устройство для бездуговой коммутации цепи с индуктивностью

Формула изобретения

Устройство для бездуговой коммутации цепи с индуктивностью, содержащее главный контакт, зашунтированный цепочкой последовательно соединенных конденсатора и основного тиристора, между анодом и управляющим электродом которого подключен резистор, цепь нагрузки с преобладанием индуктивной составляющей, отличающееся тем, что оно снабжено вторым тиристором, первым и вторым обратным диодами, вторым резистором, дросселем, нелинейно-резистивным элементом, при этом конденсатор зашунтирован первым обратным диодом и цепочкой последовательно соединенных второго резистора и второго тиристора, первый вывод второго резистора подключен к точке соединения катода основного тиристора, первой обкладки конденсатора и катода первого обратного диода, второй вывод указанного резистора подключен к аноду второго тиристора, катод которого подключен к второй обкладке конденсатора, к аноду первого обратного диода, к положительному выводу цепи нагрузки и второму выводу главного контакта, первый вывод которого соединен с положительным выводом источника питания и анодом основного тиристора, цепь нагрузки зашунтирована цепочкой последовательно соединенных второго обратного диода и нелинейно-резистивного элемента, анод второго обратного диода подключен к отрицательному выводу цепи нагрузки и отрицательному выводу источника питания, катод второго обратного диода подключен к первому выводу нелинейно-резистивного элемента, а их точка соединения через дроссель подключена к управляющему электроду второго тиристора, второй вывод нелинейно-резистивного элемента подключен к положительному выводу цепи нагрузки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для коммутации электрических цепей в электротехнических установках различного назначения, содержащих катушки, питаемые постоянным током.

Известна схема искрогашения контактного коммутирующего аппарата (реле, контактор и др. ) [1] представляющая собой цепочку последовательно соединенных конденсатора и резистора, подключенную параллельно главному контакту аппарата. Схема обладает большими габаритами и имеет невысокую надежность.

Прототипом данного технического решения является устройство для бездуговой коммутации цепи с индуктивностью [2] содержащее главный контакт, зашунтированный цепочкой последовательно соединенных конденсатора и основного тиристора, между анодом и управляющим электродом которого подключен резистор, служащий для запуска основного тиристора при размыкании главного контакта. При завершении коммутации после заряда конденсатора основной тиристор отключается, а конденсатор разряжается через шунтирующий его резистор, величина сопротивления которого такова, что ток утечки резистора меньше тока отпускания основного тиристора, поэтому время разряда конденсатора велико, а это существенно увеличивает интервал времени между смежными коммутациями. Кроме того, конденсатор воспринимает при отключении всю энергию индуктивной нагрузки, поэтому он имеет большую емкость и габариты.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей и уменьшение габаритов коммутирующего устройства.

В устройстве, содержащем общие с прототипом [2] главный контакт, зашунтированный цепочкой последовательно соединенных конденсатора и основного тиристора, между анодом и управляющим электродом которого подключен резистор, цепь нагрузки с преобладанием индуктивной составляющей, указанная выше цель по совершенствованию схемы устройства в предложенном изобретении достигается тем, что указанное устройство снабжено вторым тиристором, первым и вторым обратными диодами, вторым резистором, дросселем, нелинейно-резистивным элементом, при этом конденсатор зашунтирован первым обратным диодом и цепочкой последовательно соединенных второго резистора или второго тиристора, первый вывод второго резистора подключен к точке соединения катода основного тиристора, первой обкладки конденсатора и катода первого обратного диода, второй вывод указанного резистора подключен к аноду второго тиристора, катод которого подключен к второй обкладке конденсатора, к аноду первого обратного диода, к положительному выводу цепи нагрузки и второму выводу главного контакта, первый вывод которого соединен с положительным выводом источника питания и анодом основного тиристора, цепь нагрузки зашунтирована цепочкой последовательно соединенных второго обратного диода и нелинейно-резистивного элемента, анод второго обратного диода подключен к отрицательному выводу цепи нагрузки или отрицательному выводу источника, катод второго обратного диода подключен к первому нелинейно-резистивного элемента, а их точка соединена через дроссель подключена к управляющему электроду второго тиристора, второй вывод нелинейно-резистивного элемента подключен к положительному выводу цепи нагрузки.

Представленная на чертеже схема устройства для бездуговой коммутации цепи с индуктивностью содержит главный контакт 1, зашунтированный цепочкой последовательно соединенных конденсатора 2 и основного тиристора 3, между анодом и управляющим электродом которого подключен резистор 4. Конденсатор 2 зашунтирован первым обратным диодом 5 и цепочкой последовательно соединенных второго резистора 6 и второго тиристора 7. Цепь нагрузки 8 зашунтирована цепочкой последовательно соединенных второго обратного диода 9 и нелинейно-резистивного элемента 10, точка соединения которых через дроссель 11 подключена у управляемому электроду второго тиристора 7.

Устройство работает следующим образом.

В исходном (включенном) состоянии из источника питания через главный контакт 1 в цепь нагрузки 8 протекает постоянный ток, тиристоры 3 и 7 закрыты, остальные цепи обесточены, а конденсатор 2 разряжен.

В момент размыкания главного контакта 1 (мостиковая стадия) возникает небольшое напряжение (несколько вольт), достаточное для образования тока отпирания тиристора 3, замыкающегося через резистор 4, управляющий переход тиристора 3 и конденсатор 2. В результате цепь из тиристора 3 и конденсатора 2 шунтирует главный контакт 1 и не позволяет развиться дуговому процессу при дальнейшем раздвижении его контакт-деталей. Для этого привод, обеспечивающий размыкание контакта, должен быть достаточно быстродействующим, а скорость нарастания потенциала заряжающегося конденсатора 2 должна быть ниже скорости увеличения межконтактного зазора. Шунтирующая цепочка 2-3 проводит ток нагрузки до тех пор, пока потенциал конденсатора 2 не начнет превышать напряжение источника питания и ток нагрузки, поддерживаемый индуктивностью нагрузки 8, начинает перетекать в шунтирующую цепочку 9-10. Цепочка 2-3 полностью обесточится тогда, когда потенциал конденсатора 2 станет равным напряжению источника питания плюс падение напряжения на элементах 9 и 10. В этот момент источник питания отключается от цепи нагрузки. Ранее накопленная в магнитном поле нагрузки энергии частично преобразовалась в энергию заряженного конденсатора 2 и частично осталась в поле индуктивности нагрузки 8. Последняя гасится в контуре 8-9-10 с постоянной времени этого контура. Для гашения энергии конденсатора 2 предназначен резистор 6, который подключается параллельно конденсатору 2 с помощью тиристора 7, который опирается напряжением нелинейно-резистивного элемента 10 при прохождении по нему тока нагрузки. Для обеспечения надежного запирания основного тиристора 3 после обесточивания отпирание тиристора 7 происходит с некоторым запаздыванием, что достигается включением в цепь управляющего электрода тиристора 7 дросселя 11. Обратный диод 5 не допускает перезаряда с изменением полярности на обкладках конденсатора 2 в случае, если мощный резистор 6 выполнен проволочным, то есть обладающим индуктивностью.

Схема устройства достаточно проста, имеет минимально возможное количество элементов, существенно расширяет функциональные возможности схемы, обладает высокой надежностью.