SU758285A1 - Device for arc-proof switching of current - Google Patents

Description

Изобретение относится к управле- ‘ нию низковольтными/коммутационными электрическими аппаратами и может найти применение в. быстродействую- 5 щих переключателях питания потребителя от двух источников и выключателях (прерывателях) как постоянного, так и переменного тока.The invention relates to the control of low-voltage / switching electrical apparatus and can be used in. high-speed-5 consumer power switches from two sources and switches (breakers) of both direct and alternating current.

Известны устройства бездуговой коммутации переменного тока,в которых при размыкании.главных контактов ток переводят в цепь, полупроводникевого элемента путем подачи на него управления (встречно-параллельно .сKnown devices arc-free switching of alternating current, in which when the main contacts are opened, the current is transferred to the circuit, the semiconductor element by applying control to it (counter-parallel. With

включенные тиристоры) с последующим его выключением в момент перехода тока через нуль - путем снятия управления (естественная коммутаций) [ί] .switched on thyristors) with its subsequent switching off at the moment of current zero crossing - by removing control (natural switching) [ί].

Недостаток таких выключателей — £д пониженное быстродействие, определяемое временем размыкания главных контактов и временем естественной коммутации тиристоров,The lack of such switches - £ d low speed, determined by the time of opening the main contacts and the time of natural switching thyristors,

Известны устройства коммутации, 25 содержащие встречно-параллельно включенные тиристоры, для обеспечения высокого быстродействия отключения которых применяют принудительную конденсаторную коммутацию [2^ .Known switching devices, 25 containing anti-parallel thyristors, to ensure high performance tripping which use forced capacitor switching [2 ^.

22

Недостатки таких устройств — значительные тепловые потери во включенном состоянии тиристоров, а следовательно, значительные габариты, масса и стоимость. Перечисленные недостатки усугубляются при использовании коммутационных устройств на тиристорах в цепях с большими номинальными токами.The drawbacks of such devices are significant heat losses in the switched on state of the thyristors, and, consequently, considerable dimensions, mass and cost. These disadvantages are compounded when using switching devices on thyristors in circuits with large rated currents.

Наиболее близким по техническим сущности и достигаемому результату является устройство бездуговой коммутации тока, содержащее силовые контакты, шунтированные полупроводниковым элементом, параллельно которому подключена - цепочка, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и коммутирующего тиристора, а также обмотку привода отключения силовых контактов [з] .The closest in technical essence and the achieved result is a device of arc-free current switching, containing power contacts, shunted by a semiconductor element, in parallel which is connected - a chain consisting of a series-connected capacitor and switching thyristor, as well as the winding of the drive for switching off the power contacts [з].

Недостатки устройства — значительные габариты, обусловленные наличием двух отдельных конденсаторных батарей, для формирования, тока отключения в обмотке привода и для коммутации.основного тиристора.The drawbacks of the device are considerable dimensions, due to the presence of two separate capacitor batteries for the formation of a cut-off current in the drive winding and for switching the main thyristor.

Цель изобретения - уменьшение массо-габаритных показателей.The purpose of the invention is the reduction of mass-dimensional parameters.

3 7582853 758285

......Эта цель достигается тем, что устройство бездуговой коммутации тока .снабжено дополнительным тиристором, который через обмотку привода отключения силовых контактов, включен встречно-параллельно коммутирующему тиристору....... This goal is achieved by the fact that the device of arc-less current switching is equipped with an additional thyristor, which is connected anti-parallel to the switching thyristor through the winding of the drive for switching off the power contacts.

На фиг.1 приведена схема устройства коммутации постоянного тока; на фиг. 2 -то же параллельного тока; на фиг. 3 - то же, трехфазного тока для случая источников и потребителей с изолированной нейтралью; на фиг. 4 и 5 - диаграммы токов и напряжений в элементах схем постоянного и переменного тока соответственно.Figure 1 is a diagram of the device switching DC; in fig. 2 is the same parallel current; in fig. 3 - the same, three-phase current for the case of sources and consumers with an isolated neutral; in fig. 4 and 5 are diagrams of currents and voltages in the elements of DC and AC circuits, respectively.

