RU2100861C1 - D c contactor with arcless commutation - Google Patents
D c contactor with arcless commutation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2100861C1 RU2100861C1 RU95120781A RU95120781A RU2100861C1 RU 2100861 C1 RU2100861 C1 RU 2100861C1 RU 95120781 A RU95120781 A RU 95120781A RU 95120781 A RU95120781 A RU 95120781A RU 2100861 C1 RU2100861 C1 RU 2100861C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thyristor
- main
- capacitor
- switching
- terminal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Keying Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, в частности к контакторам постоянного тока. The invention relates to low-voltage electrical apparatus, in particular to direct current contactors.
Известен контактор постоянного тока [1] содержащий цепь, состоящую из основного тиристора и диода, подключенную параллельно главному контакту, блок принудительной коммутации основного тиристора и диода, подключенную параллельно главному контакту, блок принудительной коммутации основного тиристора, состоящий из коммутируемых тиристора, конденсатора и дросселя, зарядное устройство, блок управления. Known DC contactor [1] comprising a circuit consisting of a main thyristor and a diode connected in parallel with the main contact, a forced switching unit of the main thyristor and a diode connected in parallel with the main contact, a forced switching unit of the main thyristor, consisting of switched thyristor, capacitor and inductor, charger, control unit.
Устройство [1] характеризуется недостаточной надежностью вследствие сложности схемы, включающей специализированные блоки заряда и управления, требующие автономного питания. The device [1] is characterized by insufficient reliability due to the complexity of the circuit, which includes specialized charge and control units requiring autonomous power supply.
Прототипом изобретения является контактор постоянного тока [2] содержащий основной тиристор, подключенный параллельно главному контакту, соединяющему цепи источника питания и нагрузки, блок принудительной коммутации основного тиристора, состоящий из коммутирующих тиристора и конденсатора, цепь заряда коммутирующего конденсатора, состоящую из зарядных тиристора и резистора, блок управления тиристорами. The prototype of the invention is a direct current contactor [2] containing a main thyristor connected in parallel with the main contact connecting the power supply and load circuits, a forced switching unit of the main thyristor, consisting of a switching thyristor and a capacitor, a switching capacitor charge circuit consisting of a charging thyristor and a resistor, thyristor control unit.
Устройство [2] обладает низкой надежностью по следующим причинам:
наличие значительных перенапряжений в цепи нагрузки при запирании основного тиристора;
затягивание времени перезаряда коммутирующего конденсатора при малых уровнях нагрузки;
наличие в нагрузке значительной индуктивной составляющей приведет к заряду коммутирующего конденсатора до очень высокого уровня напряжения, опасного для изоляции конденсатора.The device [2] has low reliability for the following reasons:
the presence of significant overvoltages in the load circuit when the main thyristor is locked;
delaying the recharge time of the switching capacitor at low load levels;
the presence of a significant inductive component in the load will lead to the charge of the switching capacitor to a very high voltage level, which is dangerous for the insulation of the capacitor.
Цель изобретения повышение надежности контактора. The purpose of the invention is to increase the reliability of the contactor.
В контакторе, содержащим общие с прототипом [2] источник питания, главный контакт и шунтирующий его основной тиристор, блок принудительной коммутации основного тиристора, включающий коммутирующие тиристор и конденсатор, соединенные между собой последовательно, зарядную цепь коммутирующего конденсатора, содержащую зарядный тиристор и резистор, соединенные между собой последовательно, блок управления тиристорами и цепь нагрузки, при этом один из выводов главного контакта подключен к положительному выводу источника питания, аноду основного тиристора и аноду коммутирующего тиристора, другой вывод главного контакта подключен к положительному выводу цепи нагрузки и катоду основного тиристора, катод коммутирующего тиристора подключен к общей точке соединения одной из обкладок коммутирующего конденсатора с одним из выводов зарядной цепи, вторая обкладка коммутирующего конденсатора соединена с катодом основного тиристора, второй вывоз зарядной цепи подключен к отрицательному выводу цепи нагрузки, указанная выше цель по совершенствованию схемы контактора в предложенном изобретении достигается тем, что контактор дополнительно снабжен нелинейно-резистивным элементом, первым и вторым обратными диодами, защитным диодом в цепи управляющего электрода основного тиристора, концевыми переключателем и выключателем, механически связанным с подвижной частью контактора, цепь нагрузки зашунтирована третьим обратным диодом, а ее отрицательный вывод непосредственно подключен к отрицательному