Электромагнитный коммутационный аппарат Советский патент 1981 года по МПК H01H9/56 

(54) ЭЛЕКТЮМАГНИТНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к электроаппаратостро ению и может быть использовано при разработке электромагшггных коммутационных аппаратов с управлением от сети переменного тока, например контакторов, магнитных пускателей, реле, выключателей и т.д. Включение электромагнитного аппарата с управлением от сети переменного тока может про изойти в любую произвольную фазу питающего напряжения, что приводит при многократных включениях к существенному разбросу скороста в момент замыкания контактов, а следовательно, времени их вибрации. Существуют определенные значения начальной фазы питающего напряжения, при которых скорость соударения контактов, а значит и время вибрации контактов могут быть юименьшими Г П. При включении аппарата в наиболее благоприятную фазу питающего напряжения можно обеспечить наименьшую скорость замьпсания контактов, наименьшее время их вибрации, а следовательио, наивысшую износостойкость и включающую способность аппарата. Известны устройства, содержащие фазовращатель, бесконтактный ключ, включающий нагрузку, вспомогательный источник питания элементов устройства, формирователь И1 тульсов, выход которого выполнен со средней точкой. Импульс одной полярности осуществляет подготовку (отпирается один из тиристоров), а импульс другой полярности срабатывание устройства 2, Однако эта устройства не могут быть использованы для коммутационных аппаратов с присоединением к внешней схеме и управлением по одной и той же двухпроводной линии, так как требуют специального дополнительного источника питания. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее две клеммы (два полюса), цепи управления для включения катушки управления аппарата посредством приложения к ним управляющего напряжения переменного тока, к одной из клемм подключена катупжа управления, а между второй клеммой и другим концом катушки включен вспомогательньш коммутационный элемент, управляемый

фазочувствительной схемой, вклк{ченной также между указанными клеммами, причем выход фазочувствительной схемы соединен со входом коммутирующего элемента. Устройство осуществляет запрет на включение катушки электромагшла в начальную фазу питающего напряжения вблизи 90 и 270 эл. град. Включение катущки прт этом осуществляется на однополупериодное выпрямленное напряжение после перехода напряжения через нулевое значение 3.

Однако известное устройство обладает недо- статочной включающей способностью аппарата, так как он осуществляет включение вблизи нуля напряжения, а не в наиболее благоприятную фазу питающего напряжения, которая для разных аппаратов может быть различной, и .повышенной способностью, определяемой тем, что питание обмотки осуществляется вьшрямленным током, что по сравнению с питанием зяектропеременным напряжением требует внедения в схему элементов, ограничивающих ток в обмотке после срабатьшания злектромагнита. Цель изобретения - упрощение и повышение включающей способности коммутационного аппарата.

Указашгая цель достигается тем, что в коммутационный аппарат, содержащий клеммы для подключения источника питания переменного тока, к одной из которых непосредственно подключен один вывод катушки коммутационного аппарата, а к другой клемме подключен другой вьюод указанной катушки через вспомогательный коммутирующий элемент, и фазочувствительный орган управления вспомогательным коммутирующим Элементом, соединенный с клеммами для по юслючения источника питание переменного тока через резистор, введен элемент выдержки времени, который включен между выходом фазочувсгаительной схемы управления вспомогательным коммутируюищм элементом и входом этого элемента.

На фиг. 1 представлен коммутационный аппарат, блок-схема; на фиг. 2 - то же, принципиальная схема; на фиг. 3 - временные диаграммы.

К полюсу 1 источника питания переменного тока подсоединен один конец втягивающей катушки 2 аппарата, второй конец которой через вспомогательный коммутирующий злемент 3 подключен к другому полюсу 4 источника питания переменного тока. Между полюсами 1 и 4 включены фазочувствительный орган S и элемент 6 выдержки времени, вход которого соединен с выходом фазочувствительного органа, а вь1ход - со входом коммутирующего элемента. Аппарат имеет контактную систему 7 и управляется выключателем 8.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании выключателя 8 втягивающая катушка 2 аппарата, остается в обесточенном состоянии до тех пор, пока не включится вспомогательный коммутирующий элемент 3, например тиристор, управляемый элементами 5 и 6. На выходе фазочувствительного органа 5 появляется сигнал лишь в определенную фазу напряжения, например, в то время, когда напря- жение питания переходит через нуль. После появления сигнала на входе элемента 6 выдержки времени он отсчитьтает заданное время, конкретную величину которого определяют исходя из наиболее благопртятной для срабатьтания фазы питающего напряжения, по истечении которого подается шгнал на срабатьюание вспомогательного коммутирующего элемента 3. Обмотка 2 при этом подключается к сети в нужную фазу напряжения, злектромагнит срабатывает и замыкает контакты 7 с наименьшей скоростью, а следовательно, и с наименьшим временем вибрации.

