SU521611A1

SU521611A1 - DC contactor with arcless switching

Info

Publication number: SU521611A1
Application number: SU1950095A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Викторович Могилевский; Анатолий Георгиевич Сосков; Владимир Григорьевич Бенсман
Original assignee: Предприятие П/Я А-7147
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1976-07-15

Description

(54) КОНТАКТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА С БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИЕЙ(54) DC INPUT CONTROLLER WITH INDIRECTLY SWITCHED

(при малом напр жении окисные пленки на поверхности контактов могут не разрушатьс ) и длительного включени тиристора при включенных контактах.(at low voltage, oxide films on the surface of the contacts may not break) and prolonged switching on of the thyristor with contacts on.

При создании сложных кинематических ср зей имеетс больша трудность в получении малых временных интервалов в заданной последовательности работы главных и: вспомогательных контактов, что приводит к увеличенному времени протекани тока чере тиристор. Известный контактор имеет низкую наде ность вследствие применени вспомогательного источника дл зар да коммутирующего конденсатора. В большинстве случаев в эксплуатации питание цепей управлени осуществл етс от напр жени главной цепи, а изолированные вспомогательные источники питани отсутствуют. Напр жение на коммутирующем конденсаторе и Б цепи управлени основного тиристора существует в течение всего времени включенного состо ни контактора, тогд как дл нормальной работы аппарата достаточно иметь напр жение на этих элементах только в момент коммутации. Вследствие этого общий ресурс работы контактора снижаетс . Схема контактора не обеспечивает повторной работы схемы принудительнойкоммут шш в случае, когда по каким-либо причинам основной тиристор не отключаетс с первого раза. Цель предлагаемого изобретени - повышеаие надежности работы бездугового кон тактора посто нного тока и снижение его стоимости и габаритов при обеспечении колебательного зар да коммутирующего конденсатора от напр жени сети. Эта цель достигаетс тем, что контактор дополнительно снабжен реле на герконе, пороговым ключевым элементом с параллель но присоединенным конденсатором временной задержки, вспомогательным тиристором причем вход , порогового элемента через дополнительный ограничительный резистор и контака реле подсоединен к обкладке коммутирующего конденсатора блока принудительной коммутации, а выход порогового ключевого элемента подключен к управл ющему электроду вспомогательного тиристора . С целью упрощени управлени коммутирующим тиристором контактор снабжен элемептом временной задержки с последователь но соединенным диодом, причем катод коммутирующего тиристора подключен к аноду вспоногатолыюго тиристора, а его управл ющий ; локтрод через элемент временной When creating complex kinematics, there is a great difficulty in obtaining small time intervals in a given sequence of operation of the main and auxiliary contacts, which leads to an increased current flow time through the thyristor. The known contactor has low reliability due to the use of an auxiliary source for charging the switching capacitor. In most cases, in operation, the control circuits are powered from the main circuit voltage, and there are no insulated auxiliary power sources. The voltage on the switching capacitor and B of the control circuit of the main thyristor exists for the entire time of the contactor being turned on, then, as for normal operation of the apparatus, it is enough to have the voltage on these elements only at the moment of switching. As a result, the total operating life of the contactor is reduced. The contactor circuit does not ensure the repeated operation of the circuit of the forced switch in the case where, for some reason, the main thyristor is not switched off the first time. The purpose of the present invention is to increase the reliability of operation of an arc-free DC contact and reduce its cost and dimensions while ensuring the oscillatory charge of the switching capacitor from the mains voltage. This goal is achieved by the fact that the contactor is additionally equipped with a relay on a reed switch, a threshold key element with a parallel-connected time delay capacitor, an auxiliary thyristor, the input, a threshold element through an additional limiting resistor and a contact switch connected to the plate of the switching capacitor of the forced switching unit, and the output threshold The key element is connected to the auxiliary thyristor control electrode. In order to simplify control of a switching thyristor, the contactor is equipped with a time delay element with a successively connected diode, with the cathode of the switching thyristor connected to the anode of the thyristor and its control; elbowrod through the temporary element

задержки и диод - к катоду того жетиристора . Дл исключени ложных срабатываний при вибраци х главных контактов контактор снабжен, вторым реле с герконом, включенньм последовательно с главным контактом, причем его контакт через дополнительный резистор подключен параллельно пороговому ключевому элементу.the delays and the diode to the cathode of that zhetiristor. In order to avoid false positives when the main contacts vibrate, the contactor is provided with a second relay with a reed switch connected in series with the main contact, and its contact is connected through an additional resistor in parallel with the threshold key element.