выводу источника питания, блок управления тиристорами выполнен в виде автономных схем управления каждым тиристором, при этом схема управления основным тиристором выполнена в виде цепочки последовательно соединенных пускового конденсатора и защитного диода, подключенной одним выводом со стороны конденсатора к аноду основного тиристора, другим выводом со стороны катода защитного диода к управляющему электроду основного тиристора, общая точка соединения конденсатора и анода защитного диода соединена с катодом второго обратного диода, анод которого подсоединен к катоду основного тиристора, и с анодом первого обратного диода, катод которого подсоединен к одному из выводом нелинейно-резистивного элемента, другой вывод которого подсоединен к аноду основного тиристора, автономная схема управления коммутирующим тиристором выполнена в виде цепочки последовательно соединенных между собой диода, резистора и стабилитрона, зашунтированного контактами кольцевого выключателя, причем один вывод указанной цепочки подключен к управляющему электроду коммутирующего тиристора, а другая к катоду основного тиристора, причем стабилитрон включен встречно, а диод согласно по отношению к управляющему переходу коммутирующего тиристора, автономная схема управления зарядным тиристором выполнена в виде концевого переключателя и цепочки из последовательно соединенных резистора и конденсатора, соединенный первым выводом с управляющим электродом зарядного тиристора, а вторым выводом с концевым переключателем, выполненным с возможностью обеспечения соединения данного вывода, при размыкании главного контакта, с положительным выводом источника питания, а, при замыкании главного контакта с ее первым выводом. In the contactor, containing the power supply common with the prototype [2], the main contact and the main thyristor shunting it, the main switching unit of the main thyristor, including the switching thyristor and capacitor, connected in series, the charging circuit of the switching capacitor containing the charging thyristor and a resistor connected between themselves in series, the thyristor control unit and the load circuit, while one of the terminals of the main contact is connected to the positive terminal of the power source, the anode of the main of the thyristor and the anode of the switching thyristor, the other terminal of the main contact is connected to the positive terminal of the load circuit and the cathode of the main thyristor, the cathode of the switching thyristor is connected to the common point of connection of one of the plates of the switching capacitor with one of the terminals of the charging circuit, the second plate of the switching capacitor is connected to the cathode of the main thyristor, the second export of the charging circuit is connected to the negative terminal of the load circuit, the above goal is to improve the contactor circuit in the proposed The invention is achieved in that the contactor is additionally equipped with a non-linear resistive element, first and second reverse diodes, a protective diode in the control circuit of the main thyristor, an end switch and a switch mechanically connected to the moving part of the contactor, the load circuit is shunted by the third reverse diode, and its the negative terminal is directly connected to the negative terminal of the power source, the thyristor control unit is made in the form of autonomous control circuits for each thyristor, This control circuit of the main thyristor is made in the form of a chain of series-connected starting capacitor and a protective diode connected by one output from the capacitor side to the anode of the main thyristor, the other from the cathode side of the protective diode to the control electrode of the main thyristor, the common connection point of the capacitor and the anode of the protective diode is connected with the cathode of the second reverse diode, the anode of which is connected to the cathode of the main thyristor, and with the anode of the first reverse diode, the cathode of which is connected to one of the output of the nonlinear resistive element, the other output of which is connected to the anode of the main thyristor, the autonomous switching thyristor control circuit is made in the form of a chain of a diode, a resistor, and a zener diode connected in series with the contacts of a ring switch, and one terminal of this circuit is connected to the control the switching thyristor electrode, and the other to the cathode of the main thyristor, the zener diode being turned on in the opposite direction, and the diode according to the control transition of the switching thyristor, an autonomous control circuit of the charging thyristor is made in the form of an end switch and a chain of resistor and capacitor connected in series, connected by the first output to the control electrode of the charging thyristor, and the second output with an end switch made with the possibility of connecting this output, when the main contact, with a positive output of the power source, and, when the main contact is closed with its first output.
