UA30660U

UA30660U - Hybrid switching device of alternating current

Info

Publication number: UA30660U
Application number: UAU200710952U
Authority: UA
Inventors: Анатолий Георгиевич Сосков; Наталия Олеговна Рак; Оксана Юрьевна Полищук
Original assignee: Харьковская Национальная Академия Городского Хозяйства
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2008-03-11

Abstract

Hybrid switching device of alternating current relates to electrical engineering, namely to low voltage electric apparatus. Using this apparatus shall provide arcless commutation of circuit, both at its switch or switch off, absence of zone of eventual commutation with arc, power supply to the control circuit only at current flow through main contacts, it shall allow size and mass, and labor intensity of commutation apparatus due to avoiding the use of current transformer, to simplify the control circuit and to increase reliability of the apparatus.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до електротехніки, зокрема до низьковольтних електричних апаратів. 2 Гібридні комутаційні апарати поєднують позитивні якості як контактних апаратів (малі втрати потужності у ввімкненому стані), так і безконтактних (бездугова комутація кола). В цих апаратах паралельно головним контактам підімкнено силовий безконтактний ключ, який забезпечує бездугову комутацію контактів, що розмикаються. У включеному стані апарата безконтактний керований ключ зашунтований головними контактами.The useful model refers to electrical engineering, in particular to low-voltage electrical devices. 2 Hybrid switching devices combine the positive qualities of both contact devices (small power losses in the switched-on state) and non-contact devices (arc-free circuit switching). In these devices, a power contactless key is connected parallel to the main contacts, which provides arc-free switching of the contacts that open. When the device is turned on, the contactless controlled key is bypassed by the main contacts.

Відомий гібридний комутаційний апарат керування (контактор), що здійснює бездугову комутацію змінного 70 струму, який містить головні контакти, трансформатор струму з двома вторинними півобмотками, силовий безконтактний ключ, підключений паралельно головним контактам, який містить два керованих безконтактних елемента (тиристори), підімкнених у прямому та зворотному напрямках відносно один до одного. Від вторинних обмоток трансформатора струму надходить сигнал на керуючі електроди керованих безконтактних елементів (Сосков А. Г., Соскова И. А. Полупроводниковье аппарать!: коммутация, управление, защита. - К.: Каравелла, 72 2005. - ЗАА с, с. 40).A known hybrid control switching device (contactor) performing arcless switching of 70 AC current, which contains main contacts, a current transformer with two secondary half-windings, a power contactless switch connected in parallel to the main contacts, which contains two controlled contactless elements (thyristors) connected in forward and reverse directions relative to each other. From the secondary windings of the current transformer, a signal is sent to the control electrodes of the controlled non-contact elements (Soskov A.G., Soskova I.A. Semiconductor apparatus!: switching, control, protection. - K.: Karavella, 72 2005. - ZAA p., p. 40).

Цей контактор має достатньо широку зону існування дугового розряду при комутації (він виникає, коли струм вторинної обмотки трансформатора струму менший за струм вмикання силового безконтактного ключа), у цьому контакторі не має захисту силового безконтактного ключа від протікання наскрізних струмів короткого замикання при електродинамічному відкиданні контактів, через наявність трансформатора струму контактор має значні масу та габарити і підвищену трудомісткість виготовлення.This contactor has a sufficiently wide zone of existence of an arc discharge during commutation (it occurs when the current of the secondary winding of the current transformer is less than the switching current of the power contactless switch), in this contactor there is no protection of the power contactless switch against the flow of through short-circuit currents during electrodynamic rejection of contacts, due to the presence of a current transformer, the contactor has significant mass and dimensions and increased manufacturing complexity.

