Контактор

 

ОП ИСАЙИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) S7S050

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 13.08.68 (21) 1261931/07 (23) Приоритет — (32) 16.08.67 (51) М. Кл.Н01 Н 9/30

Н03 К 17/56

Государственный иоиитет

Сооото Министров СССР

Il0 делом изобретений и открытий

P3) Фр (31) 117857 (43) Опубликовано 30.09,77. Бюллетень № 36 (451 Дата опубликования описания, 06.09.77. (53) УДК 621.316.57 025. .014.2 (088.8) Иностранец

Пьер Аристид Реми Бодуэн (Франция) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"Ля Телемеканик Электрик" (Франция) (71) Заявитель (54) КОНТАКТОР

Изобретение относится к низковольтным

l электрическим аппаратам и касается контакторов, именуемых "гибридными", в которых управляемый элемент выпрямления, как правило, тиристор, шунтирует каждый механический полюс при подаче на него команды размы кани я, которая производится классически при помощи электромагнита (1).

Так избегают образования дуги между зажимами мехацического полюса; только через один полюс в течение рабочего периода контактора лрот текает ток, и тиристор подвергается значительным тепловым нагрузкам лишь в течение коротких интервалов времени. Для этого предусматривают средства осуществления гашения шунтируюшего 16 тиристора. Эти средства состоят из конденсатора и тиристора, который управляет резким разрядом этого конденсатора через зажимы шунтирующего тири стора.

Наиболее близким по технической сущности к 2О предлагаемому изобретению является контактор, содержащий катушку управления, механический контакт, зашунтированный основным тиристором, соединенный с тиристором и конденсатором гашения, управляющий блок тиристоров, выполненный в виде генератора, преобразователей импульсов, дифференцируюшихцепочек, элемента И и усилителей тока.

Однако известные контакторы недостаточно надежны.

Цель изобретения - повышение надая1ностн контактора.

Это достигается тем, что в предлагаемом контакторе одна из дифференцирующих цепочек, соединенная с зажимами механического контакта, ito цепи выхода присоединена к генератору импульсов, выход которого через усилитель связан с управлятрщим электродом основного тнристора, другая дифференцирующая цепочка, выделяввцая задний фронт импульса генератора, по цепи выхода подключена к управляющему электроду тнристора гашения через преобразователь в виде инвортора и элемент И, управляемый другим преобразователем.

На чертеже показана схема предлагаемого контак тора.

Схема включает в себя основной тирнстор1, включенный параллельно механическому контактору 2, управляемому катушкой 3. Этот узел предназначен для управляния прохождением тока в грузку 4 от источника постоянного напряженйя, 575050 включейт1ого между положительной клеммой 5 и корпусом, Катушка возбуждается током управления, кото. рый можно подать или выключить при помощи известных средств, условно изобра...енных как прерыватель 6. Схема, показанная на чертеже, хорошо применима для случая, когда током управления является однофазный ток с двухполупериодным выпрямлением, но изобретение не ограничивается этим случаем.

Изобретение также не ограничивается случаем, когда напряжение Uo является постоянным. Однако именно в этом случае проблема гашения дуги, возникающей при размыкании механического контакта, является наиболее трудноразрешимой, и поэтому применение изобретения в этом случае наиболее целесообразно.

В схему предлагаемого контактора входят также тиристор 7 гашения, резистор 8, тиристор 9 и конденсатор 10 гашения, соединенные друг с другом, как показано на чертеже;:управляющий блок, состоящий из дифференцирующей степочки 11, содержащей конденсатор 12 и резистор 13; блок 14 для селекции положительных импульсов, образованный диодом 15, резисторами 16, 17 и диодом

Зенера 18; генератор в виде одностабильного мультивибратора 19, образованного транзисторами 20 и

21, резисторами 22-27 и конденсатором 28; усилитель 29 тока, состоящий из транзистора 30, включенного по схеме с общим коллектором, и двух резисторов 31 и 32; дифференцирующая цепочка 33, состоящая из конденсатора 34, соединенного с общей точкой резисторов 31 и 32, и резистор 35; блок для селекции отрицательных импульсов, состоящий из диода 36 и резистора 37; преобразователь в виде инвертора 38, образованный транзисторс м 39, конденсатором 40 и резисторами