Представленная на чертеже схема контактора постоянного тока с бездуговой коммутацией содержит источник питания 1, главный контакт 2, зашунтированный основным тиристором 3, блок принудительной коммутации основного тиристора, содержащий коммутирующий тиристор 4 и конденсатор 5, зарядную цепь коммутирующего конденсатора, содержащую зарядный тиристор 6 и резистор 7, цепь нагрузки 8. Схема управления основным тиристором 3 выполнена в виде цепочки последовательно соединенных пускового конденсатора 9 и защитного диода 10. После запирания управляющего перехода основного тиристора 3 в контур коммутации вводится цепочка из нелинейно-резистивного элемента 11, например варистора, первого обратного диода 12 и второго обратного диода 13. Схема управления коммутирующим тиристором 4 выполнена в виде цепочки последовательно соединенных диода 14, стабилитрона 15 и резистора 16. Схема управления зарядным тиристором выполнена в виде цепочки последовательно соединенный резистора 17 и конденсатора 18, а также включает в себя концевой переключатель 19. Цепь нагрузки зашунтирована обратным диодом 20, а стабилитрон 15 - контактами концевого выключателя 21. Концевые переключатель 19 и выключатель 21 механически связаны с подвижной частью контактора. The scheme of a direct current contactor with an arcless switching shown in the drawing comprises a power supply 1, a main contact 2, shunted by the main thyristor 3, a forced switching unit of the main thyristor containing a switching thyristor 4 and a capacitor 5, a charging circuit of a switching capacitor containing a charging thyristor 6 and a resistor 7 load circuit 8. The control circuit of the main thyristor 3 is made in the form of a chain of series-connected starting capacitor 9 and a protective diode 10. After locking the control After the main thyristor 3 passes into the switching circuit, a chain of a nonlinear resistive element 11, for example, a varistor, a first reverse diode 12 and a second reverse diode 13, is introduced. The switching thyristor 4 control circuit is made in the form of a chain of series-connected diode 14, zener diode 15, and resistor 16. The control circuit of the charging thyristor is made in the form of a chain of a series-connected resistor 17 and a capacitor 18, and also includes a limit switch 19. The load circuit is shunted by a reverse diode 20, and the zener diode 15 - the contacts of the limit switch 21. The end switch 19 and the switch 21 are mechanically connected with the movable part of the contactor.
Устройство, приведенное на чертеже, работает следующим образом. The device shown in the drawing, operates as follows.
В исходном /включенном/ состоянии главного контакта 2 подвижная контакт-деталь концевого переключателя 19 находится в положении, обеспечивающим короткое замыкание цепи, состоящей из конденсатора 18 и резистора 17, в результате чего конденсатор 18 находится в разряженном состоянии. Управляющие и силовые цепи тиристоров 3, 4, 6 и диодов 10, 12, 13, 14 и 20 обесточены, конденсатор 5 либо разряжен, либо заряжен с полярностью, показанной на фиг. 1 в скобках. Ток из источника питания 1 протекает в нагрузку 8 через замкнутый главный контакт 2. In the initial / on / state of the main contact 2, the movable contact part of the limit switch 19 is in a position that provides a short circuit of the circuit consisting of a capacitor 18 and a resistor 17, as a result of which the capacitor 18 is in a discharged state. The control and power circuits of thyristors 3, 4, 6 and diodes 10, 12, 13, 14 and 20 are de-energized, the capacitor 5 is either discharged or charged with the polarity shown in FIG. 1 in parentheses. The current from the power source 1 flows into the load 8 through a closed main contact 2.
В процессе отключения контактора приходит в движение подвижная контакт-деталь главного контакта 2 и, проходя так называемую мостиковую стадию размыкая, создает падение напряжения (несколько вольт) на главном контакте 2, достаточное для отпирания основного тиристора 3 (путь пускового тока проходит через конденсатор 9, диод 10 и управляющий переход тиристора 3), но недостаточное для формирования короткой дуги ввиду быстродействия процесса отпирания тиристора 3. Ток нагрузки переходит в цепь основного тиристора 3 и дальнейшее раздвижение контакт-деталей главного контакта 2 происходит в обесточенном состоянии. Несколько ранее, в самом начале движения, подвижная часть контактора приводит в движение подвижную контакт-деталь концевого переключателя 19, которая выводит цепочку 17-18 из состояния короткого замыкания и подключает ее к положительному выводу источника питания 1, что приводит к отпиранию тиристора 6 и началу достаточного быстрого зарядного (перезарядного) процесса конденсатора 5. После завершения зарядных процессов конденсаторов 5 и 18 силовая и управляющая цепи тиристора 6 обесточиваются и он закроется. Потенциал полностью заряженного конденсатора 5 не превышает пробивное напряжения стабилитрона 15, поэтому отпирание тиристора 4 и начало разряда конденсатора 5 произойдут только тогда, когда в процессе размыкания главного контакта подвижная часть контактора достигнет своего предельного положения, при котором произойдет замыкание главного контакта