Контактор Советский патент 1977 года по МПК H01H9/30 H03K17/567 

(54) КОНТАКТОР

включеййого между положительной клеммой 5 и кврпусом.I

Катушка возбуждается током управления, который можно подать или выклинить при помощи известных средств, условно изображенных как прерыватель 6. ; Схема, показанная на чертеже, хорошо применима для случая, когда током управления является однофазный ток с двухполупериодным выпрямлением, но изобретение не ограничивается этим случаем.

Изобретение также не ограничивается случаем, когда напряжение UQ является постоянным. Однако именно этом случае проблема гашения дуги, возникающей при размыкании механического контакта, является наиболее трудноразрешимой, и поэтому применение изобретения в этом случае наиболее целесообразно.

В схему предлагаемого контактора входят также тиристор 7 гашения, резистор 8,;тиристор 9 и конденсатор 10 гапюния, соединенные друг с другом, как показано на чертеже; управляюирй блок, состояш 1Й, из дифференцирующей Цепочки 11, -содержащейконденсатор 12 и резистор 13; блок 14 для селекции положительных импульсов, образованный диодом 15, резисторами 16, 17 и диодом Зенера 18; генератор в виде одноСтабильного мультивибратора 19, образованного транзисторами 20 и 21, резисторами 22-27 и конденсатором 28; усилитель 29 тока, состоящий из транзистора 30, включенного по схеме с общим коллектором, и двух резисторов 31 и 32; дифференцирующая цепочка 33, состоящая из конденсатора 34, соединенного с общей точкой резисторов 31 и 32, и резистор 35; блок для селекции отрицательных импульсов, состоящий из диода 36 и резистора 37; преобразователь в виде инвертора 38, образованный транзисторе м 39, конденсатором 40 и резисторами 41, 42; элемент И 43, состоящий из диодов 44,45 и резистора 46; усилитель 47 тока, состоящий из фанзистора 48 и резисторов 49, 50, 51. ;треобразователь в виде инвертора 52, состояща нз транзистора 53, диода 54, конденсатора 55 и резисторов 56, 57, 58; дифференцирующая цепочка 59, состоящая из конденсатора 60 и резистора 61; блок 62 для селекции положительных импульсов, состоящий из диода 63 и резистора 64; ушлитель 65 на транзисторе 66, а также диод 67, конденсатор 68, тиристор 69, резисторы 70-73 и импульсньш трансформатор 74.

Дифференцирующая цепочка 11, блок 14 для селекции положительных импульсов, одностабильный мультивибратор 19, усилитель 29 тока образуют цепь управления тиристором 1, причем выход Л усилителя 29 тока соединен с )шравляющим электродом тиристора 1. Дифференцирующая цепоЧка 33, блок для селекции отрицательных импульсов с диодом 36 и резистором 37, инвертор 38, элемент И 43 и уотлитель 47 тока образуют цепь упоавлешя ткристором 7 и тиристором 69, причем

выход в уси;штеля 47 тока соединен с управляющим электродом тиристора 7.

Инвертор 52, дифференцирующая цепочка 59, блок 62 для селекщи положительных импульсов, усилитель 65 и импульсный трансформатор 74 обрадуют цепь управления тиристором 9, причем выход С импульсного трансформатора соединен с управляющим электродом тиристора 9, а выход Л подсоединен к ойщей точке резистора 8 и тиристора 9. Приведенная схема контактора функционирует следующим образом.

Через несколько десятков мк сек после подачи к

катушке тока возбуждения (эта подача условно иэображается замыка1шем прерьшателя 6) контакт 2 замыкается. Во время подачи тока возбуждения тиристор 1 закрыт, при замыкан ч контакта ток UQ источника проходит в нагрузку 4 только через механический контакт 2. В случае отсутствия отскакивания схема не работает при замьп ании контакта. В этом случае устройство функционирует

в как классический контактор с механическим контактом . так как дуга не образуется и шунти ч,рующий тиристор не зажигается.

В момент замыкания контакта 2 на диффе5ренцирующую цепочку подается перепад напряжения от -fUfl до О В, Отрицательный импульс, появившийся на зажимах резистора 13, блокируется диодом 15, мультивибратор 19 и усилитель 29 тока не включаются.

0

Когда контакт отскочил, напряжение между его зазжмами резко переходит от нулевого значения к значению порядка 12 В , что достаточно для образования дуги.

При отскакивании образуется положительный

5 Перепад напряжения на зажимах резистора 13. Положительный импульс через диод 15 и резисторы 16, 17 подается на базу транзистора 20. Диод Зенера 18 имеет обратное напряжение выше амплитуды импульса и на прохождение импульса не влияет.

