Трехфазный быстродействующий гибридный контактор

 

ТРЕХФАЗНЫЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩШ . ГИБРИДНЫЙ КОНТАКТОР, содержащий в каждом полюсе силовые контакты, три диодных выпрямительных моста, три последовательные цепи, каждая из которых включает в себя тиристор, катушку индуктивности и предварительно заряжаемый конденсатор, катушку привода размыкания силовых контактов и тиристор, причем каждый выпрямительный мост своими входами шунтирует соответствующий силовой контакт, к выходам каждого выпрямительного моста подключена указанная последовательная цепь, катушка привода размыкания силовых контактов и тиристор соединены последовательно, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей и улучшения массогабаритных показателей устройства, в него введены развязывающие диоды и три последовательные цепи, каждая из которых содержит два тиристора, соединенных i своими анодами, каждый из предварительно заряжаемых конденсаторов че (Л рез два развязывающих диода подклюС чен параллельно цепи, содержащей катушку привода размыкания силовых контактов и тиристор, к входам каждого выпрямительного моста подключена одна КЗ указанных последовательных цепей, содержащих два тиристора. со со о 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

j гр/ 7

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3623769/24-07 (22) 21. 07. 83 (46) 15.11.85. Бюл. Р 42 (71) Харьковский институт инженеров коммунального строительства (72) К.К.Намитоков, С.В,Дикань и В.В.Колосов (53) 621.316.53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 335728, кл. Н 01 Н 9/30, 1972.

Авторское свидетельство. СССР

Р 758285, кл. Н 01 Н 9/30, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 1018164, кл. Н 01 H 9/30, 1983. (54) (57) ТРЕХФАЗНЫЙ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ГИБРИДНЫЙ КОНТАКТОР, содержащий в каждом полюсе силовые контакты, три диодных выпрямительных моста, три последовательные цепи, каждая иэ которых включает в себя тиристор, катушку индуктивности и предварительно заряжаемый конденсатор, катушку привода размыкания силовых контактов

„„SU 11 194 A (59 4 Н 01 Н 9/30 и тиристор, причем каждый выпрямительный мост своими входами шунтнрует соответствующий силовой контакт, к выходам каждого выпрямительного моста подключена укаэанная последовательная цепь, катушка привода раэмыкания силовых контактов и тиристор соединены последовательно, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей и улучшения массогабаритных показателей устройства, в него введены развязывающие диоды и три последовательные цепи, каждая из которых содержит два тиристора, соединенных своими анодами, каждый из предварительно заряжаемых конденсаторов через два развязывающих диода подключен параллельно цепи, содержащей катушку привода размыкания силовых контактов и тиристор, к входам каждого выпрямительного моста подключена одна из указанных последовательных цепей, содержащих два тиристора.

1191964

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам переменного тока- кбнтакторач, пускателям, переключателям и может быть использовано при создании быстродей- 5 ствующих устройств автоматического ввода резервного питания ответственных электроприемников, относящихся к первой категории электроснабжения.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей и улучшение массогабаритных показателей устройства.

Достигается эта цель в трехфазном быстродействующем гибридном контакто-15 ре переменного тока, содержащем в каждом полюсе силовые контакты,зашунтированные диодными выпрямительными мостами, в диагоналях которых включены цепи, образованные из последова=.-. 20 тельно соединенных тиристора, катушки индуктивности и предварительно заряженного конденсатора за счет того, что привод размыкания силовых контактов, преимущественно индукционно-динамический, выполнен общим для всех полюсов и его катушка управления через тиристор и развязывающие диоды подключена к упомянутым конденсаторам, а в диодных выпрямительных мос- 30 тах, шунтирующих силовые контакты, два встречно включенных диода зашунтированы встречно включенными тиристорами.

На фиг.1 приведена электрическая схема .контактора; на фиг.2 — электрическая схема полупроводниковых ключей,шунтирующих контакты; на фиг.3 временные диаграммы, характеризующие процесс отключения. 40

На схеме контактора в полюсах фаз . P, В, C силовые контакты 1,2,3 зашунти. рованы соответствующими полупроводниковыми ключами 4,5,6,подключенными через соответствующие тиристоры 7,8, 9 и катушки индуктивности 10,11,12 к соответствующим предварительно заряженным конденсаторам 13,14,15 (полярность предварительного заряда конден- gp саторов обозначена без кружков), а конденсаторы 13,14,15 подключены через развязывающие диоды 16-21 к цепи, îбразованной из последовательно соединенных тиристора 22 и катушки управления 23 общего привода размыкания контактов, преимущественно индукционно-динамического.

В состав схемы полупроводниковых ключей (фиг.2) 4,5,6 входит диодный выпрямительный мост (диоды 24-27) и тиристоры 28 и 29, включенные параллельно и встречно соответствующим диодам 24 и 25.

На фиг.3 приведены временные диаграммы: тока нагрузки контактора в фазе Я - i тока в цепи катушки управления привода 22-Л, тока в цепи катушки индуктивности 10 — i, напряжения на конденсаторе 13 — ыс, расстояния между электродами силовых контактов 1 — Х . Эти диаграммы характерны для режима принудительного отключения тока нагрузки, начинающегося в начальный момент времени t — О.

Контактор работает.в .режимах включения, принудительного отключения тока нагрузки в независимости от фазового угла коммутации; отключения тока нагрузки в момент смены его полярности (т.е. без создания перенапряжений в. нагрузке индуктивного характера).