подвижная часть контактора достигнет своего предельного положения, при котором произойдет замыкание контактов 21 концевого выключателя. Поскольку конденсатор 5 должен быть неполярным (при перезарядном процессе изменяется полярность на его обкладках), то в этом случае применяются металлобумажные или пленочные конденсаторы, имеющие значительную собственную индуктивность (до 0,1 мкГн). In the process of disconnecting the contactor, the moving contact part of the main contact 2 is set in motion and, passing the so-called bridge stage, opens, it creates a voltage drop (several volts) at the main contact 2, sufficient to unlock the main thyristor 3 (the inrush current path passes through the capacitor 9, diode 10 and the control transition of the thyristor 3), but insufficient for the formation of a short arc due to the speed of the unlocking process of the thyristor 3. The load current passes to the circuit of the main thyristor 3 and the further extension of the contact kt-details of the main contact 2 occurs in the currentless state. Somewhat earlier, at the very beginning of the movement, the movable part of the contactor sets in motion the movable contact part of the limit switch 19, which brings the circuit 17-18 out of the short circuit state and connects it to the positive terminal of the power supply 1, which leads to the unlocking of the thyristor 6 and the beginning a sufficient fast charging (recharging) process of the capacitor 5. After the charging processes of the capacitors 5 and 18 are completed, the power and control circuits of the thyristor 6 are de-energized and it closes. The potential of a fully charged capacitor 5 does not exceed the breakdown voltage of the zener diode 15, therefore the unlocking of the thyristor 4 and the beginning of the discharge of the capacitor 5 will occur only when, during the opening of the main contact, the moving part of the contactor reaches its limit position, at which the main contact is closed, the moving part of the contactor reaches its limit position at which there will be a short circuit of the contacts 21 of the limit switch. Since the capacitor 5 must be non-polar (during the recharging process, the polarity on its plates changes), in this case metal-paper or film capacitors are used that have a significant intrinsic inductance (up to 0.1 μH).
Поэтому разряд конденсатора 5 при принудительной коммутации тиристора 3 будет иметь колебательный характер с частотой до 50-80 кГц. На первом этапе разряд протекает по контуру 4-5-13-12-11-4 (второй этап). На втором этапе разрядный ток становится больше тока нагрузки и его избыточная часть замыкается через цепь 13-12-11, падение напряжения на которой ускоряет восстановление запирающих свойств тиристора 3 в прямом направлении. Therefore, the discharge of the capacitor 5 during forced switching of the thyristor 3 will have an oscillatory character with a frequency of up to 50-80 kHz. At the first stage, the discharge flows along the contour 4-5-13-12-11-4 (second stage). At the second stage, the discharge current becomes larger than the load current and its excess part is closed through a circuit 13-12-11, the voltage drop on which accelerates the restoration of the locking properties of the thyristor 3 in the forward direction.
Учитывая емкостно-индуктивный характер контура коммутации, конденсатор 5 будет перезаряжаться с изменением полярности на его обкладках по контуру 4-5-13-12-11-4, а связь источника питания 1 с нагрузкой 8 будет поддерживаться через тиристор 4 и конденсатор 5 зарядится до величины напряжения источника питания (на фиг. 1 полярность указана в скобках) и в момент окончания заряда нагрузка отсоединяется от источника питания. При малой чисто активной нагрузке процесс отключения теоретически затягивается, но даже небольшой индуктивности соединительных проводов достаточно, чтобы при наличии обратного диода 20 процесс отключения от нагрузки 8 ускорился. При активно-индуктивном характере нагрузки отключение нагрузки от источника питания произойдет в момент, когда конденсатор зарядится до уровня напряжения источника питания, а ток нагрузки замкнется через обратный диод 20 и будет снижаться в соответствии с постоянной времени цепи нагрузки. Given the capacitive-inductive nature of the switching circuit, the capacitor 5 will recharge with a change in polarity on its plates along the circuit 4-5-13-12-11-11-4, and the connection of the power source 1 with the load 8 will be supported through the thyristor 4 and the capacitor 5 will be charged to the voltage of the power source (in Fig. 1, the polarity is indicated in brackets) and at the end of the charge the load is disconnected from the power source. With a small purely active load, the disconnection process is theoretically delayed, but even a small inductance of the connecting wires is enough to accelerate the disconnection process from the load 8 with a return diode 20. With the active-inductive nature of the load, the load is disconnected from the power source when the capacitor is charged to the voltage level of the power source, and the load current closes through the return diode 20 and will decrease in accordance with the time constant of the load circuit.
