устройство для бездуговой коммутации электрической цепи

Формула изобретения

Устройство для бездуговой коммутации электрической цепи, содержащее контакты и нормально открытый управляемый полупроводниковый ключ, управляющий электрод которого подключен к первому выводу контактов, образующему первую выходную клемму, а второй вывод контактов соединен с первым силовым выводом полупроводникового ключа, образующим с управляющим электродом управляющий вход ключа, второй силовой вывод которого образует вторую выходную клемму, отличающееся тем, что управляющий электрод полупроводникового ключа подключен к первому выводу контактов через диод, а между первым силовым выводом полупроводникового ключа и его управляющим электродом включены параллельно соединенные конденсатор и резистор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутации электрической цепи, и может быть использовано в сетях автономных систем электроснабжения.

Известно устройство для защиты от искрения при включении [1], содержащее подключенные к источнику питания последовательно соединенные нагрузку, контакты и управляемый однооперационный тиристорный ключ, управляющий электрод которого через первый резистор соединен с анодом и через параллельно включенные второй резистор и конденсатор - с катодом. Недостаток устройства - отсутствие защиты контактов от дуги при их размыкании.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по техническим средствам и достигаемому результату является устройство для бездуговой коммутации электрической цепи по патенту РФ [2], содержащее контакты и управляемый полупроводниковый ключ, например транзистор со статической индукцией (СИТ), управляющий электрод которого подключен к первому выводу контактов, образующему первую выходную клемму, а второй вывод контактов соединен с первым силовым выводом полупроводникового ключа, второй силовой вывод которого образует вторую выходную клемму. Недостаток устройства - наличие короткой дуги, за счет которой осуществляется управление полупроводниковым ключом, вызывающей эрозию контактов [3].

Технический результат изобретения - повышение надежности за счет исключения короткой дуги на контактах.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для бездуговой коммутации электрической цепи, содержащем контакты и управляемый полупроводниковый ключ, например транзистор со статической индукцией, управляющий электрод которого подключен к первому выводу контактов, образующему первую выходную клемму, а второй вывод контактов соединен с первым силовым выводом полупроводникового ключа, второй силовой вывод которого образует вторую выходную клемму, причем управляющий электрод полупроводникового ключа подключен к первому выводу контактов через диод, а между первым силовым выводом полупроводникового ключа и его управляющим электродом включены параллельно соединенные конденсатор и резистор.

Сущность изобретения заключается в том, что благодаря подключению управляющего электрода полупроводникового ключа к первому выводу контактов через диод при одновременном подключении к управляющему входу полупроводникового ключа параллельно соединенных конденсатора и резистора обеспечивается автоматическое управление полупроводниковым ключом от состояния контактов посредством не короткой дуги, как это имеет место в прототипе, а посредством напряжения на конденсаторе. Включение конденсатора в цепь управления полупроводниковым ключом приводит к задержке его включения при замыкании контактов и, соответственно, их защите, поскольку полупроводниковый ключ и контакты соединены последовательно. Шунтирование контактов конденсатором через разделительный диод обеспечивает защиту контактов от короткой дуги при их размыкании.

Известно подключение к управляющему входу управляемого полупроводникового ключа параллельно соединенных конденсатора и резистора для задержки включения полупроводникового ключа и исключения тем самым искрообразования на включенных последовательно с полупроводниковым ключом контактах при их замыкании [1]. Однако в известном устройстве подключение к управляющему переходу полупроводникового ключа параллельно соединенных конденсатора и резистора без обязательного включения контактов между силовым выводом полупроводникового ключа и его управляющим электродом, а также без наличия развязывающего диода не обеспечивает не только безискровое, но и бездуговое с длинной дугой размыкание. Необходимо также отметить, что в известном устройстве задержка включения полупроводникового ключа осуществляется на принципе заряда конденсатора через внешнюю нагрузку, которая может изменяться в широких пределах, что соответственно приводит к значительным изменениям времени задержки включения полупроводникового ключа. В заявляемом же устройстве для задержки включения полупроводникового ключа используется принцип разряда предварительно заряженного конденсатора через резистор устройства и поэтому время задержки включения полупроводникового ключа стабильно и не зависит от изменяющейся нагрузки.

На чертеже представлен вариант предложенного устройства для бездуговой коммутации электрической цепи при использовании в качестве управляемого полупроводникового ключа нормально открытого транзистора со статической индукцией, где приняты следующие обозначения: 1 - контакты, 2 - транзистор со статической индукцией, 3 - диод, 4 - клемма, 5 - конденсатор, 6 - резистор, 7 - клемма.

Последовательно с устройством включаются не показанные на чертеже последовательно соединенные источник питания и нагрузка, которая может быть соединена с устройством как со стороны первой, так и второй выходных клемм.

Устройство для бездуговой коммутации электрической цепи содержит контакты 1 и транзистор со статической индукцией 2, затвор которого через диод 3 подключен к первой выходной клемме 4 и одному из выводов контактов 1, а также через параллельно соединенные конденсатор 5 и резистор 6 к другому выводу контактов 1 и истоку транзистора 2, сток которого соединен с второй выходной клеммой 7.

Устройство для бездуговой коммутации электрической цепи работает следующим образом.

В отключенном состоянии, когда контакт 1 разомкнут, конденсатор 5 заряжен через диод 3 до напряжения отсечки транзистора 2. В результате управляющего включающего воздействия на контакты 1 они замыкаются, однако в первоначальный момент времени ток нагрузки через выходные клеммы 4, 7 устройства не протекает, поскольку заряженный конденсатор 5 поддерживает транзистор 2 в закрытом состоянии, и тем самым исключается образование короткой дуги на контактах при их дребезге в момент замыкания. После разряда конденсатора 5 через резистор 6 транзистор 2 открывается и через выходные клеммы 4, 7 устройства начинает протекать ток нагрузки. Время задержки включения транзистора 2, которое должно превышать время дребезга контактов 1, определяется величинами емкости конденсатора 5 и сопротивления резистора 6. Диод 3 исключает разряд конденсатора 5 через замкнутые контакты 1. При воздействии управляющего отключающего воздействия на контакты 1 они начинают размыкаться, но ток нагрузки не прерывается, а перетекает с контактов 1 на параллельную цепь, образованную конденсатором 5 и диодом 3, и тем самым исключается образование короткой дуги на контактах при их размыкании.

Предложенное техническое решение предполагается использовать в комбинированных реле серии РКН 11, которые будут выпускаться ОАО "ВНИИР".

Указанные преимущества предлагаемого устройства для бездуговой коммутации электрической цепи позволят ему найти применение в системах автоматики низковольтных энергосистем, устанавливаемых как на стационарных, так и на подвижных установках и летательных аппаратах.

Источники информации

1. А.с. СССР 907609, кл. Н 01 Н 9/30, заявл. 26.06.80, опубл. 23.02.82.

2. Патент РФ 1721653, кл. Н 01 Н 9/30, заявл. 22.06.89, опубл. 23.03.92.

3. Розанов Ю.К., Акимов Е.Г., Пручкин А.Н., Рябов М.Ю. Эрозия контактов в условиях гибридной коммутации. //Электротехника. 1998. 1. С.5.