PL224158B1 - Układ do zwiększania trwałości łącznika stykowego prądu stałego z zastosowaniem tyrystorowego układu przełączania biegunowości i prostownika - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest układ do zwiększania trwałości łącznika stykowego prądu stałego z zastosowaniem tyrystorowego układu przełączania biegunowości i prostownika posiadający układ wejściowy (1) tyrystorów z czterema tyrystorami (T1, T2, T3, T4), łącznik główny wyposażony w elektromagnes (L), oraz prostownik z diodami (D1, D2, D3, D4) i przełączalne pary styków, którego zastosowanie skutkuje zwiększeniem trwałości układu zestyków łącznika, co powoduje wydłużenie czasu eksploatacji i zwiększenie niezawodności łącznika.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ do zwiększania trwałości łącznika stykowego prądu stałego z zastosowaniem tyrystorowego układu przełączania biegunowości i prostownika.

W chwili obecnej podczas załączania i wyłączania prądu stałego przez łączniki stykowe dla napięć wyższych niż 10-15 V i przy prądzie większym niż 0.4 A w przestrzeni międzystykowej zapala się łuk elektryczny. Intensywność palenia się łuku elektrycznego w przestrzeni międzystykowej łącznika rośnie wraz ze wzrostem wartości napięcia i prądu. Jego oddziaływanie powoduje przyspieszone zużycie powierzchni stykowych. Zjawiska występujące na powierzchniach stykowych podczas palenia się łuku elektrycznego prądu stałego zostały opisane w literaturze: K. Kolbiński, J. Słowikowski „Materiałoznawstwo elektrotechniczne” WPW Warszawa 1975 i Cz. i J. Maksymiuk „Aparaty elektryczne”, WNT Warszawa 1995 r. Obecnie stosowane są łączniki prądu stałego, które pracują w całym, okresie eksploatacji przy tej samej biegunowości napięcia. Podczas pracy łączeniowej na skutek niekorzystnych zjawisk elektrycznych następuje stopniowe zużywanie się powierzchni stykowych. Jedną z przyczyn jest przyspieszonego zużycia powierzchni stykowych łączników prądu stałego jest stała biegunowość przepływającego przez zestyk prądu. W trakcie wyłączania prądu stałego w przestrzeni międzystykowej powstaje łuk elektryczny czego następstwem jest znaczny wzrost temperatury powierzchni stykowych. Warstwa przypowierzchniowa styku może osiągać temperaturę parowania metalu, co powoduje, że przy stałej biegunowości prądu stałego w trakcie pracy łączeniowej dochodzi do emisji materiału z katody i osadzania go na anodzie.

W czasie pracy łączeniowej łącznika prądu stałego przy stałej biegunowości na skutek zjawisk emisji materiału z katody i osadzania się go na anodzie erozja łukowa styku dodatniego zachodzi znacznie szybciej niż w przypadku łączników pracujących przy napięciu przemiennym.

Istotą układu do zwiększania trwałości łącznika stykowego prądu stałego z zastosowaniem tyrystorowego układu przełączania biegunowości i prostownika składającego się z tyrystorowego układu przełączania biegunowości posiadającego na wejściu dwie pary tyrystorów, prostownika składającego się z czterech diod prostowniczych oraz łącznika głównego i układu sterującego działaniem tyrystorów jest to, że składa się z wejściowego układ tyrystorów, który posiada cztery tyrystory, z których pierwszy i trzeci tyrystor połączone są anodami z pierwszym wejściowym stykiem układu, a drugi i czwarty tyrystor połączone są katodami z drugim wejściowym stykiem układu. Katoda pierwszego tyrystora i anoda drugiego tyrystora połączone są z pierwszym wejściowym rozłącznym ruchomym stykiem głównego łącznika. Katoda trzeciego tyrystora i anoda czwartego tyrystora połączone są z drugim wejściowym rozłącznym ruchomym stykiem głównego łącznika. Główny łącznik posiada elektromagnes połączony mechanicznie, przestawnie z ruchomymi rozłącznymi wejściowymi stykami głównego łącznika. Pierwszy ruchomy rozłączny wejściowy styk głównego łącznika połączony jest rozłącznie sterowalnie przez elektromagnes z pierwszym wyjściowym stykiem głównego łącznika. Drugi ruchomy rozłączny wejściowy styk głównego łącznika połączony jest rozłącznie sterowalnie przez elektromagnes z drugim wyjściowym stykiem głównego łącznika. Pierwszy wyjściowy styk głównego łącznika połączony jest równolegle z anodą pierwszej diody i katodą trzeciej diody prostownika. Drugi styk wyjściowy głównego łącznika połączony jest równolegle z anodą drugiej diody i katodą czwartej diody prostownika. Katody pierwszej i drugiej diody prostownika połączone są z pierwszym wyjściowym stykiem układu. Anody trzeciej i czwartej diody prostownika połączone są z drugim wyjściowym stykiem układu. Elektromagnes i bramki tyrystorów połączone są ze sterującym układem.