Також відомий гібридний комутаційний апарат (контактор) для бездугової комутації, кожний полюс якого містить головні контакти, силовий безконтактний ключ, що складається з двох зустрічно-паралельно включених тиристорів або одного симістора, трансформатора струму з магнітопроводом, первинна обмотка якого з'єднана послідовно з головними контактами, а силовий безконтактний ключ підімкнений паралельно головним контактам; 22 кожна вторинна обмотка підімкнена через випрямляч до керуючого кола силового безконтактного ключа, що - шунтує послідовне коло: головні контакти - трансформатор струму; з метою захисту керованих безконтактних елементів при короткому замиканні у головному колі у коло керування кожним керованим безконтактним елементом введено послідовне коло, що складається з джерела запираючої напруги порогового елемента та малопотужного тиристорного ключа, що керується датчиками струму і швидкості зростання струму у колі о 30 головних контактів (Авторское свидетельство СССР Мо335728, кл. Н 01 Н 9/30, Б.И. Мо13, 1969). «оAlso known is a hybrid switching device (contactor) for arc-free switching, each pole of which contains main contacts, a power contactless switch consisting of two thyristors connected in opposite parallel or one triac, a current transformer with a magnet wire, the primary winding of which is connected in series with the main contacts, and the power contactless key is connected parallel to the main contacts; 22, each secondary winding is connected through a rectifier to the control circuit of a power contactless key, which - shunts a series circuit: the main contacts are a current transformer; in order to protect the controlled non-contact elements in the event of a short circuit in the main circuit, a series circuit is introduced into the control circuit of each controlled non-contact element, consisting of a source of blocking voltage of the threshold element and a low-power thyristor switch, which is controlled by current sensors and the rate of current growth in the circuit by 30 main contacts (Author's certificate of the USSR Mo335728, class H 01 H 9/30, B.I. Mo13, 1969). "at

Цей контактор має захист при протіканні наскрізних струмів короткого замикання, інші недоліки залишились і усугубились суттєвим ускладненням схеми керування. соThis contactor has protection against the flow of through short-circuit currents, other shortcomings remained and were aggravated by the significant complication of the control scheme. co

Найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого є обраний як прототип гібридний комутаційний о апарат (контактор) змінного струму, кожний полюс якого містить головні контакти, силовий безконтактний ключ, 35 Що складається з двох керованих безконтактних елементів, підімкнених у прямому та зворотному напрямках с відносно один до одного, трансформатор струму з магнітопроводом, випрямляч та малопотужний безконтактний ключ, малопотужний транзисторний ключ, від якого Через випрямляч з ємнісним фільтром приєднаний до вторинної обмотки трансформатора струму, а між його вхідними електродами підключений малопотужний « безконтактний ключ, причому його керуючий електрод через стабілітрон приєднаний до виходу випрямляча, до 40 якого підключений змінний резистор, вихідні ж електроди цього малопотужного транзисторного ключа через о, с обмежуючий резистор та запобіжник підімкнені між анодною та катодною групою діодів додатково введеного з» випрямного моста, при цьому кожний з катодів діодів анодної групи приєднаний до керуючих електродів силового безконтактного ключа, а кожен з анодів катодної групи приєднаний до його протилежних вихідних електродів (Патент на корисну модель Мо22023, Н 01 Н 9/30, Н 01 Н 9/54, Бюл. Мо4, 2007). 45 Цей контактор має захист при протіканні наскрізних струмів короткого замикання, однак велика кількість со витків вторинної обмотки трансформатора струму, яка при великих номінальних струмах апарату (більше 160А) о становить десятки тисяч, що обмежує зверху зону номінальних струмів, при яких є доцільним використання даного апарату, додатково підвищує трудомісткість виготовлення та знижує надійність апарату, він також має (22 зону існування дугового розряду при комутації. б 20 В основу корисної моделі поставлено завдання удосконалення гібридного комутаційного апарату змінного струму, в якому введення нових конструктивних елементів та зв'язків дозволило б забезпечити бездугову с комутацію кола як при включенні апарату, так і при його вимиканні, забезпечити відсутність зони можливої комутації з дугою, подачу живлення на схему керування тільки при протіканні струму через головні контакти, знизити габарити та масу, а також знизити трудомісткість виготовлення комутаційного апарату завдяки уникненню використання трансформатора струму, спростити схему керування та підвищити надійність апарату. с Поставлене завдання обумовлене тим, що у відомих гібридних комутаційних апаратах змінного струму, які містять силовий безконтактний ключ, підключений паралельно головним контактам, при короткому замиканні у мережі в момент електродинамічного відкидання головних контактів по керованим безконтактним елементам протікає дуже великий струм, який викликає їх порушення, або він усувається за рахунок складного схемного 60 рішення та підвищеної витрати міді в обмотках трансформатора струму, також існує достатньо широка зона існування дугового розряду при комутації.The closest in terms of technical essence to the proposed one is the hybrid alternating current switching device (contactor) selected as a prototype, each pole of which contains main contacts, a power contactless key, 35 Consisting of two controlled contactless elements connected in the forward and reverse directions with respect to one to one, a current transformer with a magnetic lead, a rectifier and a low-power contactless key, a low-power transistor key, from which Through a rectifier with a capacitive filter is connected to the secondary winding of the current transformer, and a low-power contactless key is connected between its input electrodes, and its control electrode is connected through a zener diode to the output of the rectifier, to which a variable resistor is connected 40, the output electrodes of this low-power transistor switch are connected through a limiting resistor and a fuse between the anode and cathode groups of diodes of the additional rectifier bridge introduced from the rectifier bridge, while each of the cathodes of the diodes of the anode group is connected to the control electrodes of the power contactless key, and each of the anodes of the cathode group is connected to its opposite output electrodes (Patent for a utility model Mo22023, H 01 H 9/30, H 01 H 9/54, Bull. Mo4, 2007). 45 This contactor has protection against the flow of through short-circuit currents, but the large number of turns of the secondary winding of the current transformer, which at high nominal currents of the device (more than 160A) amounts to tens of thousands, which limits the zone of nominal currents at which it is appropriate to use this contactor of the device, additionally increases the labor intensity of manufacturing and reduces the reliability of the device, it also has (22) the zone of existence of an arc discharge during switching. to ensure arc-free switching of the circuit both when the device is turned on and when it is turned off, to ensure the absence of a zone of possible switching with an arc, to supply power to the control circuit only when current flows through the main contacts, to reduce dimensions and weight, as well as to reduce the complexity of manufacturing the switching device due toavoiding the use of a current transformer, simplifying the control scheme and increasing the reliability of the device. c The task is due to the fact that in known hybrid alternating current switching devices, which contain a power contactless key connected in parallel to the main contacts, in the event of a short circuit in the network at the moment of electrodynamic rejection of the main contacts, a very large current flows through the controlled contactless elements, which causes their violation , or it is eliminated due to a complex schematic 60 solution and increased consumption of copper in the windings of the current transformer, there is also a sufficiently wide zone of arc discharge during switching.

