Быстродействующее коммутационное устройство Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 H03K17/424 

через нуль. Конденсатор разряжается на обмотку иидукционно-дииамического привода, что приводит к размыканию контакта. Возникающая при движении контакта дуга гасится при помощи дутья сжатым воздухом. Наличие быстродействующего привода и синхронное его включение обеспечивает нормальную работу данного выключателя в цепях переменного тока. Однако при этом увеличивается время отключения на половину периода частоты сети. При отключении данного выключателя в произвольный момент времени в сетях переменного тока, а также при использовании его в сетях постоянного тока необходимо иметь интенсив. ные дугогасительные устройства. Наличие дуги способствует износу контактов и затягивает время отключения, определяемое временем горения дуги. Кроме того, данный выключатель имеет сравнительно больщое время включения, определяемое скоростью срабатывания механизма включения контактов. Все это снижает надежность аппарата и ограничивает его функциональные возможности. Цель изобретения - повысить быстродействие и расширить функциональные воз-, можности коммутационного устройства. Это достигается тем, что быстродействующее коммутирующее устройство, содержащее силовые контакты, быстродействующий привод принудительного размыкания контактов, управляющая обмотка которого соединена с блоком формирования отключающего импульса, включающим предварительно заряженный конденсатор и электронный ключ с блоком управления снабжено полупроводниковым элементом, подключенным параллельно цепи, состоящей из управляющей обмотки и блока формирования отключающего импульса, а также параллельно силовым контактам; в качестве полупроводникового элемента могут быть применены диод, тиристор, встречно-параллельно включенные тиристоры или симисторы. Наличие полупроводникового элемента обеспечивает бездуговое размыкание контактов в любой момент времени отключения устройства и сокращает до минимума его время включения и отключения, что повышает его быстродействие и расширяет функциональные возможности. На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого быстродействующего коммутационного устройства; на фиг. 2-5 схемы, используемые в выключателях и переключателях постоянного и переменного тока; на фиг. 6 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Быстродействующее коммутационное устройство содержит силовые контакты 1, быстродействующий привод принудительного размыкания контактов с управляющей обмоткой 2, блок питания 3, содержащий предварительно заряженный конденсатор и электронный ключ со схемой управления, полупроводниковый элемент 4, подключенный параллельно контактам и цепи, состоящей из блока питания и обмотки. На фиг. 2 представлена схема силовой части бесконтактного выключателя постоянного тока, где в качестве быстродействующего привода применен нндукционно-дпнамический механизм с обмоткой, в качестве полупроводникового элемента использован днод 5, а блок питания представляет собой предварительно заряженный конденсатор 6, включенный последовательно с управляемым ключом - тиристором 7. На фиг. 6 для случая отключения выключателя (см. фиг. 2) постоянного тока приведены временные диаграммы: (t) -ток через контакт 1; (i) -ток через обмотку 2 индукционно-динамического привода; (t) -расстояние между контактами в процессе отключения; (t) -напряжение на контактах. При-отключении выключателя включается тиристор 7 и блок А, протекающий через контакты 1, перетекает в цепь обмотки 2. В момент 2, когда ток iz в катушке достигает величины тока нагрузки /н, . При 4 ток через контакты меняет направление. В момент времени з ток в обмотке 2 достигает величины тока трогания и контакты 1 начинают размыкаться. В процессе размыкания контактов возникает незначительная дуга. Когда напряжение f/t на контактах превышает напряжение (Уд отпирания диода 5, ток перетекает в диод. Так как напряжение на размыкающихся контактах не превышает напряжения f/д, дуга гаснет и дальнейшее размыкание происходит без дуги. При диод закрывается, возрастает наряжение на контактах, однако пробоя промежутка между контактами не происходит, так как они разощлись на значительное расстояние . В отключенном состоянии контакты удерживаются защелкой или другим механизмом. На фиг. 3 приведена схема силовой части выключателя переменного тока. Отличительной особенностью данной схемы является то, что в качестве управляемого ключа в блоке 3 питания применен симистор 8, а в ачестве полупроводникового узла испольован тиристор 9. При отключении выклюателя импульсы управления одновременно подаются на тиристор 9 и симистор 8. Если олярность напряжения сети соответствует указанной на фиг. 3 без скобок, то работа схемы и процессы, происходящие в ней на первом этапе коммутации, аналогичны расмотренным. В процессе размыкання контактов конденсатор 6 перезаряжается до напряжения с полярностью, указанной на фиг. 3 в скобках. Наличие симпстора 8 в хеме на фиг. 3, в отличие от схемы на

