Переключатель питания

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 0501.79 (21) 2707137/24-07 М, Кл рисо емием заявки Н 02.) 9/О сударственный комите СССР. по делам изобретенийи открытий(54) ЕКЛЮЧЛТЕЛЬ ПИТАНИЯ 2 иненных контакта няющих входные лей со стороны обоу собой, причем онтактов между со для подключения к посредственноестного устротродействиекоторое опред следовательно соедконтакторов, соедиклеммы переключатеих источников мерцточка соединения кбой предназначенаклемме нагрузки неНедостатком извявляется низкое бысмя переключения),ся по формуле Г 21, йства (вре- еляетврев ыст-еля тенияименен Це дейИзобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, а именно к устройствам обеспечения беспере. бойного питания особо ответственных потребителей, например вычислительных машин, выполняющим Функцию прямого переключения питания с одного источника (основного) на другой (резервный) при недопустимом снижении напряжения в основном, а также обратного переключения при восстановлении напряжения в основном источнике.Известен бесконтактный переключатель питания, содержащий бесконтакт.ные прерыватели тока основного и резервного источников и обладающий высоким быстродействием )11,Недостатком их являются низкая перегрузочная способность потоку, значительные тепловые потери на бескон тактных элементах во включенном состоянии, а следовательно, и большие габариты переключателей при повышенных значениях номинальных токов.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматического включения резерва судовых потребителей, содержащее в каждом полюсе силовой части два по- ЗО о Выкл г д бкл,+гдето ыКА -время расхождения контактов контактора, стоящего в цепи откличаемого основного источника)1, - время гашения дуги на контактах отключаемого контактораф 8 д -интервал мени между моментом погасания дуги и моментом замыкания контактора, сто щего в цепи подключаемого Резервного источника.Для существующих типов контакторо время 1весьма большое; превышает х,100 мс, что неприемлемо для целого ряда ответственных потребителей, например, для цифровых вычислительных машин т с 5 мс.ль изобре - повышение б ро ствия, пр ие переключатв цепях постоянного и переменноготока,Указанная цель достигается тем,что в переключатель питания потребителей от двух источников, в каждомполюсе которого включены последовательно контакты двух контакторов, соэдиняищие входные клеммы переключателя между собой, причем .очка соединения контактов между собой предназначена для подключения к клемме нагрузки, введены бесконтактный узел,10 быстродействующий контактор, контакт которого зашунтирован бесконтактнымузлом, и полупроводниковые элементы,причем точка соединения контактов склеммой нагрузки через контакт быстродействующего контакте"а, зашунтированный бесконтактным узлом, аклемма нагрузки соединена с входными клеммами через полупроводниковыеэлементы.Ыунтирующий бесконтактный узелпереключателя, работаицего на переменном токе, представляет собой бесконтактный клич с любью видом коммутации.В перекл.очателе постоянного токашунтируищий бесконтактный узелдиод,20 Благодаря такому схемному решении достигается уменьшение времени переключения (за счет безцуговой коммутации и быстродействующего контактора, работающего в импульсном режиме),ЗО На фиг. 1 представлена схема предлагаемого переключателя; на фиг. 2диаграммы, поясняющие принцип действия переключателя; на фиг,3-4 - примеры выполнения контактов для типоисполнения переключателя на переменном 55 чение, бесконтактный ключ 7 (симистор) с естественной коммутацией (выключение при переходе тока через нулевые значения), контактор 8 с быстродейст- р 0 вуищим приводом на отключение, бесконтактные ключи 9-13, например диоды и тиристор, Узел принудительнойкоммутации, служащий для запирания тиристора 13, содержит индуктивность токе; на биг, 5 - схема контакта для типоисполнения переключателя на по стоянном токе.Переключатель включает контакты 1 и 2 контакторов, служащие для выключения тока нагрузки, протекаищего соответственно от основного источни ка : и резервного рн, (при отсутствии управления контакты 1 и 2 разомкнуты) контакт 3 быстродействуицего контактора, зашунтированный бесконтактным узлом (при отсутствии управления контакты контактора замкнуты), полупроводниковые элементы 4 и 5(на переменном токе это симисторы или встречно-параллельно включенные тиристоры, на постоянном токе это тиристоры), контакт 6 контактора с быстродействующим приводом на отклю 14, емкость 15 (полярность напряжения предварительного заряда указана)и коммутирующий тиристор 16, Переключатель также содержит быстродействующий контактор 17 и диод 18. Номера позиций контактов и их контакторов совпадают,Рассмотрим принцип действия переключателя (Фиг. 1 и 2) в режиме переключения потребителя с основного источника на резервный, для упрощенияпредполагая, что время выключениятока контактом 1 меньше времени замыкания контактов 2 (что наиболеехарактерно для существующих типовконтакторов, в противном случае управление на контакторы при переключенииследует подавать с задержкой вовремени относительно момента снятияуправления с контактора, стоящегов цепи протекания тока отключаемогоисточника), причем данные временазначительно превышают время размыкания контактов 3.