Принципиальна схема предлагаемого контактора посто нного тока с беэдуговой кок мутацией приведена на чертеже, Параллельно главным контактам 1 включен основной тиристор 2, Блок принудительной коммутации основного тиристора состоит из коммутирующих конденсатора 3 и тиристора 4, индуктивности 5 и диода 6 . Зар дна цепь конденсатора 3 , состо ща из вспомогательного тиристора 7 и зар дной индуктивности 8, подключена параллельно нагрузке 9. Параметры индуктивностей 5 и 8 выбраны так, что при включении тиристора 7 обеспечиваетс колебательный зар д конденсатора 3 до примерно двойного найр жени сети за врем пор дка 1 мс, Токова катушка реле 10 с герконом 11 включена последовательно с главными контактами 1 и служит дл управлени тиристором 2 . Блок управлени тиристором 7 состоит из токовой катушки реле 12 , ее г еркона 13, ограничительного резистора 14, конденсатора временной задержки 15 и порогового ключевого элемента 16 . Цепь: элемент временной задержки 17 - диод 18,- служит дл включени тиристора 4 по , окончании колебательного зар да конденсатора 3, Геркон 19 токовой катушки 10, включенный параллельно пороговому ключевому элементу 16, обеспечивает нормальную работу схемы при вибраци х главных контактов 1 при включении контактора. Цепь: диод 2 О - резистор 21,- служит дл разр да конденсатора 15 при включении тиристора 7 . Контактор работает следующим образом. Режим включенного состо ни контактора . Ток нагрузгси протекает по замкнутым контактам 1 и токовой катушке 10. Геркон 11 замкнут, но падение напр жени на контактах 1 и катушке 1О, прикладываемое к переходу управл ющий электрод-катод тиристора 2 , недостаточно дл вклю- . чени последнего. Остальн часть схемы находитс в обесточенном состо нии. Режим отключени . При размыкании контактов 1 напр жени на них растет, достигает уровн включени . тиристора 2 и последний включаетс . Ток из цепи контактов 1 переходит в цепь тиристора 2, а незначительное падение кап- ; р жени на открытом тиристоре 2 обеспечивает практически бездуговое размыкание главных контактов 1. При исчезновении то ка в ueitH контактов 1 герконы 11 и 19 раэ hAbiKaraTCH. . Ток, протекающий по токовой катушке 12 , вызывает вклкление геркона 13. При этом пороговый ключевой элемент 16 чере ограничительный резистор 14, геркон 13, индуктивности 5 и 8 подключаетс к напр жению на нагрузке. Когда напр жение на конденсаторе временной задержки 15 вьфас тает до напр жени порога элемента 16 , последний срабатывает и включает тиристор 7. Через тиристор 7 и индуктивности 5 и 8конденсатор 3 начинает зар жатьс под действием напр жени на нагрузке. Во врем зар да конденсатора 3 конден сатор временной задержки 15 через диод 2О и резистор 2 1 разр жаетс практическ до нул на открытый тиристор 7. При этом напр жение на выходе элемента 16 исчезает . По окончании зар да конденсатора 3 тиристор 7 запираетс , и на нем возникает напр жение ( + на катоде, - на ано де), равное разности напр жений на коммутирующем конденсаторе и на нагрузке. Эт напр жение через диод 18 и элемент временной задержки 17 прикладываетс к переходу управл ющий электрод - катод тиристора 4, и последний включаетс . Некотора задержка во времени между моментами выключени тиристора7 и включени тиристора 4 необходима дл надежного восстановлени запирающихс свойств тиристор 7. Включение тиристора 4 приводит к срабатыванию блока принудительной коммутации тиристора 2 . Этот блок выполнен по схеме импульсной коммутации. Когда ток в цепи тиристора 4 по величине превышает: ток, протекающий до включени тиристора 4 в цепи тиристора 2 , последний запираетс , а разность тока перезар да конденсатора 3и тока нагрузки протекает по цепи диода 6 . При снижении тока перезар да кон; денсатора до величины тока нагрузки цепьЬ диода 6 обеспечиваетс , и геркон 13 размыкаетс . Отключение нагрузки происходит при полном перезар де конденсатора 3, когда ток в тиристоре 4 становитс ниже тока удержани . В случае, если энерги , запасенна в кокмс-псаторе 3 , оказываетс недостаточной дл обеспечени запирани тиристора 2 , ток из цепи токовой катушки 12 не исчезает, и геркон 13 остаетс замкнутым . Это приводит к повторному йкцю чению тиристора 7 описанным выше способом и повторному срабатыванию блока npaisy- дительной коммутации. При этом начальное напр жение на конденсаторе 3 не равно нулю , а соответствует уровню напр №ни на этом конденсаторе к моменту окончани предыдущего этапа работы блока принудительной коммутации {разр дом конденсатора 3 через шунтирующее сопротивление за столь апый промежуток времени можно пренебречь), Спедоватепьно, конденсатор 3 зар жаетс до большего напр жени , чем в первый раз, Таким образом, при каждом последующем зар де конденсатора 3 напр жение на нем нарастает и возможности блока прину- дительной коммутации по выключению тиристора 2 увеличиваютс . Режим вибрации контактов. При вибраци х главных контактов, имеющих место при включении контактора, тиристор 2 включаетс и шунтирует их как и при отключении контактора. Однако кон- денсатор временной