Поставлене завдання вирішується тим, що у гібридний апарат змінного струму, який містить у кожному полюсі головні контакти, паралельно яким підімкнений силовий безконтактний ключ, що складається з двох керованих безконтактних елементів, підімкнених в прямому та зворотному напрямках відносно один до одного, а бо також спільні для нього елементи: мостовий випрямляч з ємнісним фільтром, малопотужний транзисторний ключ та малопотужний безконтактний ключ, підімкнений паралельно входу малопотужного транзисторного ключа, згідно з корисною моделлю у кожний його полюс введений магніторезистивний датчик струму, підковоподібний магнітопровід якого охоплює струмопровід головного кола апарату на відрізку, розташованому між головними Юонтактами і точкою під'єднання силового безконтактного ключа, а у повітряний зазор магнітопроводу введений магніторезистор, вихідні же клеми апарату через обмежуючі конденсатори підімкнені до входу мостового випрямляча, а паралельно виходу випрямляча підімкнений стабілітрон, також паралельно виходу випрямляча підімкнені Через обмежуючі резистори вищезазначені магніторезистори, при цьому виходи кожного магніторезистивного датчика струму через розділяючі діоди і обмежуючий резистор підімкнені до вхідного кола /о малопотужного транзисторного ключа, у вихідне коло якого послідовно підімкнені вхідні кола додатково введених оптронних симісторів у кількості, що дорівнює числу полюсів апарату, а їх вихідні кола підімкнені через резистор між керованими електродами кожного з силових безконтактних ключів, вхід же малопотужного безконтактного ключа підімкнений через стабілітрон до спільної точки з'єднання розділяючих діодів.The task is solved by the fact that the hybrid alternating current apparatus, which contains main contacts in each pole, connected in parallel with a power contactless switch, consisting of two controllable contactless elements, connected in the forward and reverse directions relative to each other, and because they are also common for it, the elements are: a bridge rectifier with a capacitive filter, a low-power transistor key and a low-power non-contact key, connected in parallel with the input of the low-power transistor key, according to a useful model, a magnetoresistive current sensor is inserted into each of its poles, the horseshoe-shaped magnetic conductor of which covers the current conductor of the main circuit of the device on a segment located between the main contact points and the connection point of the power contactless key, and a magnetoresistor is inserted into the air gap of the magnetic circuit, while the output terminals of the device are connected to the input of the bridge rectifier through limiting capacitors, and a stable one is connected parallel to the output of the rectifier itron, also in parallel with the output of the rectifier, the above-mentioned magnetoresistors are connected through the limiting resistors, while the outputs of each magnetoresistive current sensor are connected through separating diodes and a limiting resistor to the input circuit /o of a low-power transistor switch, to the output circuit of which the input circuits of additionally introduced optoelectronic triacs are connected in series , which is equal to the number of poles of the device, and their output circuits are connected through a resistor between the controlled electrodes of each of the power contactless keys, while the input of a low-power contactless key is connected through a zener diode to the common connection point of the separating diodes.

