напряжении питания (izRy) И в предлагаемой схеме управления (2). Вследствие нериодического срабатывания бесконтактного ключа амплитуда магнитной индукции в предлагаемой схеме будет очевидно меньше, что нозволяет при неизменном количестве витков уменьшить сечение сердечника трансформатора. Снижение магнитной индукции в предлагаемой схеме вызывает уменьшение мощности потерь в элементах схемы управления.

При размыкании контактов ток, протекающий через контакты, переходит в цепь тиристора, удерживаемого в открытом состоянии током вторичной цепи трансформатора или током разряда конденсатора.

При полном перетекании тока из цепи контактов в цепь тиристора ток управления быстро спадает до нуля.

Отключение цепи происходит при переходе тока в тиристоре через пуль.

При включении главных контактов и возникновении вибраций работа контактора аналогична.

Вследствие весьма малого времени включения тиристора (не более 10-20 мкс) влияние возникающей кратковременной дуги при включении контактора на изпос контактов незначительно.

Работа схемы защиты от воздействия тока сквозного короткого замыкания происходит аналогичпо описанному в авт. св. № 335728.

Предлагаемая схема управления бесконтактным управляемым элементом позволяет снизить габариты контактора на номинальный ток 630 А на 15%, при этом габаоиты тоансформатора тока см снижаются до 2,5 СМ, а тепловые потери уменьшаются на 30%. Экономическая эффективность устройства повышается за счет увеличения номинального тока и расширения диапазона коммутируемых токов без дуги. Экономический эффект составляет 15 руб на один контактор, что при годовом выпуске 5000 utT составляет 75 тыс. рублей. Формул а и 3 о б р с т е п и я Контактор неременного тока с бездуговой коммутацией но авт. св. № 335728, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габа510 15 ритов и мощности потерь олока управления бесконтактным управляемым элементом, он дополнительно снабжен двумя цепочкамн, состояшнми из порогового элемента, одновнбратора и бесконтактного ключа, каждая из которых подключена параллельно управляющей цепи одного из бесконтактных унравляемых элементов, причем выход порогового элемента подключен на вход одновибратора, а выход последнего на вход бесконтактного ключа. Источники информацнн, нринятые во вннмание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство 335728, МКИН 01Н 9/30, от 1969г.

Un

-/1ЛЛП

it, iu