Узел коммутации силового тиристора для бесконтактных выключателей Советский патент 1980 года по МПК H03K17/72 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтньйх электрических аппаратах, в частности в бесконтактных выключателях постоянного тока, вы- 5 полненных на базе силовых тиристоров .

Известны узлы коммутации силового тиристора, используемые в бесконтактных выключателях постоянного тока 10

1 .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является узел коммутации силового тиристора для бесконтактных выключателей, вы- |5 полненный в виде четырехплечевого Моста на тиристорах, два из которых образуют цепь коммутации силового тиристора, а другие два - цепь заряда коммутирующего конденсатора, 20 включенного в диагональ моста 2.

Недостатком этого узла коммутации является ниличие значительных перенапряжений, возникающих на коммутирующем конденсаторе в пр6цессе25 коглмутации, обусловленных индуктивност-ью сети питания.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения перенапряжения на коммутирующем конденсаторе, 30

обусловленного индуктивностью сети питания.

Поставленная цель достигается тем, что в известном узле коммутации силового тиристора, выполненном в виде четырехплечевого моста на тиристорах, два из которых образуют цепь коммутации силового тиристора, а другие два - цепь заряда коммутирующего конденсатора, включенного в диагональ моста, последовательно с тиристорами цепи заряда коммутирующего конденсатора включены резисторы, выбираемые из условия запирания тиристоров цепи коммутации силового тиристора, а к зажимам коммутирующего конденсатора подключен датчик напряжения, выход которого включен к управляющему электроду одного тиристора цепи заряда коммутирующего конденсатора и на вход введенного блока задержки, выход которого подключен к управляющему электроду другого тиристора цепи заряда коммутирующего конденсатора.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема узла коммутации, выполненная согласно настоящему изобретению; фиг. 2 - электрические схемы бесконтактных выключателей постоянного тока, в которых используется узел коммутации; фиг, 3- - временные диаграммы токов и напряжений.

Узел коммутации силового тирис-тора (фиг. 1) содержит тиристоры 1, 2, 3 и 4, коммутирующий конденсатор 5, резисторЬ} 6 и 7, включенные в цепь тиристоров 1 и 4 цепи заряда коммутирующего конденсатора 5, датчик 8 напряжения, подключенный к обкладкам коммутирующего конденсатора 5, блок 9 задержки.

Узел коммутации (фиг. 2а) включен параллельно силовому тиристору 10 и нагрузке 11. Эквивалентная-индуктив.ность 12 источника питания включена последовательно с силовым тиристором 10, а параллельно нагрузке включен диод 13.

Работу схемы рассмотрим при отклчении выключателем тока в сети еезначительной собственной индуктивностью.

На фиг. 3 данного случая представлены временные диаграммы, где Ч, (t); iva.it), ig t); iy(t) импульсы управления тиристорами соответственно 1, 2, 3, 4 и 10;

i(t) - ток источника питания;

Uc,(t) - напряжение на коммутирующем конденсаторе.

В исходном состоянии (момент времени, предшествующий t) импульсы управления непрерывно поступают на тиристоры 1 и 4, благодаря чему коммутирующий конденсатор 5 заряжен до напряжения Uc,p Е. Непрерывное поступление данных импульсов управления до момента отключения выключателя необходимо для постоянного подзаряда коммутирующего конденсатора 5.

В момент, i происходит включение вьлключателя (на силовой тиристор 10 поступают импульсы управления).

При- возникновении замыкания (t - t.) , когда ток короткого замыкани достигает величины тока уставки ( ,- ) датчика короткого замыкания (на фиг. 1 и 2 не показан), прекращается подача импульсов управления на тиристоры 1, 4и10 (),a на.тиристоры 2 и 3 посаупает одиночный импульс управления . Пр включении тиристоров 2 и 3 начинает пе езаряд коммутирующего конденсатора З.и закрываются тиристоры 10, 1 и 4.

При достижении напряжения в процессе перезаряда коммутирующего конденсатора. 5 заданной величины t, сигнал с датчика 8 напряжения обеспечивает включение тиристора 1 (t д). В этом случае, параллельно коммутирующему конденсатору 5 подключается резистор б.

Величина сопротивления резистора 6 выбирается из условия

1 А Т

6 VA.

где Е - ЭДС напряжения источника пит.ания;

3jj - ток через силовой тиристор 10 в момент начала коммутации;.л заданная величина уставки

на включение; екл через коммутирующий конденсатор 5 в момент, когда напряжение на нем достгигнет . величины Увкл ; Э 6 сопротивление р1езистора 6.

Включение тиристора 1 при соблюдении приведенного выше условия вызывает запирание тиристора 3, при этом рост напряжения на коммутирующем конденсаторе 5 прекращается, а энергия, запасенная в индуктивности 12 источника питания, рассеивается на резисторе 6. Рост напряжения при перезаряде коммутирующего конденсатора 5 в процессе коммутации прои-, сходит по кривой Uj-(t) , изображенной на фиг, 3 пунктиром.

В момент времени tj, когда ток через резистор 6 станет значительно меньше величины З,.,. или достигнет установившегося значения, равного , что определяется блоком 9 задержки, выполненном в виде реле времени, импульсы управления поступают на тиристор 4, что вызывает перезаряд коммутирующего конденсатора 5 и запирание тиристора 2.

На этапе запирания тиристора 2 в цепь перезаряда коммутирующего конденсатора 5 вводится резистор 7, 0 включенный последовательно с тиристором 4.

Резисторы .6 и 7 способствуют ограничению перенапряжений в процессе перезаряда коммутирующего конденсае тора 5 на данном этапе. Величина

сопротивления резистора 7 определяется из условия запирания тиристора 2. После перезаряда коммутир ующего конденсатора 5 выключатель готов к Q повторному включению.

На фиг. 26 представлена схема бесконтактного выключателя, где узел коммутации включен параллельно силовому тиристору 10. Работа схемы данного выключателя при отключении тока аналогична предыдущей. В данном случае для обеспечения непрерывного подзаряда кол мутирующего конденсатора 5 узел коммутации подключен через вспомогательный диод 14 и зарядное. сопротивление 15. В качестве которого могут быть использованы резистор, дроссель или насыщающийся дроссель,

Таким образом, при коммутации силового тиристора бесконтактных выключателей значительно уменьшается величина перенапряжения на коммутирующем конденсаторе, что повышает надежность работы выключателя.

Формула изобретения

Узел коммутации силового тиристора для бесконтактных выключателей,выполненный в виде четырехплечевого моста на тиристорах, два из которых, образуют цепь коммутации силового тиристора , а другие два - цепь заряда коммутирующего конденсатора, включенного в диагональ моста, о т л ичающийсятем, что, с целью повышения надежности путем снижения перенапряжения на коммутирующем конденсаторе, последовательно с тиристорами цепи заряда коммутирующего конденсатора включены резисторы, выбираемые из условия запирания тиристоров цепи коммутации силового тиристора, а к зажимам коммутирующего конденсатора подключен датчик напряжения, выход которого рключен к .управляющему электроду одного тиристора цепи заряда коммутирующего конденсатора и на вход введенного блока задержки, выход которого подключен к управляющему электроду другого тиристора цепи заряда коммутирующего

0 конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Горохов В. А. и Щедрин М. В., 15 Тиристоры в импульсных схемах. М.,

Советское радио, 1972, с. 181.

2.Забродин Ю. С. Узлы принудительной коммутации тиристоров. М., Энергия, 1974, с. 12, рис. 1-9

20 (прототип).

-yi

i1 ППППП