0 Транзистор 20 открывается, его коллекторе выделяется отрицательный фронт напряжения. До йоявления этого отрицательного фронта транзисtop 21, база когорого подключена через резистор 25 ; i положительному напряжению питания (это

5 , Напряжение питания подается с конденсатора 68, : оторый заряжается через резистор 70 током возбуждения катущки при замыкании прерьшателя 6), ; открыт и конденсатор 28 заряжен.

При подаче отрицательного фронта конденса тор 28 разряжается через резистор 25. В течение всего времени разряда, определяемого регулировкой резистора 25, транзистор 21 закрыт. Поэтому на время этой калиброванной длительности на коллекторе транзистора 21 появляется прямоугольный положитега.ный кмпульс. Этот импульс, усиленньш транзистором 30, создает 4ejpe3 резистор 31 необходимый ток для зажигания тиристора 1. В это время к зажимам тиристора п|жложенб14напряжение возникновения дуги, н он

становится проводяишм на все время длительности отсг 1кивания.

В конце отскакивания контакт замыкается, напряжение на зажимах контакта и тиристора 1 становится нулевым, и происходит гашение тиристора 1. Другими словами, на время всей длительности каждого из последовательных отскакиваний, которые могут произойти, контактзашунтирован тиристором 1 и им заменяется. Таким образом, не происходит рассеивания знергии в виде тепла во время отскакивания и, как следствие, устраняется преждевременный износ контакта.

При подаче команды на размыкание контакта схема остается запитанной положительным напряжением в течение необходимого времени от конденсатора 68. В результате этого тиристор 1 зажигается по команде цепи И, 14, 19, 29. Эта цепь функционирует так же, как и в случае размыкания контакта при отскакивании, и служит для гашения дуги между зажимами контакта. Ниже описывается,как происходит гашение тиристорга 1 в конце определенного промежутка времени.

Импульс зажигания тиристора 1 в то же время поступает в блок 33 и дифференцируется цепочкой 34, 35, выделяющей полоядатеяьный импульс по фронту импульса зажигания и отрицательный импульс по его спаду. Отрицательнь Й импульс через диод 36 и конденсатор 40 поступает к базе транзистора 39.

В тече1ше всей длительности команды замыкаьшя контактора, т.е. до конца отскакивания, конденсатор 68 сохраняет заряд, достаточньга для питания управляющего блока. Таким образом, транзистор 39 открыт, так как его база соединена с конденсатором 68 через резистор 41, и конденсатор 40 заряжен.

Отрицательный импульс, приходящий через диод 36, разряжает ковденсатор 40 и закрьшает транзистор 39 на определенный промежуток времени, зависящий от значений конденсатора 40 и резистора 41. На это время в коллекторе возникает положительный импульс, которьш через резистор . 46 подается к элементу И 44.

В течение длительности команды замыкания контактора транзистор 53 открыт, на его коллекторе низкий потенциал (конденсатор 55 в течение короткого промежутка времени зарядился через резистор 56 при замыкании прерывателя 6), Базовый ток транзистора 53 появляется раньше, чем ус анавливается напряжение на зажимах конденсатора 68, т.е. раньше момента, когда напряже1тае на коллекторе транзистора 53 превзойдет значение насыщения, например 0,5 В, Это напряжение, равное 0,5 В, поддерживается все время, пока конденсатор 55 заряжен, т.е. пока подана команда размыкания контакта. Положительный импульс, приложенный к резистору 46, в случае отскакивания шунтируется на землю через Д1{од 45 и транзистор 53. Элемент И 43 и усилитель 47 не включается, что как раз и необходимо для того, чтобы гашение

тиристора 1 происходило в конце каждою отскока, а не управлялось тиристором 7.

Напротив, при подаче команды раэмыка1тя контакта транзистор 53 закрывается и элемент И 43 открыт. В самом деле, конденсатор 55 разряжается через цепь команды на несколько мсек, тогда как конденсатор 68, который может разрядиться через резистор 71 за гораздо больший промежуток времени, продолжает питать сх°му до зажигания тиристора7. Следовательно, как только конденсатор 55 разрядится, транзистор 53 (и его коллекторн-напряжение) пртнимает значение напряжения на зажимах конденсатора 68, например 29 В, которое достаточно для запирания диода 45.

В этом случае положительный импульс, приложенный к резистору 46, усиливается в транзисторе 48, вследствие чего )прав.г1яющий электрод тиристора 7 возбуждается через резистор 51 и управляющий электрод тиристора 69 через резистор 49.

Зажигание таристора 7 вызывает, как и в классических схемах, разряд конденсатора 10 гашения, на зажимах таристора 1 появляется обратное напряжение, и он гаснет. Тиристор гаснет в тот момент, когда обратный ток конденсатора 10 достигнет

величины тока поддержания тиристора 7, на что требуется, например, меньше 500 мксек. При размыка цш контакта тиристор 1 остается проводящим в течение калиброванного промежутка времени, определяемого длительностью импульса одностабильного мультивибратора, например 1-3 мсек. Эта длительность выбирается так, чтобы избежать возникновения дуги, в функции от скорости размьжания контакта и от значения рабочего напряжения. Импульс заж-игания тиристора 7 появляется

в конце этого импульса м льтивибратора, длительность импульса зажигания, определяемая И}шертором 38, достаточна для зажигания тиристора.

