RU177486U1 - ARC-FREE ELECTRONIC-MECHANICAL CONTACTOR - Google Patents
ARC-FREE ELECTRONIC-MECHANICAL CONTACTOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU177486U1 RU177486U1 RU2016147631U RU2016147631U RU177486U1 RU 177486 U1 RU177486 U1 RU 177486U1 RU 2016147631 U RU2016147631 U RU 2016147631U RU 2016147631 U RU2016147631 U RU 2016147631U RU 177486 U1 RU177486 U1 RU 177486U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- contacts
- relay
- transistor
- main
- contactor
- Prior art date
Links
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
Landscapes
- Relay Circuits (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в коммутационных аппаратах постоянного тока.Техническим результатом полезной модели является повышение надежности контактора, выражаемое в устранении дугообразования на контактах основного реле во время их дребезга при включении контактора путем их замыкания после включения тока нагрузки шунтирующим силовым транзистором и снижении мощности коммутирующего транзистора и вспомогательного реле, достигается уменьшение времени протекания тока нагрузки через них до десятков миллисекунд.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used in DC switching devices. The technical result of the utility model is to increase the reliability of the contactor, expressed in the elimination of arcing on the contacts of the main relay during their bounce when the contactor is turned on by closing them after switching on the load current by a shunt power transistor and reducing the power of the switching transistor and auxiliary relay, a reduction in the load current flow time through them up to tens of milliseconds.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано в коммутационных аппаратах постоянного тока.The proposed technical solution relates to the field of electrical engineering and can be used in DC switching devices.
Из существующего уровня техники известно устройство для бездуговой коммутации электрической цепи [патент РФ 2557008, Н01Н 9/30, заявл. 22.05.2013, опубл. 27.11.2014], содержащее механические контакты, соединенные последовательно с высокоомным резистором, выполненным в виде реостата или запираемого тиристора. При коммутации цепи переменный резистор выводится в положение (состояние) с максимальным значением сопротивления (до 1015 Ом), при котором коммутируемый ток становится недостаточным для образования искрового разряда. Недостатком данного технического решения являются потери энергии в резисторе во включенном положении и в процессе коммутации цепи, возможность образования искрового разряда при регулировании сопротивления переменного резистора, выполненного в виде реостата, и низкое быстродействие.A prior art device is known for arc-free switching of an electrical circuit [RF patent 2557008,
Известны бездуговые коммутационные устройства [патент РФ 2298249, Н01Н 9/30, заявл. 14.07.2004, опубл. 27.04.2007] и [патент РФ 2293392, Н01Н 9/30, заявл. 10.08.2005, опубл. 10.02.2007], содержащие механические контакты последовательно соединенные с полупроводниковым ключом. В первом устройстве управление ключом ведется контактами с помощью конденсатора, резистора и двух диодов, а во втором - с помощью микроконтроллера. Бездуговая коммутация цепи в обоих устройствах достигается тем, что при отключении цепи полупроводниковый ключ размыкается первым относительно контактов, а при включении - вторым. Недостатком данных устройств является большие потери мощности в транзисторном ключе, что требует применение мощного транзистора с охладителем.Known arc-free switching devices [RF patent 2298249,
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является бездуговой электронно-механический контактор [патент РФ 2319248, Н01Н 9/30, заявл. 23.11.2006, опубл. 10.03.2008], состоящий из основного реле, контакты которого включены последовательно с датчиком тока, вспомогательного реле, контакты которого соединены последовательно с транзисторным ключом, электрическая цепь которых шунтирует цепь контактов основного реле и датчика тока, а полупроводниковый ключ и вспомогательное реле управляются устройством управления, которое обеспечивает включение транзистора и вспомогательного реле после замыкания контактов основного реле и выключение транзистора, а затем вспомогательного реле после размыкания контактов основного реле. В результате контакты вспомогательного реле размыкают обесточенную цепь без образования дуги. Недостатками данного технического решения являются:Closest to the claimed technical solution is an arc-free electronic-mechanical contactor [RF patent 2319248,
- контакты основного реле включают пусковой ток нагрузки, часто в несколько раз превышающий номинальный, что приводит к возникновению короткой (до 1 мм), но многократной дуги при дребезге контактов, которая выжигает материал контактов;- the contacts of the main relay include the inrush current of the load, often several times higher than the nominal, which leads to the appearance of a short (up to 1 mm), but multiple arc with a bounce of contacts, which burns out the contact material;
- протекание части тока нагрузки Iн (примерно 1/3 Iн) через шунтирующую основные контакты цепь во включенном состоянии контактора, так как электрическое сопротивление последовательно включенных транзистора и контактов вспомогательного реле соизмеримо (не намного больше) с сопротивлением последовательно включенных контактов основного реле и датчика тока; это требует применения достаточно мощных транзистора с охладителем и вспомогательного реле.- part of the load current In (about 1/3 In) flowing through the shunt main contacts of the circuit in the on state of the contactor, since the electrical resistance of the transistor and the auxiliary relay contacts connected in series is comparable (not much more) with the resistance of the main relay and current sensor contacts connected in series ; this requires the use of a sufficiently powerful transistor with a cooler and an auxiliary relay.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности контактора за счет устранения дугообразования на контактах основного реле во время их дребезга при включении контактора и снижения мощности коммутирующего транзистора и вспомогательного реле.The technical result of the utility model is to increase the reliability of the contactor by eliminating arcing on the contacts of the main relay during their bounce when the contactor is turned on and reducing the power of the switching transistor and auxiliary relay.