Устройство содержит главные контакты 1, основные тиристоры и симисторы 2 (или встречно-параллельно включенные тиристоры, соответственно), шунтирующие главные контакты, обмотка 3 управления индукционно-динамического механизма привода (ИДМ), тиристоры 4, предназначенные'для подачи импульса отключения'на привод, коммутирующие емкости 5, полярности напряжения заряда которых на первом этапе коммутации указаны без значков; на втором этапе коммутации указаны в кружках; на третьем этапе коммутацииThe device contains the main contacts 1, main thyristors and triacs 2 (or anti-parallel thyristors, respectively), shunting the main contacts, winding 3 controls the induction-dynamic drive mechanism (IDM), thyristors 4, designed to provide a trip pulse drive switching capacitors 5, the polarities of the charge voltage of which at the first stage of switching are indicated without icons; at the second stage switching is indicated in circles; in the third stage of switching

(для схемы на фиг. 3 указана в квадратах) , коммутирующие тиристоры и симисторы б (или встречно-параллельно включенные тиристоры), коммутирующие дроссели 7. На фиг. 4,5 приняты следующие обозначения: II _о - начальное напряжение на емкости; 3₀ - коммутируемый ток нагрузки (для переменного тока указан неизменным в течение времени расхождения контактов, 'поскольку период колебаний -переменного тока значительно превышает время расхождения) ·, 8_с - напряжение на конденсаторе в процессе коммутации; ток через обмотку управления ИДМ;(for the circuit in Fig. 3 is indicated in the squares), switching thyristors and triacs b (or counter-parallel-connected thyristors), switching throttles 7. FIG. 4,5 the following notation is used: II _o - the initial voltage on the capacitor; 3 ₀ - switched load current (for alternating current is indicated unchanged during the time of contact divergence, 'since the oscillation period of the alternating current significantly exceeds the divergence time) ·, 8 _s - the voltage on the capacitor during the switching process; current through the control winding IDM;

ток через коммутирующий дроссель ; 1_с . - ток через коммутирующий конденсатор в процессе запирания шунтирующего главный контакт тиристор в схеме на фиг.1; х - расстояние между контактами.current through the commutating choke; 1 _sec . - current through the switching capacitor in the process of locking the main contact shunting the thyristor in the circuit in figure 1; x - the distance between the contacts.

Работает устройство следующим об разом.The device works as follows.

Импульс отключения на привод подается путем подачи одиночного импульса управления на тиристор 4 и непрерывного управления на тиристорA shutdown pulse to the drive is supplied by applying a single control pulse to the thyristor 4 and continuous control to the thyristor

2 в течение времени расхождения контакта 1. После прохождения импульса.2 during the time of contact divergence 1. After passing the pulse.

тока (момент ц) через обмотку. current (moment t) through the winding.

3 тиристор 4 выключается, а напряжение на конденсаторе 5 изменяет знак. Когда контакты разойдутся на достаточное расстояние (1 мм), возникает необходимость принудительного запирания тиристора 2 , ' в' цепь которого перешел ток 3₀ , для чего сигнал,3, the thyristor 4 is turned off, and the voltage on the capacitor 5 changes sign. When the contacts disperse at a sufficient distance (1 mm), it becomes necessary to forcibly close the thyristor 2, 'in which circuit the current has switched to 3 ₀ , for which the signal

управления с тиристора 2 в момент с₂ control from thyristor 2 at time ₂

снимается и подается одиночный импульс управления на коммутирующий тиристор б, при этом параллельно тиристору _2 подключается конденсатор 5 в запирающем направлении, т.е. подается'запирающий импульс на тиристор 2.A single control pulse is removed and fed to the switching thyristor b, while in parallel with the thyristor _2 a capacitor 5 is connected in the locking direction, i.e. served 'locking pulse on the thyristor 2.

Отличие в процессе бездугового отключения переменного тока в преры_ .вателе переменного тока, изображенного на фиг. 2, от процесса безду10 γοβογο^ζОтключения постоянного тока в устройстве, изображенном на фиг.1, состоит в запирании симистора 2, т.е, начиная с момента с₂(фиг.5).The difference in the process of arcless switching off of alternating current on the alternating current switch, shown in FIG. 2, from the process of disconnecting 10 γοβογο ^ζ Disconnecting direct current in the device shown in figure 1, consists in locking the triac 2, i.e., starting from the moment ₂ (figure 5).