фнг. 2, позволяет осуществить повторный перезаряд конденсатор 6, что, в свою очередь, обеспечивает заппрание тиристора 9 при отключении выключателя в момент, когда полярность напряжения сети питания соответствует указаиной иа фиг. 3 в скобках.

На фиг. 4 приведена схема быстродействующего коммутационного устройства, используемого в переключателях питания постоянного тока. В отличие от схемы на фиг. 2 полупроводниковый элемент выполнен в виде двух встречно-параллельно включенных тиристоров 10 и И, а блок питания представляет собой предварительно заряженный конденсатор 6 и электронный ключ, выполненный на тиристорах 12-15 и диоде 16. Тиристор 12 обеспечивает быстрое включение коммутационного устройства, что важно при использовании его в переключателях. Тиристор 10 выполняет функции, аналогичные диоду 5 в схеме на фиг. 2. Применение тиристора, а не диода объясняется особенностью работы переключателя. При переключении нагрузки на резервную сеть тиристор должен быть закрыт. Применение ключа, выполненного на тиристорах 12-15 и диоде 16, позволяет осуществить заряд и подзаряд конденсатора в процессе работы непосредственно от силовой сети. В этом случае клемма t/з подключается ко второму полюсу сети, а заряд и подзаряд конденсатора в процессе работы обеспечивается путем включения тиристоров 12, 15 или 13, 14.

На фиг. 5 приведена схема одной фазы переключателя питания переменного тока. Переключение нагрузки 17 с основной сети (Uo) на резервную (Up) осуществляется двумя быстродействующими коммутационными устройствами. Схемы данных устройств отличаются от схемы, приведенной на фнг. 3, тем, что в качестве полупроводникового элемента использован симистор 18. Применение симистора обеспечивает минимальное время включения устройства.Таким образом, наличие полупроводникового элемента в коммутацпонном устройстве, соединенного приведенным способом, обеспечивает бездуговое размыкание контактов и сокращает до минимума время включения и отключения, что повыщает его надежность и расщнряет функциональные возможности.

Экономический эффект при изготовлении по с.хеме предлагаемого устройства одного переключателя питания переменного тока на 630 А, 380 В составляет 1200 руб.

Формула изобретения

1.Быстродействующее коммутационное устройство, содержащее силовые контакты, быстродействующий привод принудительного размыкания контактов, управляющая обмотка которого соединена с блоком формирования отключающего импульса, включающим предварительно заряженный конденсатор и электронный ключ с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расщирения функциональных возможностей, оно снабжено полупроводниковым элементом, подключенным параллельно цепи, состоящей из заправляющей обмоткн и блока формирования отключающего импульса, а также параллельно силовым контактам.

2.Устройство по п. I, отличающееся тем, что в качестве полупроводникового элемента использован диод.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве полупроводникового элемента использован тиристор.

4.Устройство Г10 п. 1, отличающееся тем, что в качестве полупроводникового элемента использованы встречно-включенные параллельные тиристоры илн симисторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР ЛЬ 347921, кл. Н ОЗК 17/56, 10.11.72.

2.Авторское свидетельство СССР № 335728, кл. Н 01Н 9/30, 01.03.72.

3.Патент Японии № 10427, кл. 5861, 1964.

+

0-0

+

-ИГ

- -ь

-0

r+)

+ S

ГЛ t:

+ Я

Up

f.