Замість оптронних симісторів можуть бути застосовані магнітокеровані контакти (геркони) керуючі котушки /5 яких увімкнені у вихідне коло малопотужного транзисторного ключа, а безпосередньо контакти відімкнені через резистор між керованими електродами кожного з силових безконтактних ключів.Instead of optocoupler triacs, magnetically controlled contacts (reed switches) can be used, the control coils /5 of which are turned on in the output circuit of a low-power transistor key, and the contacts are directly disconnected through a resistor between the controlled electrodes of each of the power contactless keys.

Пропонований апарат відрізняється від прототипу тим, що у якості датчику струму використано магніторезистивний датчик струму, також на відміну від прототипу у пропонованому апараті є спільні для всіх полюсів конструктивні вузли, що забезпечує зниження трудомісткості виготовлення апарату, його маси та 2о габаритів, вартості, також у пропонованому апараті завдяки введенню нових елементів забезпечується відсутність зони комутації з дугою при розмиканні головних контактів, а внаслідок цього підвищення надійності роботи пристрою при зменшеннях ціни та габаритів.The proposed device differs from the prototype in that a magnetoresistive current sensor is used as a current sensor, and also, unlike the prototype, the proposed device has structural nodes common to all poles, which ensures a reduction in the complexity of manufacturing the device, its weight and dimensions, cost, and also in the proposed device, thanks to the introduction of new elements, ensures the absence of a commutation zone with an arc when the main contacts are opened, and as a result, the reliability of the device is increased while the price and dimensions are reduced.

Сутність винаходу полягає в тому, що введення магніторезистивного датчика струму дозволяє суттєво зменшити габарити комутаційного апарату, спростити схему керування силовим безконтактним ключем іThe essence of the invention is that the introduction of a magnetoresistive current sensor allows you to significantly reduce the dimensions of the switching device, simplify the control scheme of the power contactless key and

Підвищити надійність роботи, забезпечення живлення схеми керування силовим безконтактним ключем через обмежуючі конденсатори суттєво знижує витрати активної потужності у цій схемі, тобто вирішується поставлене - завдання.To increase the reliability of operation, providing power to the control circuit of the power contactless key through limiting capacitors significantly reduces the consumption of active power in this circuit, that is, the task is solved.

На Фіг. 1 показаний гібридний комутаційний апарат змінного струму, виконаний з використанням оптронних симісторів, на Фіг. 2 показані осцилограми напруг на виході датчиків струму, на Фіг. З показаний гібридний о зо комутаційний апарат змінного струму, виконаний з використанням магнітокерованих контактів (герконів).In Fig. 1 shows a hybrid alternating current switching device made using optoelectronic triacs, in Fig. 2 shows oscillograms of voltages at the output of current sensors, in Fig. A hybrid alternating current switching device made using magnetically controlled contacts (reed switches) is shown.