Вшомогательный комм)ггирующий элемент 3 содержит (фиг. 2) тиристор 9, включеннь В диагональ мостовой схемы вьшрямлеш{я, собрашюй на диодах 10-13. Управляющий переход тиристора 9 подсоединён к выходной обмотке 14 блокинг-генератора, выполненного на транзисторе 15, диодах 16 и 17, резисторах 18-22 и содержащего две другие обмотки 23 и 24. Фазо о ст8ительш й орган 5 содержит выпрямительный Мост, собранный на диодах 25-28. К выходу моста подсоединены формирователь ошхронижруюцщх ИАшульсов, вьшолненный на резисторах 29 и 30 и транзисторе 31, а также сглаживаюпшй фильтр на конденсаторе 32 и резисторе 33. Диод 34 разделяет вход формирователя (жнхрошзирующих импульс т в источник постоянного напряжения, иоюльзуемый для питания элементов схемы. Накопи.тельный конденсатор 35 подсоединен через встречно-включенные даоды 36 и 37 к выходу формирователя синхронижрующих импульсов и к па раметряческому стабилизатору напряжения, соб,- ранному на резисторе 38 и стабилитроне 39. К общей точке диодов 36 и 37 подсоединен динистор 40, ншряжеиие включения которого выше напряжения ста&шизации стабилитрона 39. Элемент 6 выдержки времени собран по мостовой схеме на реансторах 41-44 и конденсаторе 45, в даагональ которой включен аналог однопереходного транзистора 46. Выход элемента выдержки времени соединен со входной цепью блокинг-генератора.

Схема работает следующим образом. 5 В произвольньш момент времени to замыкания ключа 8 управления на схему подается напряжение. В точке 47 появляется выпрямленное иапряжеиие. Напряжение на конденсаторе 32

(точка 48) возрастает. В моменты времени tj и t в точке 49 появляются импульсы напряжения, заряжающие накопительный конденсатор 35, который одновременно заряжается и через даод 37.

На фиг. 3 представлены также диаграммы в точках 50 и 51. Когда напряжение на конденсаторе 35 становится больше напряжения на ста&иштроне 39, диод 37 запирается и заряд конденсатора 35 осуществляется только импупьсами, поступающими с выхода формирователя синхронизирующих импульсов. В момент времени t2 при поступлении с выхода формирователя очередного синхронишрующего импульса напряжение на конденсаторе 35 становится равиым напряжению переключения динистора 40 UH , который включается и подает напряжение от ста&шитрона на злемент выдержки времени и блокинг-генератор. В момент времени 1з происходит срабатьшание аналога однопереходного транзистора 46 (точка 52), запускается бпокинг-генератор, срабатьтает тиристорный ключ 9. Катушка 2 аппарата включается в заранее выбранную наиболее благоприятную фазу пи4ающего напряжения. Блокинг-генератор выдает на управляющий переход тиристора 9 импульсы и обеспечивает его открытое состояние. При отключении ключа управления схема обесточивается и электромагнит аппарата возвращается в исхофюе положеше.

Использование изобретения благодаря уменьшению времени вибрации контактов позволяет (клячять износостойкость и коммутационную

тособность электромагнитного аппарата с управлением от сети, переменного тока.

Формула изобретения

Электромагнитный коммутационньш аппарат, содержапщй клеммы для подключения источника питания переменного тока, к одной из которых непосредственно подключен один -вывод катушки коммутационного аппарата, а к другой I через вшомогательный коммутируииций элемент подключен другой вывод указанной катушки, и фазочувствительный орган управлений вспомогательным коммутруюишм элементом, соединенный с клеммами для подключения источника питания перемеийого тока через резистор, о т л и ч а ю щ, и и с я тем, что, с целью повышения износоустрйчивости н включакнцей способности аппарата, в него введен элемент выдержки времени, который включен между выходом фазочувствительного органа управления вспомогательным коммутирующим элементом и входом этого элемента.

McTovffliuH информации, принятые во внимание при экспертизе

и скорости подвижных частей электртческих annapaitiK. СборЮк Электрические машииы и аппараты. Вып. 6, 1978, с. 206-212.

з: Патент Японии ГГ 51-32297, кл. 58 G О, 1976 (прототт).

Ч-,Ь

«м