SU1198685A1 - Трехфазный вентильный коммутатор - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано . для коммутации трехфазных активноиндуктивных нагрузок, преимущественно асинхронных электродвигателей, 5

для которых желательно иметь защиту от обрыва фазы в любой точке питающей сети.

Целью изобретения является повышение надежности путем введения за- '0 щиты от обрыва фазы, помехоустойчивости и долговечности элементов и упрощение аппаратурной реализации.

На чертеже приведена принципиальная схема трехфазного вентильного 15 коммутатора.

Коммутатор содержит встречнопараллельно включенные управляемые вентили (тиристоры ) 1,2,3 и. неуправляемые вентили (диоды )4,5,6, блок 20 управления 7, выполненный в виде двух трехфазных выпрямителей, первый из них - на тиристорных оптро- нах 8,9,10, выход которого через тиристор 11 с кнопками "Стоп" с раз- 25 мыкающим контактом 12 и "Пуск" с замыкающим контактом 13 и токоограничивающим резистором 14, далее через резисторы 15,16,17, разделительные диоды 18, 19,20 и порого- 30 вые элементы 21,22,23 подключен к управляющим электродам вентилей 1,

2,3. Между управляющими электродами и анодами вентилей 1,2,3 включены дополнительные диоды 24,25,26. ₃₅

К выходу второго трехфазного выпрямителя на диодах 27,28,29, блока управления 7 через ограничитель напряжения 30, содержащий балластный

2

'резистор 31, две цепочки последовательно включенных стабилитронов 32 и 33 и нагрузочный резистор 34, и генератор импульсов 35 на однопереходном транзисторе 36, конденсаторе 37 и резисторах 38 и 39,а также через резистор 40, подключены последовательно входные выводы трех светодиодов тиристорных оптронов 8,

9,10 причем, каждый светодиод зашунтирован парой стабилизирующих диодов 41-42, 43-44, 45-46.

Кроме того, в блоке управления

7 между выходом второго трехфазного выпрямителя на диодах 27, 28,29 и вход которого подключен к выводам 47,48,49 нагрузки 50 и входом ограничителя напряжения на кремниевых стабилитронах 30 включен второй тиристор 51 с вторым размыкающим контактом кнопки "Стоп" 12 и вторым замыкающим контактом кнопки "Пуск"

13, между катодом тиристора 51 и нулевым проводом сети включен дополнительный резистор 52 для самоудержания тиристора.

Коммутатор работает следующим образом.

В исходном состоянии к входным зажимам А,В,С,О коммутатора подведено трехфазное напряжение четырехпроводной сети переменного тока.

При этом замыкающий контакт кнопки "Пуск" 13 разомкнут, а тиристор 11 в блоке управления 7 выключен, поэтому через управляющие переходы тиристоров 1,2,3 ток не протекает и тиристоры находятся в выключенном состоянии, в цепи нагрузки ток от3 п

сутствует, так как диоды 4,5,6 включены навстречу друг другу.

Напряжение сети, выпрямленное .диодами 4 и 27, 5 и 28, 6 и 29, поступает на вход ограничителя напряжения 30. Переменная составляющая выпрямленного напряжения прикладывается к балластному резистору 31, а оставшаяся постоянная составляющая этого напряжения Е01 выделяется на цепочке стабилитрона 32. Подавляющая часть этого напряжения~Е02 будет приложена к второй цепочке стабилитронов 33. К нагрузочному резистору 34 и входным выводам генератора импульсов 35 подводится разность напряжений, выделяемых на цепочках стабилитронов 32 и 33, Е_п—=

Е01 и Е02. Генератор импульсов вырабатывает непрерывную последовательность, импульсов экспоненциальной формы, частота следования которых, в основном, определяется параметрами конденсатора 37 и резисторов 36 и 38«

В момент, когда конденсатор 37 полностью разряжен, однопереходной транзистор (ОПТ) 39 закрыт, а в генераторе импульсов протекают точки по двум цепям, первая цепь: входной вывод генератора импульсов 30 и резистор 38 - первая и вторая базы ОПТ - резистор 40 - светодиоды тиристорных оптронов 8, 9 и !0, зашунтированные диодами 4 Г-46 - нулевой провод сети; вторая цепь: входной вывод генератора импульсов 30 - резистор 36 - конденсатор 37 - нулевой провод сети.

Величина тока в цепи первой и второй баз ОПТ

1_С__________

Б К₃₄ + К₂ + + К_н

Напряжение, при котором ОПТ открываются

= 1Б(1Ц.+ К„) ,

где Ки К_г - сопротивление первой и второй баз ОПТ;

- суммарное сопротивление цепи нагрузки;

Е_л - напряжение на выходе ограничителя 30 и на входе генератора импульсов 35.