Цей комутаційний апарат містить у кожному полюсі головні контакти 1, паралельно яким підімкнений силовий ре) безконтактний ключ 2, що складається з двох безконтактних керованих елементів, підімкнених в прямому та «с зворотному напрямках відносно один до одного, мостовий випрямляч З з ємнісним фільтром, малопотужний транзисторний ключ 4 та малопотужний безконтактний ключ 5, підімкнений паралельно входу малопотужного /с2 з5 транзисторного ключа 4, у кожному полюсі введений магніторезистивний датчик струму 6, підковоподібний с магнітопровід якого охоплює струмопровід головного кола апарату на відрізку, розташованому між головними контактами 1 і точкою під'єднання силового безконтактного ключа 2, а у повітряний зазор магнітопроводу введений магніторезистор 7, вихідні же клеми апарату через обмежуючі конденсатори 8 підімкнені до входу випрямляча 3, а паралельно виходу випрямляча З підімкнений стабілітрон 9, також паралельно виходу цього « Випрямляча З підімкнені через обмежуючі резистори 10 вищезазначені магніторезистори, при цьому виходи з с кожного магніторезистивного датчика струму 6 через розділяючі діоди 11 і обмежуючий резистор 12 підімкнені до вхідного кола малопотужного транзисторного ключа 4, у вихідне коло якого послідовно підімкнені вхідні кола з додатково введених оптронних симісторів 13 у кількості, що дорівнює числу полюсів апарату, а їх вихідні кола підімкнені через резистор 14 між керованими електродами кожного з силових безконтактних ключів 2, вхід же малопотужного безконтактного ключа 5 підімкнений через стабілітрон 15 до спільної точки з'єднання розділяючих с діодів 11.This switching device contains in each pole the main contacts 1, which are connected in parallel with the power re) contactless switch 2, consisting of two contactless controlled elements, connected in the forward and reverse directions relative to each other, a bridge rectifier C with a capacitive filter, low-power transistor key 4 and a low-power contactless key 5, connected in parallel to the input of a low-power /c2 z5 transistor key 4, in each pole a magnetoresistive current sensor 6 is inserted, the horseshoe-shaped magnetic conductor of which covers the current conductor of the main circuit of the device on the segment located between the main contacts 1 and the point of connection of the power contactless key 2, and a magnetoresistor 7 is inserted into the air gap of the magnetic circuit, while the output terminals of the device are connected to the input of the rectifier 3 through limiting capacitors 8, and a zener diode 9 is connected in parallel to the output of the rectifier Z, and also in parallel to the output of this "rectifier Z, they are connected through limiting resistors 10 above-mentioned magnetoresistors, while the outputs from c of each magnetoresistive current sensor 6 are connected through separating diodes 11 and limiting resistor 12 to the input circuit of the low-power transistor switch 4, the output circuit of which is connected in series to the input circuits from the additionally introduced optoelectronic triacs 13 in a quantity equal to the number poles of the device, and their output circuits are connected through the resistor 14 between the controlled electrodes of each of the power contactless keys 2, while the input of the low-power contactless key 5 is connected through the zener diode 15 to the common connection point of the separating diodes 11.

На приведеному рисунку в якості безконтактних керованих елементів застосовуються тиристори, а в якості о малопотужного безконтактного ключа - малопотужний транзистор. Причому елементи апарату 1 та 2 утворюють о головне силове коло апарату, а елементи 3-15 - схему керування силовим безконтактним ключем.In the given figure, thyristors are used as contactless controlled elements, and a low-power transistor is used as a low-power contactless key. Moreover, device elements 1 and 2 form the main power circuit of the device, and elements 3-15 - the control circuit of the power contactless key.

У відключеному стані апарату головні контакти 1 розімкнені, на схему керування силовим безконтактним (22) ключем живлення не подається. Силовий безконтактний ключ у цей час знаходиться під впливом фазної напруги з мережі.In the disconnected state of the device, the main contacts 1 are open, the power contactless (22) key control circuit is not supplied with power. The power contactless key is currently under the influence of the phase voltage from the network.