41, 42; элемент И 43, состоящий из диодов 44, 45 и резистора 46; усилитель 47 тока, состоящий из транзистора 48 и резисторов 49, 50, 51; ареобразователь в виде инвертора 52, состоящий нз транзистора 53, диода 54, конденсатора 55 и резисторов

56, 57, 58; дифференцирующая цепочка 59, состоящая из конденсатора 60 и резистора 61; блок 62 для селекции положительных импульсов, состоящий из диода 63 и резистора 64; усилитель 65 на транзисторе бб, а также диод 67, конденсатор 68, тиристор 69, резисторы 70-73 и импульсный трансформатор 74.

Дифференцирующая цепочка 11, блок 14 для селекции положительных импульсов, одностабильный мультивибратор19, усилитеяь 29 тока образуют цепь управления тиристором 1, причем выход А усилителя 29 тока соединен с управляющим электродом тиристора 1, Дифференцирующая цепочка 33, блок для селекции отрицательных импульсов с диодом 36 и резистором 37, инвертор 38, элемент И 43 и усилитель 47 тока образуют цепь у1юавпеиия тиристором 7 и тиристором 69, причем выход В усилителя 47 тока соединен с управляющим электродом тиристора 7.

Инвертор 52, дифференцирующая цепочка 59, блок 62 для селекции положительных импульсов, усилитель 65 и импульсный трансформатор 74 образуют цепь управления тиристором 9, причем выход

С импульсного трансформатора соединен с управляющим электродом тиристора 9, а выход Д подсоединен к общей точке резистора 8 и тиристора 9.

Приведенная схема контактора функционирует следующим образом.

Яерез несколько десятков мк сек после подачи к катушке тока возбуждения (эта подача условно изображается замыканием прерывателя 6) контакт

2 замыкается, Во время подачи тока возбуждения тиристор 1 закрыт, при замыкая ч контакта ток Uo источника проход1т в нагрузку 4 только через механический контакт 2. В случае отсутствия отскакивания схема не работает при замыкании контакта. В этом случае устройство функционирует как классический контактор с механическим контактом, так как дуга не образуется и шунти10

29

; рующии тиристор не зажигается.

При подаче отрицательного фронта конденса. тор 28 разряжается через резистор 25. В течение всего времени разряда, определяемого регулировкой резистора 25, транзистор 21 закрыт.

Поэтому на время этой калиброванной длительности на коллекторе транзистора 21 появляется прямоугольный положительный импульс. Этот импульс, усиленный транзистором 30, создает через резистор 31 необходимый ток для зажигания тиристора 1, В это время к зажимам тиристора

«филожено;.напряжение возникновения дуги, и он

В момент замыкания контакта 2 на диффе25 ренцирующую цепочку подается перепад напряжения от +Ц до 0 В, Отрицательный импульс, появившийся на зажимах резистора 13, блокируется диодом 15, мультивибратор 19 и усилитель 29 тока не включаются.

ЗО

Когда контакт отскочил, напряжение между его зажимами резко переходит от нулевого значения к значению порядка 12 В, что достаточно для образования дуги.

При отскакивании образуется положительный перепад напряжения на зажимах резистора 13.

Положительный импульс через диод 15 и резисторы

16, 17 подается на базу транзистора 20. Диод Зенера

18 имеет обратное напряжение выше амплитуды импульса и на прохождение импульса не влияет.

Транзистор 20 открывается, и в его коллекторе

Ььщеляется отрицательный фронт напряжения. До

Йоявления этого отрицательного фронта транзисtop 21, база которого подключена через резистор 25 с положительному напряжению питания схемы (это

45, напряжение питания подается с конденсатора 68, который заряжается через резистор 70 током возбуждения катушки при замыкании прерывателя 6), открыт и конденсатор 28 заряжен.

575((5() !

45 становится проводяшим на все время длительности отс(чкивания.

В конце отскакивания контакт замыкается, напряжение на зажимах контакта и тиристора 1 становится нулевым, и происходит гашение тиристора 1. Другими словами, на время всей длительности каждого из последовательных отскакиваний, I которые могут произойти, контакт эашунтирован тиристором 1 и им заменяется. Таким образом, не происходит рассеивания энергии в виде тепла во время отскакивания и, как следствие, устраняется преждевременный износ контакта.