Зажигание тиристора 69 вызывает разряд конденсатора 68 через резистор 71. Питание схемы

снимается, и фуикционирование конденсатора прекращается. Благодаря тиристору 69, как только тиристор 1 погашен, питание со схемы снимается и перенапряжения, которью могут возникнуть на контакте в молкнт его размыкания, не оказьшают

.влияния на схему,что увелишвает ее надежность.

Если рассмотреть цепь управле1юя тиристором 9, то можно увидеть, что при подаче команды замыкания контакта усилитель 65 не работает,что, как указьгаалось выше, как раз и необходимо. В

самом деле, в момент замыка шя прерывателя 6 напряжение эмиттер-коллектор транзистора 53 не превосходит своего значения напряжения насыщения, например 0,5 В, Изменение напряжения на коллекторе, транзистора 53 от О до 0,5 В недостатошо для открывания транзистора 66.

Напротив, при подаче команды размыкания контакта напряжение на коллекторе транзистора 53 возрастет, например, от 0,5 до 30 В, Поиожительный фронт иарастания напряжения дифференцируется

цепочкой 60, 61, и на зажимах резистора 61 возникает положительный импульс. Этот импульс через реэшгюр 64 подводится к базе транзистора 66 и открывает его, в результате чего на зажи1и1ах вто{«чной обмоткч трансформатора 74 появляется импульс и тиристор 9 зажигается. Этот тиристор вспомогательную роль и позволяет получить более быстрый заряд конденсатора 10 через резистор 8 (например, несколько моек). Тиристор гаснет как только обратный ток заряда конденсатора достигает тока поддержания | тиристора. Устройство в6;Евращаётся в начальное нерабочее состояние I, при котором тиртсторы погашены и кмщенсатор 10 заряжен. Таким образом:

1.При подаче команды замыкания схема запктана, нЬ вклняается только в случае отскакивания кошакта и делает проводящим только тиртстор, шунтирукяций контакт на время отскакивания. Импульс зажигания гщасшрующего ти мстора вырабатъшается пря каждом отскакивании н не управляет зажиганием других йристоров, taic как первый вшомогательный транзистор 54 ожрыт

и закрывает злемент И 43, который разрешает зажигание тиристора гашения.

2.Прт подаче команды размьпсания контакта схема, управляемая фронтом установления напряженияна зажимах контакта (ане напряжением дуги) и размыканием цепи катушки, вызывает зажигатае шунтирующего тиристора и в конце калиброванного промежутка времени, определаемого ждуищм мультивибратором, гашение тиристора 1 зажиганием тиристора гашения и в то

, же самое время заж гание тиристора 69, который -tCKHMaeT питание со схемы (разрядом конденсатора6

(азатем зажигание тиристора 9, который управляет

зарядом конденсатора 10 гашения.

3.Конденсатор 68, заряжаемый при замыканий ц&пи катушки, подает питание на схему на время размыкания я позволяет зтой схеме осущгствкгь операции, указанные в п. 2.

4.Конденсатор 68 разряжается в момент погасания шунтирующего тиристора, и схема становится нечувствительной к фронту напряжения, возникчющему на зажимах контакта и при его размыКЕНИИ.j

5.В течение рабочего времени контактора схема закорочена замкнутым контактом ине функционирует.

6.Элемент И, разрешающий гаше1ще, открывается только в момент подачи команды на размыкание, поэтому конденсатор 10 не может начать разряжаться раньше.

Формула изобретения

Контактор, содержащий катушку управления, маханический контакт, зашунтированный основным тиристором, соединенный с тиристором и конденсатором ганЕния, управляющий блок тиристоров, вьшолненный в виде генератора, преобразователей импульсов, дифференцирующих цепочек, элелйнта И и усашитежй тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, одна из дифференцирующих цепочек, соединенная с заижмами механического контакта, по цепи выхода присоединена к генератору импульсов, выход которого через усилитель связан с управляющим злектродом основного тиристора, а другая дифференцирующая цепочка, выделяющая задний фронт импульса указанного генератора, по цепи вывода подключена к управляющему электроду тиристора гашения через преобразователь Е виде инвертора и элемеш И, управляемый другим преобразователем.

Источники информации, принятые во внимание пр экспертизе;

1. Патент Великобритании №1048997, 1Р1.Н2 J, 11966.

1 Патент Франпин N 1470351, кл. Н 01 Н, 1967,