Данный технический результат достигается тем, что бездуговой электронно-механический контактор, состоящий из основного и вспомогательного электромеханических реле, силового транзистора, последовательно соединенного с контактами вспомогательного реле, цепь которых шунтирует контакты основного реле, и устройства управления, отличающийся тем, что содержит еще два транзистора, каждый из которых включен последовательно с катушками реле, а устройство управления выполнено в виде программируемого микроконтроллера, который управляет работой транзисторов и программируется так, что при включении контактора первым включается вспомогательное реле, затем, после замыкания его контактов и их дребезга, силовой транзистор, затем основное реле и затем, после замыкания контактов основного реле и их дребезга, выключается силовой транзистор, а при выключении контактора вначале включается силовой транзистор, затем выключается основное реле, затем, после перехода отключаемого тока в шунтирующую цепь, выключается силовой транзистор и затем вспомогательное реле.This technical result is achieved by the fact that the arcless electronic-mechanical contactor, 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, and a control device, characterized in that it contains two more transistors each of which is connected in series with the relay coils, and the control device is made in the form of a programmable microcontroller that controls the work of transistors and is programmed so that when the contactor is turned on, the auxiliary relay is turned on first, then, after closing its contacts and their bounce, the power transistor, then the main relay and then, after closing the contacts of the main relay and their bounce, the power transistor turns off, and when it is turned off the contactor first turns on the power transistor, then the main relay turns off, then, after the switched-off current passes into the shunt circuit, the power transistor turns off and then the auxiliary relay.
Указанный порядок работы элементов схемы контактора и длительность их включенного и выключенного состояний обеспечивается заданным алгоритмом работы программируемого микроконтроллера.The specified order of operation of the contactor circuit elements and the duration of their on and off states is ensured by the specified algorithm for the operation of the programmable microcontroller.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
На фиг. 1 - принципиальная электрическая схема заявляемого бездугового электронно-механического контактора.In FIG. 1 is a circuit diagram of the inventive arcless electronic-mechanical contactor.