При включенні апарату при замиканні головних контактів 1 напруга живлення подається на схему керування через обмежуючі конденсатори 8, чим забезпечується живлення схеми керування силовим безконтактним дв Ключем 2, причому наявність обмежуючих конденсаторів 8 забезпечує низький рівень споживаної активної потужності, що споживається схемою керування. При виникненні струму у головному колі в зазорі с підковоподібного магнітопровода виникає магнітний потік, що призводить до зростання опору магніторезистора 7. Напруги на кожному з магніторезисторів у найбільш розповсюдженому (триполюсному) виконанні апарату будуть зсунуті на кут 2л/з3 за фазою, тому форма напруги між точками а і д Ід) буде мати вигляд, як 60 показано на Фіг. 7. Цієї напруги достатньо для включення малопотужного транзисторного ключа 4, навіть при струмах суттєво нижчих за номінальний струм апарату, у зв'язку з різкою залежністю опору магніторезистора від магнітної індукції поля. Причому опір магніторезистора обирають таким, що при протіканні струмів, за яких має місце електродинамічне відкидання контактів, величина напруги Мад (осцилограма 1 на Фіг. 2) перевищує поріг 65 спрацьовування малопотужного безконтактного ключа 5, що шунтує вхід малопотужного транзисторного ключа 4,When the device is turned on when the main contacts 1 are closed, the power supply voltage is supplied to the control circuit through limiting capacitors 8, which provides power to the control circuit of the power contactless key 2, and the presence of limiting capacitors 8 ensures a low level of active power consumed by the control circuit. When a current occurs in the main circuit in the gap s of the horseshoe-shaped magnetic conductor, a magnetic flux arises, which leads to an increase in the resistance of the magnetoresistor 7. The voltages on each of the magnetoresistors in the most common (three-pole) version of the device will be shifted by an angle of 2l/z3 in phase, therefore the form of the voltage between points a and d Id) will look like 60 is shown in Fig. 7. This voltage is sufficient to turn on the low-power transistor switch 4, even at currents significantly lower than the nominal current of the device, due to the sharp dependence of the resistance of the magnetoresistor on the magnetic induction of the field. Moreover, the resistance of the magnetoresistor is chosen in such a way that during the flow of currents that cause electrodynamic rejection of contacts, the magnitude of the voltage Mad (oscillogram 1 in Fig. 2) exceeds the threshold 65 of the activation of the low-power contactless key 5, which shunts the input of the low-power transistor key 4,

а при комутації неаварійних робочих струмів напруги Цд (осцилограма 2 на фіг. 2) завжди достатньо для включення малопотужного транзисторного ключа 4, причому струм у його колі є достатнім для створення необхідного струму керування оптронними симісторами 12. Оскільки падіння напруги на замкнених головних 2 контактах у режимі робочих струмів не перевищує 0,58, то його буде недостатньо для включення силового безконтактного ключа 2 навіть при наявності достатнього за величиною струму керування у вхідному колі оптронних симісторів 13.and when switching non-emergency operating currents, the voltage Tsd (oscillogram 2 in Fig. 2) is always sufficient to turn on the low-power transistor switch 4, and the current in its circuit is sufficient to create the necessary current for controlling the optoelectronic triacs 12. Since the voltage drop on the closed main 2 contacts in mode of operating currents does not exceed 0.58, then it will not be enough to turn on the power contactless key 2 even if there is a control current of sufficient magnitude in the input circuit of the optocoupler triacs 13.

При відключенні апарату при розмиканні головних контактів 1 відбувається різке зростання падіння напруги на них, під дією якого через резистор 14 і оптронний симістор 13 відбувається включення тиристора силового 70 безконтактного ключа 2, провідність якого відповідає напрямку струму у колі головних контактів 1. Струм з кола головних контактів 1 та магніторезистивного датчика струму 6 переходить у коло силового безконтактного ключа 2. При повному перетіканні струму з кола головних контактів 1 напруга на виході датчика струму 6 знижується нижче порогу спрацьовування малопотужного транзисторного ключа 4 (осцилограма З на Фіг. 2) і схема керування силовим безконтактним ключем знеструмлюється. 19 Максимальне пряме падіння напруги на відкритому силовому безконтактному ключі 2 не більше 1,5-2,08, що є недостатнім для виникнення дуги на головних контактах 1. Слід зазначити, що в момент переходу струму з кола головних контактів через наявність індуктивності у контурі комутації (головні контакти разом з силовим безконтактним ключем) виникає коротка дуга, однак цей процес через мале значення вказаної індуктивності протікає кілька десятків мікросекунд і тому не завдає суттєвого впливу на комутаційну зносостійкість головних контактів. Повне відключення комутуємого кола відбувається при переході через нуль струму в тиристорі силового безконтактного ключа 2. При цьому також переривається подача живлення через обмежуючі конденсатори 8 на схему керування силовим безконтактним ключем 2.When the device is turned off, when the main contacts 1 are opened, there is a sharp increase in the voltage drop across them, under the action of which the power thyristor 70 of the contactless key 2, whose conductivity corresponds to the direction of the current in the circuit of the main contacts 1, is switched on through the resistor 14 and the optocoupler triac 13. The current from the circuit of the main contacts contacts 1 and the magnetoresistive current sensor 6 passes into the circuit of the power contactless switch 2. When the current flows from the circuit of the main contacts 1 completely, the voltage at the output of the current sensor 6 drops below the threshold of operation of the low-power transistor switch 4 (oscillogram C in Fig. 2) and the control scheme of the power is de-energized by a contactless key. 19 The maximum direct voltage drop on the open power contactless switch 2 is no more than 1.5-2.08, which is insufficient for the occurrence of an arc on the main contacts 1. It should be noted that at the moment of the current transition from the circuit of the main contacts due to the presence of inductance in the switching circuit (main contacts together with a power contactless key) a short arc occurs, but this process takes several tens of microseconds due to the small value of the specified inductance and therefore does not significantly affect the switching wear resistance of the main contacts. The switching circuit is completely switched off when the current in the thyristor of the power contactless key 2 passes through zero. At the same time, the power supply through the limiting capacitors 8 to the control circuit of the power contactless key 2 is also interrupted.