Korzystnym skutkiem zmiany biegunowości napięcia stałego zasilającego łącznik po wykonaniu kolejnego cyklu łączeniowego jest to, że przemieszczanie materiału z powierzchni stykowych zachodzi w obydwu kierunkach. Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku włącznikach prądu stałego jest to, że następuje zwiększenie trwałości układu zestyków łącznika, co powoduje wydłużenie czasu eksploatacji i zwiększenie niezawodności łącznika.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na schematycznym rysunku.

Działanie układu odbywa się następująco: w stanie wyłączenia łącznika głównego 2 wyłączone są również tyrystory. W momencie załączenia łącznika głównego 2 załączona zostaje para tyrystorów T1 i T4, a przepływ prądu przez układ odbywa się od wejściowego styku A1 układu poprzez pierwszy tyrystor T1, pierwszy wejściowy ruchomy rozłączny styk 1b i pierwszy wyjściowy styk 3b głównego łącznika 2, oraz przez pierwszą diodę D1 do pierwszego wyjściowego styku A2 układu oraz od drugiego wejściowego styku B1 układu poprzez czwarty tyrystor T4, drugi wejściowy ruchomy rozłączny styk 2b i drugi wyjściowy styk 4b głównego łącznika 2, poprzez czwartą diodę D4 do drugiego wyjPL 224 158 B1 ściowego styku B2 układu. Po wyłączeniu głównego łącznika 2 następuje również wyłączenie pierwszego i czwartego tyrystora T1 i T4. Po ponownym załączeniu głównego łącznika 2, zostają załączone drugi i trzeci tyrystor T2 i T3 a przepływ prądu przez układ odbywa się od pierwszego wejściowego styku A1 układu poprzez trzeci tyrystor T3, drugi wejściowy ruchomy rozłączny styku 2b i poprzez drugi wyjściowy styk 4b głównego łącznika 2 oraz przez drugą diodę D2 do pierwszego wyjściowego styku A2, oraz od drugiego wejściowego styku B1 układu, drugi tyrystor T2 do pierwszego wejściowego ruchomego rozłącznego styku 1b i poprzez pierwszy styk wyjściowy 3b głównego łącznika 2, trzecią diodę D3 do drugiego wyjściowego styku B2 układu. Załączanie i wyłączanie tyrystorów na wejściu układu wejściowego odbywa się cyklicznie w stanie bezprądowym - rozwarcia głównego łącznika 2 i jest sterowane ze sterującego układu 4. Zadaniem sterującego układu 4 jest taka synchronizacja pracy tyrystorów i głównego łącznika 2 aby jego przełączenie odbywało się w stanie bezprądowym.

Claims (1)

1. Układ do zwiększania trwałości łącznika stykowego prądu stałego z zastosowaniem tyrystorowego układu przełączania biegunowości i prostownika posiadającego łącznik (2) główny, prostownik (3) oraz tyrystorowy układ (1), znamienny tym, że składa się z wejściowego układ (1) tyrystorów, który posiada cztery tyrystory (T1, T2, T3, T4), z których pierwszy i trzeci tyrystor (T1 i T3) połączone są anodami z pierwszym wejściowym stykiem (A1) układu, a drugi i czwarty tyrystor (T2 i T4) połączone są katodami z drugim wejściowym stykiem (B1) układu, natomiast katoda pierwszego tyrystora (T1) i anoda drugiego tyrystora (T2) połączone są z pierwszym wejściowym rozłącznym ruchomym stykiem (1b) głównego łącznika (2), zaś katoda trzeciego tyrystora (T3) i anoda czwartego tyrystora (T4) połączone są z drugim wejściowym rozłącznym ruchomym stykiem (2b) głównego łącznika (2), przy czym główny łącznik (2) posiada elektromagnes (L2) połączony mechanicznie, przestawnie z ruchomymi rozłącznymi wejściowymi stykami (1b), (2b) głównego łącznika (2), natomiast pierwszy ruchomy rozłączny wejściowy styk (1b) głównego łącznika (2) połączony jest rozłącznie sterowalnie przez elektromagnes (L2) z pierwszym wyjściowym stykiem (3b) głównego łącznika (2), zaś drugi ruchomy rozłączny wejściowy styk (2b) głównego łącznika (2) połączony jest rozłącznie sterowalnie przez elektromagnes (L2) z drugim wyjściowym stykiem (4b) głównego łącznika (2), z kolei pierwszy wyjściowy styk (3b) głównego łącznika (2) połączony jest równolegle z anodą pierwszej diody (D1) i katodą trzeciej diody (D3) prostownika (3), natomiast drugi styk wyjściowy (4b) głównego łącznika (2) połączony jest równolegle z anodą drugiej diody (D2) i katodą czwartej diody (D4) prostownika (3) przy czym katody pierwszej i drugiej diody (D1 i D2) prostownika (3) połączone są z pierwszym wyjściowym stykiem (A2) układu, zaś anody trzeciej i czwartej diody (D3 i D4) prostownika (3) połączone są z drugim wyjściowym stykiem (B2) układu, z kolei elektromagnes (L2) i bramki tyrystorów połączone są ze sterującym układem (4).