На фиг. 2 - временные диаграммы состояний контактов, напряжений и токов элементов схемы контактора при включении, включенном состоянии и выключении нагрузки, где приняты следующие обозначения:In FIG. 2 - time diagrams of the state of contacts, voltages and currents of the elements of the contactor circuit when turning on, on and off, where the following notation is adopted:
К9 - состояние ключа управления 9;K9 - state of the
Uз.5, Uз.6, Uз.7 - управляющие напряжения на затворах транзисторов 5, 6, 7;U z.5 , U z.6 , U z.7 - control voltages at the gates of
К2, К4 - состояния контактов 2 основного реле 1 и контактов 4 вспомогательного реле 3;K2, K4 - status of
ivT7, ik2 - токи силового транзистора 7 и контактов 2 основного реле 1.i vT7 , i k2 - currents of the
Бездуговой электронно-механический контактор содержит основное реле 1 с контактами 2, вспомогательное реле 3 с контактами 4, транзисторы 5 и 6, включенные последовательно с катушками реле, силовой транзистор 7, включенный последовательно с контактами 4, цепь которых шунтирует контакты 2, программируемый микроконтроллер 8, который управляет работой транзисторов, и ключ управления 9.The arcless electronic-mechanical contactor contains a
Работает контактор следующим образом. При замыкании ключа управления 9 микроконтроллер 8 включает транзисторы в следующей последовательности. Вначале включает транзистор 6, при этом подается напряжение питания на катушку 3 вспомогательного реле и, спустя время срабатывания tcp.3 реле 3, замыкаются бездугового разряда его контакты 4. Затем, после времени дребезга tдр.4 контактов вспомогательного реле 3, включает транзисторы 5 и 7. Силовой транзистор 7 осуществляет бездуговое включение нагрузки, а транзистор 5 подает напряжение питания на катушку 1 основного реле. Спустя время срабатывания tcp.1 реле 1, замыкаются его контакты 2 и значительная часть тока нагрузки (в опытном образце примерно 2/3 Iн) перетекает из шунтирующей цепи в цепь основных контактов. При этом дугообразование на контактах 2 во время их дребезга не происходит; так как напряжение на них недостаточно для образования дугового разряда. После дребезга контактов 2 микроконтроллер 8 выключает транзистор 7 и весь ток нагрузки окончательно переходит в цепь основных контактов 2. Так контактор осуществляет бездуговое включение нагрузки.The contactor operates as follows. When the
Напряжение питания на катушку 3 вспомогательного реле и, спустя время срабатывания tcp.3 реле 3, замыкаются бездугового разряда его контакты 4. Затем, после времени дребезга tдр.4 контактов вспомогательного реле 3, включает транзисторы 5 и 7. Силовой транзистор 7 осуществляет бездуговое включение нагрузки, а транзистор 5 подает напряжение питания на катушку 1 основного реле. Спустя время срабатывания tcp.1 реле 1, замыкаются его контакты 2 и значительная часть тока нагрузки (в опытном образце примерно 2/3 Iн) перетекает из шунтирующей цепи в цепь основных контактов. При этом дугообразование на контактах 2 во время их дребезга не происходит; так как напряжение на них недостаточно для образования дугового разряда. После дребезга контактов 2 микроконтроллер 8 выключает транзистор 7 и весь ток нагрузки окончательно переходит в цепь основных контактов 2. Так контактор осуществляет бездуговое включение нагрузки.The supply voltage to the
Во включенном состоянии контактора весь ток нагрузки идет только через контакты основного реле.When the contactor is on, the entire load current flows only through the contacts of the main relay.
Для выключения контактора размыкают ключ управления 9. Микроконтроллер 8 включает транзистор 7 и выключает транзистор 5. Ток нагрузки начинает перетекать в шунтирующую основные контакты 2 цепь. Спустя время возврата tв.1 основного реле 1, размыкаются его контакты 2 и ток нагрузки окончательно переходит в шунтирующую цепь. При этом дуговой разряд на контактах 2 не возникает, так как напряжение на них недостаточно (примерно 1÷2 В) для образования дугового разряда. После полного перехода тока в шунтирующую основные контакты 2 цепь микроконтроллер 8 выключает транзисторы 7 и 6. Транзистор 7 осуществляет бездуговое отключение тока нагрузки, а транзистор 6 выключает вспомогательное реле 3, контакты 4 которого обеспечивают полную гальваническую развязку нагрузки с питающей сетью. Так осуществляется бездуговое отключение нагрузки.To turn off the contactor, open the
Таким образом, применение двух дополнительных транзисторов и программируемого микроконтроллера с изложенным алгоритмом работы позволяет исключить дугообразование на контактах реле при его включении и выключении, существенно уменьшить время протекания тока нагрузки по шунтирующей основные контакты цепи и тем самым снизить необходимую мощность шунтирующего силового транзистора и вспомогательного реле. Таким образом, применение двух дополнительных транзисторов и программируемого микроконтроллера с изложенным алгоритмом работы позволяет исключить дугообразование на контактах реле при его включении и выключении, существенно уменьшить время протекания тока нагрузки по шунтирующей основные контакты цепи и тем самым снизить необходимую мощность шунтирующего силового транзистора и вспомогательного реле.Thus, the use of two additional transistors and a programmable microcontroller with the described operation algorithm allows to exclude arcing on the relay contacts when it is turned on and off, significantly reduce the load current flow time through the main shunt contacts of the circuit, and thereby reduce the required power of the shunt power transistor and auxiliary relay. Thus, the use of two additional transistors and a programmable microcontroller with the described operation algorithm allows to exclude arcing on the relay contacts when it is turned on and off, significantly reduce the load current flow time through the main shunt contacts of the circuit, and thereby reduce the required power of the shunt power transistor and auxiliary relay.