Бесконтактный выключатель переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H03K17/567 

Изобретение относится к автоматике и может использоваться для коммутации цепей перемейного тока в номинальных и аварийных режимах, в особенности для бтключения токов короткого замыкания. Известны выключатели переменного тока, содержащие тиристоры, диоды, конденсаторы и блок управления 1. Недостаток этого устройства - не высокая надежность, обусловленная сложностью схемы управления, отсутствием резервирования коммутирующих конденсаторов и приложением к тиристорам повышенного напряжения во всех режимах работы. Известны также бесконтактные переключатели переменного тока, содержащие основные тиристоры, конден денсатор с цепью подзаряда, мостовые схекы, блоки згициты и управления f2 . Это устройство имеет недостаточно высокую надежность и большие габариты. С целью повьшения надежности и с жения л абаритов в бесконтактный переключатель переменного тока, содержгиций включенные встречно-парал.лельно основные тиристоры с реакторами, конденсатор, с цейью подзаряда, включенный через соответствующие резисторы в диагонали первой и второй мостовых схем, плечи каждой из которых образованы диодами и коммутирующими тиристорами, блоки защиты и управления, соединенные соответственно с катодом одного из основных тиристоров и катодами диода и коммутирующего тиристора одних плеч первой мостовой схемы и с шиной источника питания, другая шина которого подключена к катоду другого основного тиристора и катодами диода и коммутирующего тиристора других плеч первой мостоаой схемы, введен трансформатор, причем аноды основных тиристоров через соответствугадие первичные обмотки трансформатора соединены с анодами диодов и коммутируххцих тиристоров соответствуищих плеч второй мостовой схемы, при этом аноды и катоды диодов соответственно первой и второй мостовых схем через соответствующие вторичные обмот-. ки трансформатора подключены к выводам соответствующих резисторов. На чертеже представлена принципиашьная электрическая схема предлагаемого выключателя. Выключатель содержит основные ти ристоры 1, 2, включенные последовательно с реакторами 3, 4, конденсатор 5, диоды 6-9, резисторы 10,11, цепь подзаряда 12, коммутирующие ти ристоры 13-16, Слон 17 згшшты, блок 18 управления, первичные обмотки 19 20 и вторичные обмотки 21-24 транзистора, источник питания 25. Принцип работы выключателя спедующий. При возникновении короткого закшкания (например, в момент, когда проводит тиристор 1) коммутируихци конденсатор 5 подключается к тиристору 1 при помощи тиристоров 13 и 14 с полярностью напряжения, обеспечивающей запирание тиристора 1. Вследствие магнитной связи обмотки 20 с обмотками 21 и 23 общий ток I, вытекающий из реактора 3, разделяется на три тока: ток 1 чере конденсатор, ток 1д через резистор 11, обмотку 21 и диод 9 и ток через диод 7, обмотку 23 и резистор 10. Если полагать, что число витков обмоток 19, 20 равно W, обмоток 21, 22 и 23, 24равно W , то связь между величинами токов оп делится, исходя из закона полного тока (без учета тока Нс1магничивания), следующим образом: .-T a- 4-V«; Так как , то,,.Jl{, 1. Эапирси(Ж1ее. напр51жение U , приложен ное к ти)рйстору 1, равно U.Uj.-,. где Е - ЭДС на обмотке 20 трансфор матора. Из уравнение бгшанса напряжений для контура конденсатор 5 - резистор 11-обмотка 21 следует, что ЭДС на ней равна С2. е я тогда ,,. , U,..«4)-c(-) V o-|5 , поскольку где ilg - иачашьное напряжение, то окончательно (-) Для схемы выключателя без допол нительного трансформатора тока Таким образом, при введении тра форматора снижается начальное напр жение, но увеличивается эквивалент ная емкость a.swi 1(Как показывает анализ переход11ьбс йроцессов, имеется оптимальное соотношение , которое обеспечивает увеличение времени запирания тиристора при заданной величине времени запирания. Сечение магнитопровода трансформатора тока выбирается из условия его насыщения после перемены полярности напряжения конденсатора 5. При увеличении напряжения на конденсаторе 5 паргшлельно ему 1включаются резисторы 10 и 11 через диоды 7 и 9. При этом тиристоры 13 и 14 остаются включенными, но за счет шун- тирования конденсатора 5 параллельно включ енными резисторами П1 ОИСХОДИТ резкое демпфирование колебательного процесса в контуре и, следовательно, снижение перенапряжений. Величины сопротивлений резисторов 10, 11 выбираются по максимально допустимому току тиристоров и диодов. После естественного перехода тоКа через нуль при изменении полярности напряжения сети тиристоры 13, 14 запиреиотся, поскольку с блоков 17, 18 уже не подается сигнал управления, В следующий полупериод при запертых тиристорах 13, 14 происходи ускоренный заряд конденсатора 5 через резисторы .10 и 11 и диоды 6 и 8. Поэтому повторное время включения выключателя не превышает половины периода частоты сети. Цепь подзаряда 12 необходима только для заря;аа конденсатора 5 при отсутствии напряжения на выключателе или для компенсирования токов разряда его через сопротивления утечки тиристоров и диодов. Формула изобретения Бесконтактный выключатель переменного тока; содержащий включенные встречно-параллельяо основные тиристоры с реакторами, конденсатор с цепью подзар51да, включенный через соответствукяаде резисторы в. диагонгши первой и второй мостовых схем, плечи кгшдой из которых образованы диодгши и коммутирующими тиристорамш, блоки защиты и управления, соединенные соответственно с катодом одного из основных тиристоров и катодами диода и коммутирукяцего тиристора одних плеч первой мостовой схемы и с шиной источника питания, другая шина которого подключейа к катоду другого основного тиристора и катодгил дяода и коммутирующего тирийтора других плеч первой мостовой схеквл, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения габаритов устройства, введен трансф эр.матор, причем аноды оснбвных тйристорон через соответствующие первичные обмотки трансформатора соединены с анодами диодов и коммутирующих тиристоров соответствующих плеч второй мостовой cxeN«, при этом аноды и катоды диодов соответственно п рвой и второй мостовых схем через соответствующие вторичные обмотки трансформатора подключены к выводгш соответствующих резисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 396829, кл. Н 03 К 17/56, 13.08.71.

2.Авторское свидетельство СССР №481134, кл. Н 03 К 17/56, 06.02.73.