задержки 15 за врем отскока контактов еще успевает зар дитьс до напр жени включени порогового ключевого элемента 16 , так как врем зар да конденсатора 15 до напр жени порога элемента 16 соответствующим расчетом параметров цепи делаетс по величине пре- вышаюшим врем максимапьно возможно- го отскока контакт-ов. В св зи с этим вклю чени тиристора 7, зар да коммутирующего конденсатора 3 и срабатывани блока принудительной коммутации не происходит. При последующем замыкании контактов 1 геркон 19, управл емый токовой катушкой 1О, замыкаетс и разр жаетс конденсатор 15. Такое включение геркона 19 исключает накапливание зар да на конденсаторе 15 при вибраци х, а следовательно, и воз можность ложного срабатывани блока принудительной коммутации. Таким образом, предлагаемый контактор посто нного тока с бездуговой коммутацией обладает повышенной надежност11Ю работы благодар тому, что схема контактора обеспечивает повторное запирание основного тиристора в случае его невыключени , во включенном состо нии его схема находитс в обесточенном состо нии, схема контактора не HNieeT ограничений в работе, св занных с продолжитольность о включени , исключены зар д коммутирующей емкости и срабатывание блока принудительной коммутации при отскоке ко)1тактов при их вибра- Кроме того, обеспечение колебател . него зар да коммутнруыиего конденсатора от напр жени сети позвол ет снизить вели чину емкости этого конденсатора и упрости блок у равлек1а коммутирующим тиристором что приводит к уменьшению габаритов и сто имости контактора в целом. Ф о .р м у л обретени . 1. Контактор посто нного тока с бездуговой коммутацией, содержащий основной тиристор, подключенный параллельно главному контакту контактора, блок управлени этим тиристором, блок принудительной коммутации основного тиристора, состо щий из коммутирующего тиристора и коммутируккиег конденсатора, отличающийс тем, что, с делаю повышени надежности работы контактора и снижени его стоимости и габаритов - . три обеспечении колебательного зар да KON мутирующего конденсатора от напр жени сети, он дополнительно снабжен реле на гер коне, пороговым ключевым элементом с параллельно присоединенным конденсатором временной задержки, вспомогательным тирнстором , причем вход порогового ключевого элемента через дополнительный ограничительный резистор и контакт реле подсоединен к обкладке коммутирующего конденсатора блока принудительной коммутации а выход ключевого порогового элементаA schematic diagram of the proposed DC contactor with a battery-less muck is shown in the drawing. Parallel to the main contacts 1, the main thyristor 2 is turned on, the forced switching unit of the main thyristor 4 consists of switching capacitor 3 and thyristor 4, inductance 5 and diode 6. The capacitor 3 charging circuit, consisting of auxiliary thyristor 7 and charging inductance 8, is connected in parallel to the load 9. The inductance parameters 5 and 8 are chosen so that when the thyristor 7 is turned on, the oscillating charge of the capacitor 3 is provided up to approximately double network cure during in the order of 1 ms, the current coil of the 10 s reed switch 11 is connected in series with the main contacts 1 and serves to control the thyristor 2. The thyristor control unit 7 consists of a current coil of a relay 12, its r 13 switch, a limiting resistor 14, a time delay capacitor 15, and a threshold key element 16. Circuit: time delay element 17 - diode 18, - is used to turn on the thyristor 4 at the end of the oscillatory charge of the capacitor 3, the reed switch 19 of the current coil 10 connected in parallel with the threshold key element 16 ensures the normal operation of the circuit when the main contacts 1 vibrate when turned on contactor. Circuit: diode 2 O - resistor 21, - serves to discharge the capacitor 15 when the thyristor is turned on 7. The contactor works as follows. Contactor On Mode. The load current flows through the closed contacts 1 and the current coil 10. The reed switch 11 is closed, but the voltage drop across the contacts 1 and the coil 1O applied to the junction of the control electrode-cathode of the thyristor 2 is not enough for the switch on. chenii last. The rest of the circuit is in a de-energized state. Off mode When the contacts 1 are opened, the voltage on them increases, reaches the on-level. thyristor 2 and the latter is included. The current from the circuit of contacts 1 passes into the circuit of thyristor 2, and a slight drop in the drop; At the open thyristor 2, a nearly arc-free disconnection of the main contacts 1 provides. With the disappearance of current in contacts 1 of the contacts 1, the reed switches 11 and 19 raE hAbiKaraTCH. . The current flowing through the current coil 12 causes the reed switch 13 to turn on. In this case, the threshold key element 16 through the limiting resistor 14, the reed switch 13, the inductance 5 and 8 is connected to the voltage on the load. When the voltage on the capacitor of the time delay 15 presses