Работа контактора в режиме включения заключается в том, что при включении одновременно подается управление на тиристоры 28 и 29 в полупроводниковых ключах 4,5,6 и подается команда на замыкание контактов 1,2, 3. При этом ток нагрузки контактора вначале протекает через полупроводниковые ключи 4,5,6, а после замыкания контактов 1 2 3 ток нагрузки начинает протекать через контакты.

Длительность стадии управления тиристорами 28,29 при включении должна быть не менее времени замыкания контактов. Благодаря такому принципу включения обеспечивается высокое быстродействие и отсутствие дугообразования на контактах при включении, поскольку падение напряжения на клю- . чах 4,5,6 значительно ниже напряжения дугообразования.

Процесс принудительного отключения тока нагрузки контактором состоит из пяти этапов коммутации. На первом этапе коммутации (интервал времени Oit it1) начинающегося в момент включения = 0 одиночным импульсом управления, длительностью менее t тиристора 22, происходит перезаряд конденсаторов 13,14,15 через катушку управления привода размыкания контактов 23 током перезаряда д до напряжения противоположИ ной полярности, обозначенной на

1191964

1О фиг.1 кружками. Одновременный перезаряд конденсаторов в схеме обеспечивается благодаря наличию развязывающих диодов 16-21. Поскольку в контакторе используется привод размыкания контактов импульсного действия, то благодаря протеканию импульса тока и в катушке 23, подвижные электроды контактов 1,2,3 приходят в движение.

На втором этапе коммутации (интервал времени t (t (t ) в схеме проис1 2 ходит принудительное выключение тиристоров 22 под действием остаточного напряжения на конденсаторах 13, 14,15. При этом время в (фиг.1), представленное схемой на восстановление запирающих свойств тиристоров 22, определяется собственным временем выключения данного тиристора. К моменту времени t = t2 кон20 такты 1,2,3 уже находятся в разомкнутом состоянии и между ними горит электрическая дуга. На третьем этапе ком/ мутации интервал времени t > (t (t ).

3 25

Начинается третий этап коммутации одновременным включением одиночными импульсами управления тиристоров 7, 8,9 в момент времени t = t . При этом конденсаторы 13,14,15 начинают перезаряжаться током i через соот30 ветствующие тиристоры 7,8,9, катушки индуктивности 10,11,12 и диоды выпрямительных мостов соответствующих полупроводниковых ключей 4,5,6до напряже-. ния первоначальной полярности, Причем З5 за время третьего этапа коммутации — t2 ток перезаряда х нарастаK ет до величины тока нагрузки i благодаря чему на четвертом этапе коммутации все диоды выпрямительных мостов полупроводниковых ключей 4,5,6 оказываются в проводящем состоянии и, как следствие, на интервале времени

t3 (t (t4 падение напряжения нз шун тйрующих контакты 1,2,3 полупроводни- 4> ковых ключах практически становится равным нулю, т.е. обеспечивается бездуговая коммутация контактов. Время, отведенное схемой контактора на бездуговую коммутацию t = t < — t> определяется величиной напряжейия на конденсаторах 13,14,15, параметрами катушек индуктивности 10 11 12 величиной емкости конденсаторов 13,14, 15, расстоянием между электродами 55 контактов 1,2,3 к моменту времени t

= t и должно превышать сумму времен гашения дугй и восстановления электрической прочности межэлектродных промежутков контактов 1,2,3. Четвертый этап коммутации заканчивается в момент спада тока перезаряда конденсатора iK до величины тока нагрузки i в момент времени t

Стадия выключения контактов заканчивается в момент времени выключения

На пятом этапе коммутации (интервал времени t (t (Е ), когда одновременная проводимость всех диодов выпрямительных мостов 24-27 полупроводниковых ключей 4,5,6 нарушается (поскольку не выполняется условие

), происходит дозаряд конденсаторов 13,14,15 -остаточным током нагрузки и восстановление напряжения сети на разомкнутых контактах.

Работа контактора в режиме отключения тока нагрузки в момент смены его полярности состоит в следующем.

В момент отключения одиночные импульсь1 управления одновременно подаются на тиристор 22 и тиристоры 28, 29 полупроводниковых ключей 4,5,6.

При этом конденсаторы 13,14,15 переэаряжаются аналогично указанному через. катушку управления привода 23 и происходит размыкание контактов 1,2,3, шунтируемых включенными полупроводниковыми ключами.4,5,6, практически без дуги. В данном случае длительность импульсов, подаваемых на тиристоры 28,29, должна превышать минимально допустимую, при которой обеспечивается восстановление прочности межэлектродных промежутков разомкнутых контактов 1,2,3. Выключение полупроводниковых ключей 4,5,6 произойдет после снятия сигналов управления с тиристоров 28,29 полупроводниковых ключей в момент смены полярности тока нагрузки соответствующей фазы (точка естественной коммутации тиристоров).

Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет расширить эксплуатационные возможности контактора — он может работать как в режиме быстродействующего принудительного отключения тока нагрузки в любой момент времени, так и в режиме отключения тока нагрузки в момент естественной смены полярности 1ока нагрузки, т.е. беэ создания перенапряжений в сети; улучшить мйссогабаритные показатели контактора, поскольку уменьшается суммарная емкость конденсато1191964

Составитель А.Каретников

Редактор М.Товтин . Техред О.Неце Корректор А.Зимокосов

Заказ 7165/49 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4 ров в схеме (управление приводом размыкания контактов осуществляется конденсаторамн всех полюсов, т.е. при увеличенной в число полюсов раз энергии) и габариты привода размыкания (привод общий для всех полюсов).