RU196563U1 - Arcless Electromechanical Contactor - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в коммутационных аппаратах постоянного тока.Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание бездугового электронно-механического контактора без потребления электрической энергии во включенном состоянии и, следовательно, без потерь мощности в приводах реле и вспомогательных транзисторах.Данный технический результат достигается за счет того, что бездуговой электронно-механический контактор, состоящий из основного и вспомогательного реле, силового транзистора, последовательно соединенного с контактами вспомогательного реле, цепь которых шунтирует контакты основного реле, двух вспомогательных транзисторов, микроконтроллера, который управляет работой транзисторов, датчика тока, вход которого включен последовательно в силовую цепь контактора, а выход соединен с входом микроконтроллера, и светодиод, содержит два дополнительных вспомогательных транзистора, а катушки приводов реле состоят из управляющих (включающей и выключающей) обмоток, которые размещены на крайних стержнях Ш-образного электромагнита, средний стержень которого выполнен в виде постоянного магнита, в цепь каждой обмотки включен вспомогательный транзистор. При этом микроконтроллер дополнительно программируется так, что при выключении контактора подается управляющий импульс на включающую обмотку, а при выключении - на выключающую обмотку реле.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in DC switching devices. The technical result of the claimed utility model is to create an arc-free electronic-mechanical contactor without consuming electrical energy when it is turned on and, therefore, without power loss in relay drives and auxiliary transistors. the technical result is achieved due to the fact that the arcless electronic-mechanical contactor, consisting of the main and auxiliary barely, a power transistor connected in series with the contacts of the auxiliary relay, the circuit of which shunts the contacts of the main relay, two auxiliary transistors, a microcontroller that controls the operation of the transistors, a current sensor, the input of which is connected in series to the power circuit of the contactor, and the output is connected to the input of the microcontroller, and LED, contains two additional auxiliary transistors, and the relay drive coils consist of control (turning on and off) windings, which are located on the extreme rods of a W-shaped electromagnet, the middle rod of which is made in the form of a permanent magnet, an auxiliary transistor is included in the circuit of each winding. At the same time, the microcontroller is additionally programmed so that when the contactor is turned off, a control pulse is supplied to the switching winding, and when turned off, to the switching relay winding.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в коммутационных аппаратах постоянного тока.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in DC switching devices.

Из существующего уровня техники известно бездуговое коммутационное устройство [Патент РФ на изобретение RU 2293392 С1. Устройство защиты контактов реле от дуговых разрядов. МПК Н01Н 9/30. Заявка №2005125509/09 от 10.08.2005, опубл. 10.02.2007 в Бюл. №4], содержащее механические контакты, последовательно соединенные с полупроводниковым ключом, который управляется микроконтроллером. Недостатком данного устройства являются большие потери мощности в транзисторном ключе, что требует применение мощного транзистора с охладителем.An arc-free switching device is known from the prior art [RF Patent for the invention RU 2293392 C1. Device for protecting relay contacts from arc discharges. IPC Н01Н 9/30. Application No. 2005125509/09 of 08/10/2005, publ. 02/10/2007 in Bul. No. 4], containing mechanical contacts connected in series with a semiconductor key, which is controlled by a microcontroller. The disadvantage of this device is the large power loss in the transistor key, which requires the use of a powerful transistor with a cooler.