to the voltage of the threshold of the element 16, the latter triggers and turns on the thyristor 7. Through the thyristor 7 and inductance 5 and 8, the capacitor 3 begins to charge under the action of the voltage on the load. During the charging of the capacitor 3, the time delay capacitor 15 through the diode 2O and the resistor 2 1 is discharged almost to zero on the open thyristor 7. At the same time, the output voltage of the element 16 disappears. At the end of the charge of the capacitor 3, the thyristor 7 is locked, and a voltage appears on it (+ on the cathode, on the anode), equal to the difference in voltage across the switching capacitor and on the load. This voltage is applied through the diode 18 and the time delay element 17 to the control electrode-cathode transition of the thyristor 4, and the latter is switched on. Some delay in time between the time of turning off the thyristor 7 and turning on the thyristor 4 is necessary for reliable restoration of the locking properties of the thyristor 7. Turning on the thyristor 4 triggers the operation of the forced switching unit of the thyristor 2. This unit is designed for pulse switching. When the current in the thyristor 4 circuit exceeds in magnitude: the current flowing before the thyristor 4 is turned on in the thyristor 2 circuit, the latter is closed, and the difference between the overcharging current of the capacitor 3 and the load current flows through the diode 6 circuit. By reducing the current recharge yes con; the sensor to the magnitude of the load current of the diode circuit 6 is provided, and the reed switch 13 is opened. The load is disconnected at full recharge of capacitor 3, when the current in thyristor 4 becomes lower than the holding current. In the event that the energy stored in the coke-changer 3 is insufficient to provide the lock-up of the thyristor 2, the current from the circuit of the current coil 12 does not disappear and the reed switch 13 remains closed. This leads to the re-activation of the thyristor 7 in the manner described above and the re-operation of the npaisy-switching unit. In this case, the initial voltage on the capacitor 3 is not equal to zero, but corresponds to the level of voltage Nr on this capacitor by the end of the previous stage of operation of the forced switching unit (discharge of capacitor 3 through shunt resistance can be neglected for such a short period of time), Spedovato, capacitor 3 is charged to a higher voltage than the first time. Thus, with each subsequent charge of the capacitor 3, the voltage on it increases and the ability of the forced switching unit to turn off the scale History 2 increases. Contact vibration mode. When the main contacts vibrate when the contactor is turned on, the thyristor 2 turns on and shunts them just like when the contactor is turned off. However, the time delay capacitor 15 during the contact bounce time still has time to charge before the turn-on voltage of the threshold key element 16, since the charge time of the capacitor 15 before the threshold voltage of the element 16 by calculating the parameters of the circuit is maximally possible - th bounce of contact. In this connection, the switching on of the thyristor 7, the charging of the switching capacitor 3 and the operation of the forced switching unit do not occur. Upon the subsequent closure of the contacts 1, the reed switch 19, controlled by the current coil 1O, closes and discharges the capacitor 15. Such switching on the reed switch 19 eliminates the accumulation of charge on the capacitor 15 during vibrations and, consequently, the possibility of false triggering of the forced switching unit. Thus, the proposed DC contactor with arc-free commutation has increased reliability due to the fact that the contactor circuit provides relocking of the main thyristor if it is not turned off, its circuit is in the de-energized state in the de-energized state; associated with the duration of the inclusion, eliminated the charge of the switching capacitance and the operation of the forced switching unit when the bounce ko) 1-touch when they vibrate. In addition, oscillation It charges the commutator capacitor from the mains voltage and reduces the capacitance of this capacitor and the simplicity of the unit at the switching thyristor, which leads to a reduction in the size and cost of the contactor as a whole. F o .rm at l. 1. A direct current contactor with arcless switching, containing a main thyristor connected in parallel to the main contact of the contactor, a control unit for this thyristor, a forced switching unit for the main thyristor consisting of a switching thyristor and a capacitor switching, characterized in that, I make the reliability increase contactor and reduce its cost and size. three providing an oscillating charge KON of a mutating capacitor from the mains voltage; the capacitor of the forced switching unit and the output of the key threshold element