Силовий безконтактний ключ 2 шунтує головні контакти 1 не тільки при їх розмиканні, але й при вібраціях у момент вмикання апарату.The power contactless key 2 shunts the main contacts 1 not only when they are opened, but also during vibrations when the device is turned on.

При протіканні наскрізних струмів короткого замикання, коли є можливим електродинамічне відкидання в контактів, величина напруги Цад вже стає достатньою для пробою стабілітрона 15, що вмикає малопотужний безконтактний ключ 5, через що малопотужний транзисторний ключ 4 вимикається (він шунтується малопотужним безконтактним ключем 5 за входом) і силовий безконтактний ключ 2 не вмикається, тобто не «З зазнає порушень у разі протіканні наскрізних струмів короткого замикання, що перевищують рівень припустимих короткочасних струмів керованих безконтактних елементів цього ключа. і-йWith the flow of through short-circuit currents, when electrodynamic rejection in the contacts is possible, the voltage Tsad already becomes sufficient for the breakdown of the zener diode 15, which turns on the low-power non-contact switch 5, due to which the low-power transistor switch 4 is turned off (it is shunted by the low-power non-contact switch 5 at the input) and the power contactless key 2 does not turn on, i.e. it does not “C is damaged in the event of through-circuit short-circuit currents exceeding the level of permissible short-term currents of the controlled contactless elements of this key. i-th

З метою зниження вартості пропонованого комутаційного апарату пропонується замість оптронних симісторів. «о 13 застосовувати магнітокеровані контакти (геркони), керуючі котушки яких включені у вихідне коло малопотужного транзисторного ключа 4, а безпосередньо контакти включені через резистор 13 між керуючими о електродами кожного з силових безконтактних ключів 2 (Фіг. 3). Працює апарат аналогічно апарату, наведеному «З на Фіг. 1. Магнітокеровані контакти в пропонованому апараті розмикають коло керування силовим безконтактним ключем 2 у момент, коли коло головних контактів 1 шунтоване цим ключем, тобто при напрузі, як це вже вказувалось, не більше 1,5-2,08. Вмикаються ці контакти ще при меншому значенні напруги, що визначається падінням напруги на замкнених головних контактах 1. Такий полегшений режим бездугової комутації герконів у « даному апараті дозволяє наблизити рівень їх комутаційної зносостійкості до рівня механічної, яка у сучасних шщ с герконів перевищує десятки мільйонів циклів. Звісно за швидкодією та ударостійкістю цей апарат поступається ц апарату, наведеному на Фіг. 1. Однак, у більшості областей застосування гібридних апаратів ці недоліки не є "» визначальними.In order to reduce the cost of the proposed switching device, optocoupler triacs are offered instead. "o 13 use magnetically controlled contacts (reed switches), the control coils of which are included in the output circuit of the low-power transistor key 4, and the contacts are directly included through the resistor 13 between the control electrodes of each of the power contactless keys 2 (Fig. 3). The device works similarly to the device shown "Z in Fig. 1. The magneto-controlled contacts in the proposed device open the control circuit of the power contactless key 2 at the moment when the circuit of the main contacts 1 is shunted by this key, that is, at a voltage, as already indicated, no more than 1.5-2.08. These contacts are turned on even at a lower value of the voltage, which is determined by the voltage drop on the closed main contacts 1. Such a simplified mode of arc-free switching of reed switches in this device allows you to approach the level of their switching wear resistance to the level of mechanical resistance, which in modern shsh s reed switches exceeds tens of millions of cycles. Of course, in terms of speed and impact resistance, this device is inferior to the device shown in Fig. 1. However, in most areas of application of hybrid devices, these disadvantages are not "» decisive.