В следующем цикле отключения контактора конденсатор 5 следует перезарядить таким образом, чтобы он приобрел исходную полярность на своих обкладках, показанную на фиг. 1 без скобок. Для этой цели служит зарядная цепочка, состоящая из последовательно соединенных тиристора 6 и резистора 7. In the next cycle of disconnecting the contactor, the capacitor 5 should be recharged so that it acquires the original polarity on its plates, shown in FIG. 1 without brackets. For this purpose, a charging circuit consisting of a thyristor 6 and a resistor 7 connected in series is used.
Схема контроллера постоянного тока, обеспечивающая бездуговую коммутацию при размыкании главного контакта, достаточно проста, имеет минимальное количество элементов и не требует для питания отдельных ее цепей дополнительных источников энергии. Бездуговое размыкание главного контакта увеличивает его ресурс и повышает надежность схемы контактора. The DC controller circuit, which provides arc-free switching when the main contact opens, is quite simple, has a minimum number of elements and does not require additional energy sources to power its individual circuits. The arcless opening of the main contact increases its resource and increases the reliability of the contactor circuit.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95120781A RU2100861C1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | D c contactor with arcless commutation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95120781A RU2100861C1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | D c contactor with arcless commutation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95120781A RU95120781A (en) | 1996-12-10 |
| RU2100861C1 true RU2100861C1 (en) | 1997-12-27 |
Family
ID=20174530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95120781A RU2100861C1 (en) | 1995-12-13 | 1995-12-13 | D c contactor with arcless commutation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2100861C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660838C2 (en) * | 2013-08-15 | 2018-07-10 | МАЙКРОСОФТ ТЕКНОЛОДЖИ ЛАЙСЕНСИНГ, ЭлЭлСи | Anti-arcing circuit |
| RU201052U1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-11-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Электромашина" | High voltage electromagnetic contactor |
-
1995
- 1995-12-13 RU RU95120781A patent/RU2100861C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SU, авторское свидетельство 546029, кл. H 01 H 9/30, 1977. SU, авторское свидетельство 526029, кл. H 01 H 9/30, 1976. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2660838C2 (en) * | 2013-08-15 | 2018-07-10 | МАЙКРОСОФТ ТЕКНОЛОДЖИ ЛАЙСЕНСИНГ, ЭлЭлСи | Anti-arcing circuit |
| RU201052U1 (en) * | 2019-12-24 | 2020-11-25 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Электромашина" | High voltage electromagnetic contactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95120781A (en) | 1996-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3059827A1 (en) | Switching system for breaking a current and method of performing a current breaking operation | |
| RU2100861C1 (en) | D c contactor with arcless commutation | |
| CA1090418A (en) | Capacitor charging circuit | |
| RU2069407C1 (en) | Arcless-switching dc contactor | |
| RU2069406C1 (en) | Arcless-switching dc contactor | |
| RU2094883C1 (en) | Dc contactor | |
| RU2094882C1 (en) | Device for arcless handling of inductance circuit | |
| RU2305366C1 (en) | Constant current circuit release | |
| SU1120416A1 (en) | Multipole circuit breaker with arcless commutation | |
| SU838764A1 (en) | Device switching-on dc electromagnet with boosting | |
| SU546029A1 (en) | Device for arc-free switching of direct current circuits | |
| CN1135111A (en) | Protective circuit for charging or discharging conversion | |
| SU347921A1 (en) | SWITCH OF EACH PHASE OF T-PHASE AC LOAD | |
| SU1365162A1 (en) | Apparatus for disconnecting a.c. circuits with laminated arcing | |
| SU849327A1 (en) | Device for switching heavy dc circuits | |
| RU2190161C2 (en) | Gas electric kindling device | |
| SU1191964A1 (en) | Three-phase high-speed hybrid contactor | |
| RU2214638C1 (en) | Method and device for arcless current interruption | |
| JP4374669B2 (en) | Switchgear | |
| SU1309104A1 (en) | D.c.contactor with arcless switching | |
| SU1683086A1 (en) | Device for control of high-voltage circuit breaker | |
| SU1278989A1 (en) | Versions of three-phase high-speed hybrid circuit breaker | |
| SU881887A1 (en) | Dc contactor with arcless switching | |
| SU1277240A1 (en) | Hybrid a.c.circuit breaker | |
| RU2210832C2 (en) | Direct-current disconnecting device |