В данный момент сигнал управления в течение времени схемного запирания симистора подается на симистор б. Схемное время запирания симистора 2 зависит от направления тока в моментAt the moment, the control signal during the circuit locking time of the triac is fed to the triac b. Circuit time of closing of the triac 2 depends on the direction of the current at the time

ι коммутации, так, для случая, указанного в схеме направления тока,ι switching, so, for the case specified in the pattern of the direction of current,

20 конденсатор 5 в момент ί₂ заряжен до напряжения (полярность указана, на схеме, в кружках), которое не является запирающим для заданного проводящего состояния. В связи с этим про25 цесс принудительного запирания-симистора 2 в свою очередь можно разбить на два этапа (фиг .5),1) ι₂< ί 4 ίперезаряд емкости до напряжения,полярность которого указана на схеме в20, the capacitor 5 at the time ί ₂ is charged to a voltage (the polarity is indicated in the diagram, in circles), which is not blocking for a given conducting state. In this connection, the process of forced locking-triac 2 can in turn be divided into two stages (Fig. 5), 1) ι ₂ <ί 4 ί Recharging the capacitance to a voltage, the polarity of which is indicated in the diagram in

20 квадратах,.являющегося запирающим20 squares which is blocking

для данного’проводящего состояния симистора. Перезаряд конденсатора осуществляется по цепи: дроссель Т, симисторы 6,2.for the given conducting state of the triac. The capacitor is recharged along the following circuit: choke T, triacs 6.2.

Длительность данного этапа равнаThe duration of this stage is equal to

где 1_₂- индуктивность дросселя, минимальная величина которой ограниче40 на допустимой скоростью нарастания тока через б; С₂ - емкость конденсатора 5. 2) с > - непосредственноеwhere 1_ ₂ is the inductor inductance, the minimum value of which is limited to 40 at the permissible rate of current rise through b; С ₂ - capacitor capacitance 5. 2) с> - direct

'запирание симистора 2.'lock triac 2.

В случае тока положительного на45 правления (противоположного указанному в схеме)увеличение времени ком. мутации на е₂ (¹ = 5¹ ' ^не происходит, так как напряжение на конденсаторе 5 в данном случае является заед пирающим для симистора ,2.In the case of a current positive on the 45 board (opposite to the one indicated in the diagram), an increase in the time com. mutations on e ₂ ( ¹ = 5 ¹ ' ^{does not} occur, since the voltage on the capacitor 5 in this case is a fault for a triac, 2.

Для трехфазных потребителей и источников с изолированной нейтрально в трехфазном устройстве переменного тока каждый полюс может быть выполнен по схеме, изображенной на фиг.З, при. этом для быстродействующего отключения трехфазноготока через симисторы достаточно в полюсных прерывателях тока принудительно запереть симисторы, через которые протекаютFor three-phase consumers and sources with an isolated neutral in a three-phase AC device, each pole can be performed according to the scheme shown in FIG. 3, at. This is for fast tripping of the three-phase current through the triacs, it is sufficient in the pole breakers to forcibly lock the triacs through which flow

00 токи одинакового схемного направления (например положительного), последнее, как известно, базируется на том обстоятельстве, что сумма токов через полюса (в случае изолированной нейт05 рали) в любой момент времени равна00 currents of the same circuit direction (for example, positive), the latter, as is known, is based on the fact that the sum of the currents through the poles (in the case of an isolated neutral) at any time is equal to

5five

758285758285

66

нулю. Процессы коммутации тока положительного направления в схеме наto zero. The processes of switching current positive direction in the circuit

фиг. 3 аналогичны процессам в схемеFIG. 3 are similar to the processes in the scheme

на фиг.1.in figure 1.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство бездуговой коммутации тока, содержащее силовые контакты, шунтированные полупроводниковым элементом, параллельно которому подключена цепочка, состоящая из последовательно соединенных конденсатора и коммутирующего тиристора, а также обмотку привода отключения силовыхA device for arc-free switching of current, containing power contacts, shunted by a semiconductor element, in parallel with which is connected a chain consisting of a series-connected capacitor and a switching thyristor, as well as a winding of a power cut-off drive контактов,отличающееся тем; что, с целью уменьшения массогабаритных показателей, оно снабжено дополнительным тиристором, который через обмотку привода отключения си5 ловых контактов включен встречно-параллельный коммутирующему- тиристору. contacts, different in those; that, in order to reduce mass and size parameters, it is equipped with an additional thyristor, which through the drive winding of the opening of the power contacts is switched on the counter-parallel to the switching thyristor.