Известен бездуговой электронно-механический контактор [Патент РФ на полезную модель RU 177486 U1. МПК Н01Н 9/30. Бездуговой электронно-механический контактор. Заявка №2016147631 от 05.12.2016, опубл. 28.02.2018 в Бюл. №7], состоящий из основного и вспомогательного электромеханических реле, силового транзистора, последовательно соединенного с контактами вспомогательного реле, цепь которых шунтирует контакты основного реле, двух вспомогательных транзисторов, каждый из которых включен последовательно с катушками реле и микроконтроллера, который управляет работой транзисторов так, что главные и вспомогательные контакты осуществляют бездуговое включение и отключение цепи. Недостатком данного технического решения является отсутствие защиты от длительных перегрузок по току.Known arc-free electronic-mechanical contactor [RF Patent for utility model RU 177486 U1. IPC Н01Н 9/30. Arcless electronic mechanical contactor. Application No. 2016147631 dated 12/05/2016, publ. 02.28.2018 in Bul. No. 7], consisting of the main and auxiliary electromechanical relays, a power transistor connected in series with the contacts of the auxiliary relay, whose circuit shunts the contacts of the main relay, two auxiliary transistors, each of which is connected in series with the relay coils and the microcontroller, which controls the operation of the transistors as follows that the main and auxiliary contacts carry out arc-free switching on and off of the circuit. The disadvantage of this technical solution is the lack of protection against prolonged overcurrent.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является бездуговой электронно-механический контактор [Патент РФ на полезную модель RU 183735 U1. Бездуговой электронно-механический контактор. МПК Н01Н 9/30. Заявка №2018125159 от 09.07.2018, опубл. 02.10.2018 в Бюл. №28], состоящий из основного и вспомогательного электромеханического реле, силового транзистора, последовательно соединенного с контактами вспомогательного реле, цепь которых шунтирует контакты основного реле, двух вспомогательных транзисторов, каждый из которых включен последовательно с катушками реле, микроконтроллера, который управляет работой транзисторов, датчик тока, вход которого включен последовательно в силовую цепь контактора, а выход соединен с входом микроконтроллера, и светодиод, а микроконтроллер программируется так, что главные и вспомогательные контакты при номинальном режиме работы осуществляют бездуговое включение и отключение цепи, а при недопустимых по длительности токах перегрузки - бездуговое выключение контактора и включение светодиода. Недостатком данного технического решения являются потери мощности в катушках электромагнитных приводов реле и вспомогательных транзисторах, что снижает надежность работы контактора и ухудшает его массогабаритные показатели.Closest to the claimed technical solution is an arcless electronic-mechanical contactor [RF Patent for utility model RU 183735 U1. Arcless electronic mechanical contactor. IPC Н01Н 9/30. Application No. 2018125159 dated July 9, 2018, publ. 10/02/2018 in Bull. No. 28], consisting of the main and auxiliary electromechanical relays, a power transistor connected in series with the contacts of the auxiliary relay, whose circuit shunts the contacts of the main relay, two auxiliary transistors, each of which is connected in series with the relay coils, a microcontroller that controls the operation of the transistors, a sensor current, the input of which is connected in series to the power circuit of the contactor, and the output is connected to the input of the microcontroller, and the LED, and the microcontroller is programmed so then the main and auxiliary contacts in the nominal mode of operation carry out an arc-free switching on and off, and with inadmissible overcurrent durations, they switch off the contactor and turn on the LED. The disadvantage of this technical solution is the power loss in the coils of the electromagnetic relay drives and auxiliary transistors, which reduces the reliability of the contactor and worsens its overall dimensions.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание бездугового электронно-механического контактора без потребления электрической энергии во включенном состоянии и, следовательно, без потерь мощности в приводах реле и вспомогательных транзисторах.The technical result of the claimed utility model is the creation of an arcless electronic-mechanical contactor without consuming electrical energy in the on state and, therefore, without power loss in the relay drives and auxiliary transistors.