Пропонований гібридний комутаційний апарат змінного струму має підвищений термін служби та підвищену надійність роботи при зменшених габаритах та вартості за рахунок того, що у відключеному стані апарату схема о керування знеструмлена, уникненню використання трансформатора, що забезпечує підвищення технологічності виробництва апарату, зменшення кількості конструктивних вузлів, спрощення схеми керування безконтактними о елементами силового безконтактного ключа 2. б Пропонований гібридний комутаційний апарат забезпечує відсутність зони комутації з дугою як при включенні, так і при вимиканні апарату, його робота не залежить від типу приводу, який забезпечує комутацію б» контактної системи апарату, тому він може застосовуватися як апарат керування, так і захисту. В порівнянні з о існуючими апаратами цього типу за рахунок запропонованих схемних рішень та економного режиму роботи комплектуючих у нього зменшені габарити і ціна та підвищена надійність його роботи. Цей апарат доцільно застосовувати у тяжких режимах експлуатації, наприклад при частих пусках асинхронних двигунів, в умовах підвищених вимог з вибухобезпеки, пожежобезпеки і т. ін.The proposed hybrid alternating current switching device has an increased service life and increased reliability of operation with reduced dimensions and cost due to the fact that in the disconnected state of the device, the control circuit is de-energized, avoiding the use of a transformer, which ensures an increase in the manufacturability of device production, a reduction in the number of structural nodes, simplification contactless control schemes about the elements of the power contactless key 2. b The proposed hybrid switching device ensures the absence of a switching zone with an arc both when turning on and when turning off the device, its operation does not depend on the type of drive that provides switching b" contact system of the device, therefore it can be used as a control and protection device. Compared to existing devices of this type, due to the proposed circuit solutions and the economical mode of operation of the components, it has reduced dimensions and price, and increased reliability of its operation. It is advisable to use this device in severe operating modes, for example, with frequent starts of asynchronous motors, in conditions of increased requirements for explosion safety, fire safety, etc.

Claims

- The formula of the invention

60 Hybrid alternating current switchgear, containing in each pole the main contacts, connected in parallel with a power contactless switch, consisting of two controllable contactless elements connected in the forward and reverse directions relative to each other, as well as elements common to it: a bridge rectifier with with a capacitive filter, a low-power transistor key and a low-power non-contact key, connected in parallel with the input of the low-power transistor key, a zener diode, which differs in that a magnetoresistive current sensor is additionally inserted into each of its poles, the horseshoe-shaped magnetic conductor of which covers the current conductor of the main circuit of the device on the segment located between the main contacts and the connection point of the power contactless key, and a magnetoresistor is introduced into the air gap of the magnetic circuit, the output terminals of the device are connected to the input of the bridge rectifier through limiting capacitors, and a zener diode is connected parallel to its output, as well in parallel with the output of the rectifier, the above-mentioned magnetoresistors are connected through the limiting resistors, while the outputs of each magnetoresistive current sensor are connected through separating diodes and a limiting resistor to the input circuit of a low-power transistor switch, to the output circuit of which the input circuits of the additionally introduced optoelectronic triacs or the control coils of the additionally introduced magneto-controlled contacts are connected in series (reed switches) in the amount equal to the number of poles of the device, and the output circuits of the optocoupler triacs or directly the contacts of the 7/0 reed switches are connected through a resistor between the controlled electrodes of each of the power contactless keys, while the input of the low-power contactless key is connected through a zener diode to a common connection point separating diodes. shchi z o (Se) (Se) o Zo «o

- and? o o (22) (22) c2 60 b5