+ +

4.four.

-4-four

ШSh

4ZD34ZD3

Hh подключен к управл оощему электроду вспомогательного тиристора. 2. Контактор поп. 1, отличающийс тем, что, с целью упрощени управлени коммутирующим тиристором, он снабжен элементом временной задержки с последовательно соединенным диодом, причем катод , коммутирующего.; тиристора подключен к аноду вспомогательного тиристора, а его управл аощий электрод через элемент временной задержки и диод - к катоду того же тиристора. 3. Контактор поп. 1, отличающийс тем, что, с целью исключени ложных срабатываний при вибраци х главных контактов, он снабжен вторым реле с герконом, включенным последовательно с главным контактом , причем его контакт дополни- : тельный резистор подключен параллельно пЬроговому ключевому элементу. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе: 1.Патент Франции 1432592, кп. Н 01 Н, 1965. 2.Патент Великобритании № 1О48997, кл. Н 23, 1966. 3.Патент США № 3330992, кл. 31711 , 1966. 4.Контактор серии Н, фирмы СЕМ, Франци , Каталог,ContacteiuS Spetlano 1966, стр. 109 (гфототип).:Hh is connected to an auxiliary thyristor control electrode. 2. Contactor pop. 1, characterized in that, in order to simplify control of the switching thyristor, it is equipped with a time delay element with a series-connected diode, the cathode switching. the thyristor is connected to the anode of the auxiliary thyristor, and its control electrode through the time delay element and the diode to the cathode of the same thyristor. 3. Contactor pop. 1, characterized in that, in order to eliminate false alarms during the vibrations of the main contacts, it is provided with a second relay with a reed switch connected in series with the main contact, and its contact is connected to an additional resistor in parallel with the threshold key element. Sources of information taken into account in the examination: 1.Patent of France 1432592, ce. H 01 H, 1965. 2. Patent of Great Britain No. 148487, cl. H 23, 1966. 3. US Patent No. 3330992, cl. 31711, 1966. 4.Contactor H series, CEM company, France, Catalog, ContacteiuS Spetlano 1966, p. 109 (type) .:

V7V7

Ж/W /

//

II