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147631U RU177486U1 (en) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | ARC-FREE ELECTRONIC-MECHANICAL CONTACTOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016147631U RU177486U1 (en) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | ARC-FREE ELECTRONIC-MECHANICAL CONTACTOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU177486U1 true RU177486U1 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=61567969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016147631U RU177486U1 (en) | 2016-12-05 | 2016-12-05 | ARC-FREE ELECTRONIC-MECHANICAL CONTACTOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU177486U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183735U1 (en) * | 2018-07-09 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Arcless Electromechanical Contactor |
RU196563U1 (en) * | 2019-12-05 | 2020-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Arcless Electromechanical Contactor |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5055962A (en) * | 1989-02-21 | 1991-10-08 | Digital Appliance Controls, Inc. | Relay actuation circuitry |
US5081558A (en) * | 1990-02-02 | 1992-01-14 | Northrop Corporation | High voltage DC relays |
RU2192682C2 (en) * | 2000-07-05 | 2002-11-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | Electric-circuit arcless switching device |
US6741435B1 (en) * | 2000-08-09 | 2004-05-25 | Server Technology, Inc. | Power controller with DC ARC-supression relays |
RU2319248C1 (en) * | 2006-11-23 | 2008-03-10 | Сергей Александрович Богатырев | Arcless electromechanical contactor |
-
2016
- 2016-12-05 RU RU2016147631U patent/RU177486U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5055962A (en) * | 1989-02-21 | 1991-10-08 | Digital Appliance Controls, Inc. | Relay actuation circuitry |
US5081558A (en) * | 1990-02-02 | 1992-01-14 | Northrop Corporation | High voltage DC relays |
RU2192682C2 (en) * | 2000-07-05 | 2002-11-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт релестроения с опытным производством" | Electric-circuit arcless switching device |
US6741435B1 (en) * | 2000-08-09 | 2004-05-25 | Server Technology, Inc. | Power controller with DC ARC-supression relays |
RU2319248C1 (en) * | 2006-11-23 | 2008-03-10 | Сергей Александрович Богатырев | Arcless electromechanical contactor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183735U1 (en) * | 2018-07-09 | 2018-10-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Arcless Electromechanical Contactor |
RU196563U1 (en) * | 2019-12-05 | 2020-03-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) | Arcless Electromechanical Contactor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20160057841A1 (en) | Three-way switching circuit having delay for inrush current protection | |
US7612471B2 (en) | Hybrid electrical switching device | |
US7715168B2 (en) | Controlled solenoid drive circuit | |
JP6348614B2 (en) | Capacitively coupled arc extinguishing circuit and device | |
US20060039171A1 (en) | On-load transformer tap changing system | |
JPH0752612B2 (en) | DC power switch circuit | |
WO2016046814A3 (en) | A method and apparatus for controlling a load | |
US20080112097A1 (en) | Arc suppression circuit using a semi-conductor switch | |
RU177486U1 (en) | ARC-FREE ELECTRONIC-MECHANICAL CONTACTOR | |
WO2016091178A1 (en) | Arc extinguishing device | |
JP2013041782A (en) | Arc extinguishing device and switch | |
EP3443629A1 (en) | Paralleling mechanical relays for increased current carrying and switching capacity | |
EP3549149B1 (en) | Contactor with coil polarity reversing control circuit | |
CN110326075B (en) | Direct current high voltage electrical apparatus and method for controlling a shut-off device in such an apparatus | |
US3389301A (en) | Arc suppressing circuit | |
US20080266742A1 (en) | Apparatus and method for increasing switching life of electromechanical contacts in a hybrid power switching device | |
KR20050044542A (en) | Circuit arrangement for the reliable switching of electrical circuits | |
JP7323878B1 (en) | current switchgear | |
RU2319248C1 (en) | Arcless electromechanical contactor | |
RU183735U1 (en) | Arcless Electromechanical Contactor | |
CN109801817A (en) | Arc fault device in decaying electrical distributor | |
RU2343580C1 (en) | Electromagnetic drive | |
JP2018032611A (en) | Ac current switchgear | |
CN201594804U (en) | Starting circuit of asynchronous motor | |
RU2775423C1 (en) | Method for deshunting the electromagnet of a high-voltage circuit breaker |