Когда в процессе заряда напряжение на конденсаторе 37 достигнет значения и_ср , транзистор 39 открывав

98685 «

ется и конденсатор разряжается по цепи: левая обкладка конденсатора 37 эмиттер - первая база ОПТ ·. резистор 40 - светодиоды тири5 ! сторных оптронов, зашунтированные диодами 41-46 - правая обкладка конденсатора 37. Затем снова и многократно повторяется процесс заряд-разряд, конденсатора 37.. НеЮ смотря ца протекание через светодиоды 8,9,10 тиристорных оптронов импульсов разрядного тока конденсатора 37, включение силовых тиристо' ров 1,2,3 коммутатора не произойдет ' до тех пор, пока тиристор 11 блока управления 7'заперт. Для включения коммутатора необходимо нажать на кнопку "Пуск” 13. Так как потенциалы фаз сети на входных зажимах А,δ„С .

2₀ коммутатора непрерывно изменяются во времени, рассмотрим процесс коммутации вентилей для момента и)1 = !=~75, когда потенциал фаза А равен нулю, а потенциалы фаз В и С

25 равны друг другу, но противоположны по знаку, причем положительным является потенциал фазы С. В·этом случае в блоке управления 7 протекает ток управления по цепи: зажим фазы

30 С тиристорный оптрон 10 - замыкающий контакт кнопки "Пуск" 13 - резистор 14 - переход управляющий электрод - катод тиристора 11 - размыкающий контакт кнопки"Стоп 12 резистор 16 - разделительный диод

35 19 - пороговый элемент 22 - переход управляющий электрод - катод тиристора 2 - зажим фазы В. Тиристор 11 включается, шунтируя свою цепь управ* ления с замыкающим контактом кноп⁴⁰ ки "Пуск" 13, которая с этого момента может быть отпущена. При нор- ‘ мальной работе коммутатора тиристор 11 остается длительно включенным, так как через него протекает посто⁴⁵ янный ток. Включившись, тиристор 11 обеспечивает запуск тиристора 2, управляющий ток которого после включения отводится в анодную цепь главного тока через диод 25. С этого момента времени через вентйли коммутатора и обмотки потребителя протекает ток по следующей цепи: зажим фазы С - диод 6 - зажимы 49 и 48 потребителя с правой и средней

55 обмотками - тиристор 2 - зажим

фазы В.

Такой режим сохраняется до момента = 30, когда произойдет ком1198685 6

мутация тока цепи управления с тиристорного оптрона 10 на тиристорный оптрон 8 и тока силовой цепи с диода 6 на диод 4, при этом цепь тока нагрузки через вентили 2 и 4 $

и .нагрузки 50 будет следующей: зажим фазы А-диод 4 - выводы 47 и 48 нагрузки с левой и средней обмоткам тиристор 2 - зажим фазы В.

После смены знака потенциала на ю

зажиме фазы С с положительного на отрицательный (ωί? 60 } управляющий импульс смещается в цепь управляющего электрода тиристора 3 по цепи: зажим фазы А - тиристорный 15

оптрон 8 - тиристор. 11 - размыкающий контакт кнопки "Стоп" 12 - резистор 17 - разделительный диод 20 пороговый элемент 23 переход управляющий электрод - катод тиристора 20 3 - зажим фазы С, Запускающий им-; пульс при этом получается достаточной амплитуды и крутизны, обеспечивающей форсированное включение тиристора 3, после чего ток управления 25 отводится в анодную цепь диодом 26.

Таким образом, путем циклических переключений вентилей в определенные моменты времени обеспечивается нормальная работа коммутатора при пита- 30 нии от трехфазного источника четырехпроводной сети переменного тока. Управляющие импульсы, подаваемые на тиристоры различных фаз, смещены во времени один относительно дру- ₃₅ того, на 120°. В любой момент времени потенциал на аноде тиристора 11 положителен, если отсутствует обрыв фазы на участке сети выше тиристорного коммутатора. На обрыве фазы на этом 40 участке сети в анодном напряжении тиристора 11 будут иметь место пропуски длительностью 60 ^б, повторяющиеся в каждом периоде. Таким образом, ток в цепи управления будет прерывистым, поэтому тиристор 11

выключится. Если обрыв фазы произой-; дет на участке сети между коммутатором и нагрузкой, то появятся > пропуски напряжения на выходе гене—' ратора импульсов 35 длительностью 100-120^. Это приведет к выключению генератора импульсов 35 и тиристорных оптронов 8,9,10, а затем вспомогательного тиристора 11 силовых тиристоров 1,2,3.

