Электронный выключатель для цепей переменного тока Советский патент 1982 года по МПК H03K17/08 H03K17/56 H02H3/08 H02H5/04 H02H7/10 

(54) ЭЛЕКТРОННЫЙ ВШСЛЮЧАТЕЛЬ ДЛЯ ЦЕПЕЙ

1

1зобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электрических цепей переменного тока от токовых перегрузок и от аварийного (пожароопасного) тепловыделения в электроустановках, а также в качестве бесконтактного коммутационного аппарата.

Известны автоматические выключатели (установочные автоматы) для защиты электрических установок переменного тока при перегрузках и коротком замыкании на основе контактных коммутаторов 1.

Недостатком установочных автоматов, снабженных, как правило, и тепловыми, и электромагнитными расцепителями, является то, что отключение нагрузки при небольших сверхтоках и при коротком замыкании недостаточно эффективно, на пожароопасное тепловыделение в электроустановке они практически не реагируют, что приводит к низкой надежности питаемой через автоматический выключатель нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому является электронный выключатель для цепей переменного тока, содержащий встречно-параллельно включенные.тиПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ристоры, по крайней мере один из которых с управляющим входом от р-области, ключ управления и резистор, соединенный последовательно с ключом управления и включенный в цепи управляющих выводов тиристоров 21.

Недостатками этого электронного выключателя является то, что он выполнен по такой электросхеме, что при

10 коротком замыкании нагрузки его тиристоры могут быть повреждены и то, что в нем отсутствует автоматическое отключение нагрузки при аварийных режимах ее работы. Это отрицательно

15 сказывается на надежности питаемой через выключатель электроустановки (нагрузки).

Цель изобретения - повышение надежности питаемой нагрузки за счет

20 предотвращения аварийных режимов работы из-за сверхтоков в ее цепях.

Указанная цель достигается тем, что электронный выключатель для цепей переменного тока снабжен термо25 резистором и предохранителем, второй из указанных тиристоров выполнен с управляющим выводом от п-области, а управляющие выводы тиристоров объединены и их общая точка через тер30 морезистор подключена к точке объединения силовых электродов тиристоров и через последовательно соединенные .резистор, ключ управления и предохра нитель - к другой точке объединения силовых электродов тиристоров. На чертеже представлена принципиальная схема электронного выключателя для цепей переменного тока. Электронный выключат,ель содержит тиристор 1 с управляющим выводом от р-области, тиристор 2 с управляющим выводом от п-области, резистор 3, терморезистор 4, предохранитель 5 и .ключ 6 управления включены последовательно, причем к точке соединения резистора 3 и терморезистора 4 подсоединены анод диода 7 и катод диода 8, 9 и 10 предназначены для включения выключателя в цепь защищаемой (и коммутируемой) нагруз ки 11, залсимы 10 и 12 служат для подсоединения нагрузки 11 к питаю-, щей сети, причем управляющий вывод тиристора 1 соединен с катодом диод 7, управляющий вывод тиристора 2 соединен с анодом диода 8, катод тиристора 1 и анод тиристора 2 объединены и подсоединены к зажиму 10, к которому подключен, и терморезистор 4, а анод тиристора 1 и катод тиристора 2 объединены и подсоединены к зажиму Э, общая точка диодов 7 и 8 и зажим 9 связаны цепочкой из резистора 3,,терморезистора 4, предохранителя 5 и ключа б управления. Электронный выключатель работает следующим образом. Когда ключ 6 управления разомкнут тиристоры 1 и 2 выключены, поскольку разорвана цепь управления тиристорами, и нагрузка 11 обесточена. Пусть ключ управления Зсшкнут. Рассмотрим работу выключателя при воздействии полуволны питающего напряжения. Пусть рассматриваемый полупериод на захшме 10 плюс а на зажиме 12 минус питающего напря жения . Тогда тиристор 1 выключен, ибо на его аноде - минус, а на катоде - плюс приложенного напряже ния, а тиристор 2 включен по цепи: зажим 10 - управляющий р-п-переход (включенный в прямом направлении) тиристора 2 - прямо включенный диод 8 - резистор 3 - предохранитель 5 ключ 6 управления - зажим 9 - нагрузка 11 - зажим 12. ... Ток нагрузки 11 в этот полупериод будет протекать через включенный тиристор 2. При температуре ниже установленного предельного (аварийно1-о) значения сопротивление терморезистора 4 достаточно велико и в норме, но не мешает включению тиристора 2. В следующем полупериоде питающего напряжения, когда на зажиме 10 минус, а зажиме 12 плюс, тиристор 2 выключен, а тиристор 1 включен по цепи: зажим 12 - нагрузка 11 - зажим 9 - ключ б управления - предохранитель 5 - резистор 3 - прямо включенный диод 7 - управляющий р-п-переход тиристора 1 - зажим 10. Ток нагрузки в этот полупериод протекает уже через тиристор 1. Таким образом электронный выключатель пропускает переменный ток. Резистор 3 ограничивает ток в цепи управляющих выводов тиристоров 1 и 2. Диоды 7 и 8 исключают поступление тока в цепь управляющих выводов тиристоров, когда на их анодах отрицательное напряжение. . При повышении температуры в электроустановке (до аварийной величины) скачкообразно увеличивается ток в цепи из последовательно соединенных терморезистора 4 и резистора 3 (релейный эффект), в которую включен маломощный предохранитель 5, который перегорает. При КЗ в цепи нагрузки 11 предохранитель 5 также перегорает, так как оказывается под почти полным напряжением сети. При перегорании предохранителя 5 разрывается цепь управления тиристорами 1 и 2 и они выключаются. При повышении напряжения питающей сети увеличивается нaпpя)fteниe на зажимах 9 и 10, что приводит к проявлению релейного эффекта - скачкообразному увеличению.тока в цепи из последовательно соединенных терморезистора 4 и резистора 3 при увеличении приложенного к указанной цепи напряжения - и перегоранию предохранителя 5. Таким образом, при аварийном по- . вышении температуры при КЗ нагрузки и при аварийном повышении напряжения питающей сети перегорает предохранитель 5, чем обеспечивается разрыв цепи управления тиристорами 1 и 2 и их выключение без повреждения, и отключение нагрузки 11 от питающей сети. Формула изобретения Электронный выключатель для цепей переменног;о тока, содержащий встречно-параллельно включенные тиристоры, по крайней мере один из которых с управляющим выводом от р-области, ключ управления и резистор, соединенный последовательно с ключом управления и включенный в цепи управляющих выводов тиристоров, о т л и чающ.ийся тем, что, с целью повышения надежности питаемой нагрузки, выключатель снабжен терморезистором и предохранителем, второй из указанных тиристоров выполнен с

управляющим выводом от п-области, а управляющие выводы тиристоров объединены и их общая точка через терморезистор подключена к точке объединения силовых электродов тиристоров и черезпоследовательно соединенные резистор, ключ управления и предохранитель - к другой точке объединения силовых электродов тиристоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Глаз А.И. Справочник молодого электротехника, изд. б-е. М., Высшая школа, 1967, с. 160-164

2. Тащиян В.В. Полупроводниковые переключающие приборы. М., Энергия 1967, с. 59-60.

-о

/2

11