При подаче команды на размыкание контакта схема остается запитанной положительным напряжением в течение необходимого времени от конденсатора 68. В результате этого тиристор 1 зажигается по команде цепи 11, 14, 19, 29. Эта цепь функционирует так же, как и в случае размыкания контакта при отскакивании, и служит для гашения дуги между зажимами контакта, Ниже описывается,KRK происходит гашение тиристора 1 в конце определенного промежутка времени, Импульс зажигания тиристора 1 в то же время поступает в блок 33 и дифференцируется цепочкой

34, 35, выделяющей положительный импульс по фронту импульса зажигания и отрицательный импульс по его спаду, Отрицательный импульс через диод 36 и конденсатор 40 поступает к базе транзистора 39.

В течение всей длительности команды замыкания контактора, т.е. до конца отскакивания, конденсатор 68 сохраняет заряд, достаточньп для питания управляющего блока. Таким образом, транзистор 39 открыт, так как его база соединена с конденсатором 68 через резиcrop 41, и конденсатор

40 заряжен.

Отрицательный импульс, приходящий через диод 36, разряжает конденсатор 40 и закрывает транзистор 39 на определенный промежуток времени, зависящий от значений конденсатора 40 и

1 резистора 41. На это время в коллекторе возникает положительный импульс, который через резистор

46 подается к элементу И 44.

В течение длительности команды замыкания контактора транзистор 53 открыт, на его коллекторе низкий потенциал (конденсатор 55 в течение ! короткого промежутка времени зарядился через резистор 56 при замыкании прерывателя 6). Баэовый ток транзистора 53 появляется раньше, чем устанавливается напряжение на зажимах конденсатора 68, т.е. раньше момента, когда напряжение на коллекторе транзистора 53 превзойдет значение насыщения, например 0,5 В. Это напряжение, равное

0,5 В, поддерживается все время, пока конденсатор 55 заряжен, т,е. пока подана команда размыкания контакта. Положительный импульс, приложенный к резистору 46, в случае отскакивания шунтируется на землю через диод 45 и транзистор

Ф

53. Элемент И 43 и усилитель 47 не включается, что как раз и необходимо цля того, чтобы гашение тиристора происходило в конце каждого отскока, а не управлялось тиристоро.л 7, Напротив, при подаче команды раэмыкания контакта транзистор 53 закрывается и элемент If 43 открыт. В самом деле, конденсатор 55 разряжается через цепь команды на несколько мсек, тогда как конденсатор 68, который может разрядиться через резистор 7! за гораздо больший промежуток вре* мени, продолжает питать сх му до зажигания тиристора 7. Следовательно, как только конденсатар

55 разрядится, транзистор 53 (и его коллекторн е напряжение) принимает значение напряжения на зажимах конденсатора 68, например 29 В, которое достаточно для запирания диода 45.

В этом случае положительный импульс, приложенный к резистору 46, усиливается в транзисторе 48, вследствие чего управляющий электрод тиристора 7 возбуждается через резистор 51 и управляюший электрод тиристора 69 через резистор 49.

Зажигание п(ристора 7 вызывает, как и в классических схемах, разряд конденсатора 10 гашения, на зажимах тиристора 1 появляется обратное напряжение, и он гаснет. Тиристор гаснет в тот момент, когда обратный ток конденсатора 10 достигнет величины тока поддержания тиристора 7, на что требуется, например, меныпе 500 мксек. При размыкаш(и контакта тнристор 1 остается проводящим в течение калиброванного промежутка времени, определяемого длительностью импульса одностабильного мультивибратора, например 1-3 мсек.

Эта длительность выбирается так, чтобы избежать

I возникновения дуги, в функции от скорости размыкання контакта и or значения рабочего напряжения. Импульс зажигания тиристора 7 появляется в конце этого импульса мульп(вибратора, длительность импульса зажигания, определяемая инвертором 38, достаточна для зажигания тиристора.