Рассмотрим случай, когда в выходную цепь второго трехфазного выпрямителя введен ключ, состоящий из второго вспомогательного тиристора 51 и дополнительных, замыкающего и размыкающего, контактов кнопок "Пуск" и "Стоп". Если коммутатор выключен, то будет выключенным также и тиристор 51, в этом случае питание с генератора импульсов 35 будет снято , а тиристорные оптроны 8,9,10 первого трехфазного выпрямителя заперты. При таком выполнении блока управления значительно повышается помехоустойчивость коммутатора, так как в любой момент времени в управляющую цепь тиристоров 1,2,3 включено последовательно по два маломощных тиристора - вспомогательный 11 и один из оптронных 8,9,10, повышается также долговечность некоторых элементов блока управления: ограничителя напряжения 30, генератора импульсов 35 и тиристорных оптронов 8,9,10. Надежность коммутатора, выполненного по такой схеме, будет выше.

Для снижения требований к качеству характеристик оптронных тиристоров 8,9,10 первого трехфазного выпрямителя блока управления 7 последовательно с каждым оптронным тиристором может быть включен дополнительный диод, рассчитанный на обратное напряжение, превышающее амплитуду линейного напряжения сети.

1198685

Claims (3)

1. ТРЕХФАЗНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ КОММУТАТОР, содержащий встречнопараллельно включенные управляемые и неуправляемые вентили по числу фаз и блок управления, включающий в себя первый трехфазный выпрямитель, управляемый ключ и по числу фаз резисторы, разделительные диоды, пороговые элементы, дополнительные диоды, причем выход первого трехфазного выпрямителя через управляемый ключ подключен к первым выводам резисторов, второй вывод каждого резистора через соответствующие разделительный диод и пороговый элемент подключен к управляющему электроду соответствующего управляемого вентиля,

а каждый дополнительный диод включен между анодом разделительного диода и анодом управляемого вентиля соответствующей фазы, отличающ и й с я тем, что, с целью повышения надежности путем введения защиты от обрыва фазы, в него введены второй трехфазный выпрямитель на диодах, кнопки "Пуск” и "Стоп”, ограничитель напряжения, включающий в себя балластный· резистор, погрузочный резистор и две цепочки стабилитронов, генератор импульсов на однопереходном транзисторе, токоограничивающий резистор, три цепочки, каждая из которых состоит из двух последовательно включенных стабилизирующих диодов, причем . управляемый ключ выполнен на тиристоре, а первый трехфазный выпрямитель выполнен на тиристорных оптронах, при этом первый размыкающий контакт кнопки "Стоп" включен между первыми выводами резисторов и управляемым. ключом на тиристоре, между управляющим электродом и анодом которого включен первый замыкающий контакт кнопки "Пуск", вход второго трехфазного выпрямителя соединен _е с выводами для подключения нагрузки, 8 а выход через балластный резистор ограничителя напряжения подключен к общей точке двух цепочек стабилитронов упомянутого ограничителя, анод второй цепочки стабилитронов использован в качестве выхода ограничителя напряжения и подключен к первому выводу погрузочного резистора и входу генератора импульсов, второй вывод погрузочного резистора и анод первой цепочки стабилитронов ограничителя напряжения подключены к нулевому проводу, к выходному выводу генератора импульсов подключены последовательно токоограничивающий резистор и три светодиода тиристорных оптронов, каждый из которых зашунтирован цепочкой из двух последовательно включенных стабилизирующих диодов.

51) -.1198685

2. Коммутатор по π.1, отличающийся тем, что, с целью

повышения помехоустойчивости и долговечности элементов, в него введе1 1

ны дополнительные резистор и тирис -| тор, причем дополнительный тиристор соединен последовательно с вторым размыкающим контактом кнопки "Стоп" и включен между выходом второго трехфазного выпрямителя и входом ограничителя,напряжения, при этом между управляющим Электродом дополнительного тиристора и его анодом включен замыкаюп&А ^контакт кнопки "Пуск", а между катодом дополнительного тиристора и ⁵ нулевым проводом включен дополнительный резистор .

3. Коммутатор по пп.1 и 2, о т личающийся тем, что, с целью упрощения аппаратурной реализации, в него введены диоды ио числу' тиристорных оптронов с обратным напряжением, превышающим амплитуду линейного напряжения сети, причем каждый из диодов подключен последовательно к соответствующему тиристорному оптрону.

1