Данный технический результат достигается за счет того, что бездуговой электронно-механический контактор, состоящий из основного и вспомогательного реле, силового транзистора, последовательно соединенного с контактами вспомогательного реле, цепь которых шунтирует контакты основного реле, двух вспомогательных транзисторов, микроконтроллера, который управляет работой транзисторов, датчика тока, вход которого включен последовательно в силовую цепь контактора, а выход соединен с входом микроконтроллера, и светодиод, содержит два дополнительных вспомогательных транзистора, а катушки приводов реле состоят из управляющих (включающей и выключающей) обмоток, которые размещены на крайних стержнях Ш-образного электромагнита, средний стержень которого выполнен в виде постоянного магнита, в цепь каждой обмотки включен вспомогательный транзистор. При этом микроконтроллер дополнительно программируется так, что при выключении контактора подается управляющий импульс на включающую обмотку, а при выключении - на выключающую обмотку реле.This technical result is achieved due to the fact that the arcless electronic-mechanical contactor, consisting of the main and auxiliary relays, a power transistor connected in series with the contacts of the auxiliary relay, the circuit of which shunts the contacts of the main relay, two auxiliary transistors, a microcontroller that controls the operation of the transistors, a current sensor, the input of which is connected in series to the power circuit of the contactor, and the output is connected to the input of the microcontroller, and the LED contains two additional -negative auxiliary transistor and relay coil actuators consist of the control (turned on and off) windings which are arranged on the outer rods W-shaped electromagnet, the average rod which is designed as a permanent magnet in the coil circuit of each auxiliary transistor is turned on. At the same time, the microcontroller is additionally programmed so that when the contactor is turned off, a control pulse is supplied to the switching winding, and when turned off, to the switching relay winding.

В качестве приводов использованы реле двустабильных поляризованных электромагнитов, каждый из которых имеет две управляющие обмотки с импульсным питанием и постоянный магнит. Управляющие обмотки переключают якорь электромагнита в одно из устойчивых положений, а постоянный магнит обеспечивает удержание якоря в этом положении. В результате контактор не потребляет энергии во включенном состоянии.As drives, relays of bi-stable polarized electromagnets are used, each of which has two control windings with pulse power and a permanent magnet. The control windings switch the armature of the electromagnet to one of the stable positions, and a permanent magnet ensures that the armature is held in this position. As a result, the contactor does not consume power when it is on.

Бездуговой электронно-механический контактор содержит основное реле 1 с контактами 2, вспомогательное реле 3 с контактами 4, силовой транзистор 5, включенный последовательно с контактами 4, цепь которых шунтирует контакты 2, вспомогательные транзисторы 6, 7, 8 и 9, каждый из которых включен последовательно с обмотками управления двустабильных приводных электромагнитов реле, датчик тока 10, вход которого включен последовательно в силовую цепь контактора, микроконтроллер 11, который обрабатывает выходной сигнал датчика тока и управляет работой транзисторов, светоизлучающий диод 12, сигнализирующий о срабатывании тепловой защиты и ключ управления 13 (см. Фигуру 1).The arcless electronic-mechanical contactor contains a main relay 1 with contacts 2, an auxiliary relay 3 with contacts 4, a power transistor 5 connected in series with contacts 4, the circuit of which shunts contacts 2, auxiliary transistors 6, 7, 8 and 9, each of which is turned on in series with the control windings of bi-stable drive electromagnets, a relay, a current sensor 10, the input of which is connected in series to the power circuit of the contactor, a microcontroller 11, which processes the output signal of the current sensor and controls the operation of ranzistorov, light-emitting diode 12, signaling the operation of thermal protection and the control key 13 (see Figure 1).