Зажигание тиристора 69 вызывает разряд конденсатора 68 через резистор 71. Питание схемы снимается, и функционирование конденсатора прекращается. Благодаря п ристору 69, как только п(ристор 1 погашен, питание со схемы снимается и перенапряжения, которые могут возникнуть иа контакте в h;oMcHT его раэмыкания, не оказывают влияния на схему,что увеличивает ее надежность.

Если рассмотреть цепь управления тиристором 9, то можно увидеть, что при подаче команды замыкания контакта усилитель 65 не работает, что, J как указывалось выше, как раэ и необходимо. В

1 самом деле, в момент замыкания прерывателя 6 напряжение эмиттер — коллектор транзистора 53 не превосходит своего значения напряжения насыщения, например 0 5 В. Изменение напряжения на коллекторе транзистора 53 от 0 до 0,5 В недостаточно для открывания транзистора 66.

Напротив, при подаче команды раэмыкания контакта напряжение на коллекторе транзистора 53 возрастет, например, от 0,5 до 30 В, Положительный фронт нарастания напряжения дифференцйруется цепочкой 60, 61, и на зажимах резистора 61 возни575050

10 кает положительный импульс. Этот импульс через реаМюр 64 подводится к базе транзистора 66 и открывает его, в результате чего на зажимах вто. ричной обмотки трансформатора 74 появляется импульс и тиристор9 зажигается. Этот тиристор играет вспомогательную роль и позволяет получить болеф быстрый заряд конденсатора 10 через резистор 8 (например, несколько мсек). Тиристор гаснет как только обратный ток заряда конденсатора достигает тока поддержания, тиристора. . устройство возвращается в начальйое нерабочее

I состояние при котором тиристоры погашены и конденсатор 10 заряжен. Таким образом:

1. При подаче команды замыкания схема за- 1ч пятака, но включается только в случае отскакивания контакта и делает проводящим только тиристор, шунтирукяций контакт на время отскакивания. Импульс зажигания шутггирующего тнристора вырабатывается при каждом отскакнвании ze и не управляет зажиганием других тнристоров, так как первый вспомогательный транзистор 54 открыт

/ и закрывает . элемент И 43, который разрешает зажигание тиристора гашения.

2. При подаче команды размыкания контакта 25 схема, управЛяемая фронтом установления напряжения: на зажимах контакта (а не напряжением дуги) и размыканием цепи катушки, вызывает заяигание шунтирующего тиристора и в конце калиброванного промежутка времени, опреде- 3О ляемого ждущим мультивибратором, гашение тиристора 1 зажиганием тиристора7 гашения н в то же самое время зажигание тиристора69, который

"снимает питание со схемы (разрядом конденсатора 6 1 „ азатем зажигание тиристора 9, который управляет ф зарядом конденса торэ 10 гашения.

3. Конденсатор 68, заряжаемый !при замыканий цепи катушки, падает питание на схему на время размыкания и позволяет этой схеме осуществить oneðùèÿ, указанные в и. 2. 4О

4. Конденсатор 68 разряжается в момент погасания шунтирующего тиристора, и схема становится нечувствительной к фронту напряжения, возникающему на зажимах контакта н при его раэмыканин. „

S. В течение рабочего времени контактора схема закорочена замкнутым: контактом н не функционирует. б. Элемент И, разрешающий гашение, открывается только в момент подачи команды на размыкание, поэтому конденсатор 10 не может начать разряжаться раньше.

Формула изобретения

Контактор, содержащий катушку управления, механический контакт, зашунтированный основным тиристором, соединенный с тнристором н конденсатором гашения, управляющий блок Фи. ристоров, выполненный в виде генератора, преобразователей импульсов, дифференцнрующих цепочек, элемента И и усилителей тока, о т ли ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения надежности, одна из дифференцируняцих цепочек, соединенная с зажимами механического контакта, по цели выхода присоединена к генератору импульсов, выход которого через усилитель связан с управляющим электродом основного тиристора, а другая дифференцирующая цепочка, выделяющая задний фронт импульса укаэанного генератора, по цепи выхода подключена к управляющему электроду тиристора гашения через преобразователь г виде инвертора и элемент И, управляемый другим преобразователем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Патент Великобритании N 1048997, кл.Н2 J 1966. .2. Патент Франции М 1470351, кл. Н 01 Н, 1967,