Работает контактор в основном так же, как и контактор аналога. Отличие заключается в конструкции и работе электромагнитных приводов реле. Привода выполняются на базе двустабильного электромагнита, имеющего две обмотки управления 14 и 15 и постоянный магнит 16 (Фигура 2). При включении контактора подается импульс управления на обмотку включения 14 основного реле 1. Магнитные потоки Ф_у и Ф_п1 от обмотки и постоянного магнита складываются в левом рабочем зазоре электромагнита, и его якорь 17 притягивается к левому полюсу магнитной системы. При этом контакты 2 реле замыкаются. При прекращении импульса управления якорь остается в притянутом положении под действием электромагнитной силы от потока Ф_п1 постоянного магнита. В результате контакты реле остаются во включенном положении, хотя обмотка управления и соответствующий транзистор находятся в обесточенном состоянии.The contactor works basically the same as the analog contactor. The difference lies in the design and operation of electromagnetic relay drives. The drive is based on a bi-stable electromagnet having two control windings 14 and 15 and a permanent magnet 16 (Figure 2). When the contactor is turned on, a control pulse is applied to the inclusion winding 14 of the main relay 1. The magnetic fluxes Ф _у and Ф _п1 from the winding and the permanent magnet are added to the left working gap of the electromagnet, and its armature 17 is attracted to the left pole of the magnetic system. In this case, the contacts 2 of the relay are closed. When the control pulse ceases, the armature remains in an attracted position under the action of electromagnetic force from the flux f _{p1 of a} permanent magnet. As a result, the relay contacts remain in the on position, although the control winding and the corresponding transistor are in a de-energized state.

При выключении контактора подается импульс управления на обмотку выключения 15. Магнитные потоки обмотки и постоянного магнита складываются теперь в правом рабочем зазоре электромагнита. В результате якорь притягивается к правому полюсу, а контакты 2 реле размыкаются. После прекращения импульса управления якорь остается в притянутом положении под действием силы от магнитного потока постоянного магнита. В результате контакты реле остаются разомкнутыми.When the contactor is turned off, a control pulse is applied to the shutdown winding 15. The magnetic fluxes of the winding and the permanent magnet are now added to the right working gap of the electromagnet. As a result, the armature is attracted to the right pole, and the contacts of the 2 relays open. After the termination of the control pulse, the armature remains in an attracted position under the action of force from the magnetic flux of a permanent magnet. As a result, the relay contacts remain open.

Аналогичным образом работает привод вспомогательного реле 3. В результате во включенном состоянии контактора привод обоих реле не потребляет электрической энергии и, следовательно, отсутствуют потери мощности в обмотках обоих реле и их транзисторах. При этом и силовой транзистор 5 также находится в обесточенном состоянии. Контактор потребляет электрическую энергию лишь при включении и выключении, что существенно снижает потери мощности в нем, особенно при продолжительном режиме работы, повышает его надежность и улучшает массогабаритные показатели.Similarly, the auxiliary relay drive 3 operates. As a result, when the contactor is switched on, the drive of both relays does not consume electrical energy and, therefore, there is no power loss in the windings of both relays and their transistors. In this case, the power transistor 5 is also in a de-energized state. The contactor consumes electrical energy only when it is turned on and off, which significantly reduces the power loss in it, especially during continuous operation, increases its reliability and improves overall dimensions.

Claims (1)

Бездуговой электронно-механический контактор, состоящий из основного и вспомогательного реле, силового транзистора, последовательно соединенного с контактами вспомогательного реле, цепь которых шунтирует контакты основного реле, двух вспомогательных транзисторов, микроконтроллера, датчика тока, вход которого включен последовательно в силовую цепь контактора, а выход соединен с входом микроконтроллера, и светодиода, отличающийся тем, что содержит два дополнительных вспомогательных транзистора, а катушки реле состоят из включающей и выключающей обмоток, которые размещены на крайних стержнях Ш-образного электромагнита, средний стержень которого выполнен в виде постоянного магнита, причем в цепь каждой обмотки включен один из дополнительных вспомогательных транзисторов.An arcless electronic-mechanical contactor, consisting of a main and auxiliary relay, a power transistor connected in series with the contacts of the auxiliary relay, whose circuit shunts the contacts of the main relay, two auxiliary transistors, a microcontroller, a current sensor, the input of which is connected in series to the contactor's power circuit, and the output connected to the input of the microcontroller, and an LED, characterized in that it contains two additional auxiliary transistors, and the relay coils consist of a switching and turning off the windings, which are placed on the extreme rods of the W-shaped electromagnet, the middle rod of which is made in the form of a permanent magnet, and one of the additional auxiliary transistors is included in the circuit of each winding.

Images