До момента переключениями управление подается только на контактор 1,то есть его контакты замкнуты. Вмомент переключения управление с контакта 1 снимается и подается на контакты.2 и 3. К моментул ток нагрузки, протекающий от основного источника, выключается с помощью контактов 3 (на постоянном токе выключение тока не происходит, о чем будетсказано ниже), хотя контакты 1 ещене успевают разомкнуться, В моментуправление подается на полупроводниковый элемент 4, при этом в нагрузке начинает протекать ток от резервного источника. Уравнительный ток через элемент 4 от источников Уон и ОрНне протекает, так как на переменномтоке элемент 3 выкличен, а на постоянном токе (фиг. 5) контактор 17 выключен и в цепь соединения клеммы Нс точкой соединения контакторов 1 и 2вводится диод 18, препятствующий протекании уравнительного тока,К моменту 1 Э контакты 1 размыкаются, а контакты 2 замыкаются, поэтому в момент 13 управление с контактов3 снимается. После замыкания контактов 3 быстродействующего контактораполупроводниковый элемент 4 становится зашунтированным контактами 2 и 3,и,ток из цепи элемента 4 переходит вцепь контактов.Таким образом, время переключенияь =г - ь и определяется толькобыстродействием элемента (не превышает десятков микросекунд), которое, в свою очередь, зависит от времени разведения контакта 3 с помощью быстродействующего привода на расстояние, при котором обеспечивается элект- . рическая прочность изоляции межконтактного промежутка (практически данное расстояние составляет 0,5-1 мм,а время разведения может быть менее1 Р= л при использовании приводовна базе индукционнодинамических,электродинамических механизмов), атакже (для переключателей переменно.го тока) от времени выключения бесконтактного ключа, шунтирующего кон 5такт 3, Время выключения бесконтактного ключа 7 (Фиг, 3), управление.на который подается в течение времени 1 р, равно(где Т - периодколебаний напряхений источников), тоесть время переключения для случаевестественной коммутации бесконтактного ключа, шунтирующего контакт 3,травно+п=р+вкл-р+ , что 15для частоты источников, равной 50 Гц,составляет Е, : 11 мс.Уменьшение времени выключения бесконтактного ключа достигается в случае принудительной коммутации. Так, 20выключение тока через ключи 9-13,замкнутое состояние которого обеспе,чивается путем подачи управления наключ 13 в течение времени р , послечего управление подается на тиристор16. При этом емкость 15 перезаряжается по цепи индуктивность 14-тиристор16-ключи 9-12, Ток перезаряда емкости, протекающий через диоды моста,создает падение напряжения, прикладываемое к ключу 13 в запирающем направлении. Учитывая, что время выключения тиристоров составляет 0,050,5 мс, имеем в данном случае 1 пж: 1,5 мс.Время переключения на постоянномтоке равно времени +р , посколькуздесь выключение тока, протекающегочерез шунтирующий контакт-полупроводниковый элемент, не производится,Переключение нагрузки с резервного источника на основной происходит аналогичным образом, Управлениес полупроводникового элемента 4 снимается одновременно со снятием управления с контакта 2, поскольку в момент снятия управления элемент 4обесточен,то после размыкания контакта 2 он будет находиться в выключенном состоянии,Переключение нагрузки с одногоисточника на другой (Фиг. 1) осуществляется при токах, не превышающихдопустимой перегрузки, Аварийные токи через полупроводниковые элементы не протекают (поскольку они зашунтированы контактами).Благодаря практическому отсутствию тепловых потерь на включенных контактах 1-3, а следовательно, и громоздких охладителей, достигается существенный выигрыш в габаритах в предлагаемом переключателе по сравнению с известными, не уступая последним в быстродействии.Таким образом, предлагаемый переключатель обеспечивает существенное . уменьшение времени переключения по сравнению с известным.Формула изобретения1. Переключатель питания потребителей от двух источников, в каждомполюсе которого включены последова-тельно контакты двух контакторов,соединяющие входные клеммы переключателя между собой, причем точка соединения контактов между собой предназначена для подключения к клемме нагрузки, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышение быстродействия,в него введены бесконтактный узел,быстродействующий контактор, контакткоторого зашунтирован бесконтактнымузлом, и полупроводниковые элементыпричем точка соединения контактов соединена с клеммой нагрузки через контакт быстродействуюцего контактора,а клемма нагрузки соединена с входными клеммами через полупроводниковые элементы.2. Переключатель по п. 1, о т л ич а ю ц 1 и й с я тем, что, с цельюприменения переключателя в цепях переменного тока, шунтирующий бесконтактный узел выполнен в виде бесконтактного ключа.3, Переключатель по п. 1, о т л ич а ю ц и й с я тем, что, с цельюприменения переключателя в цепях постоянного тока, шунтирующий бесконтактный узел выполнен в виде диода.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 316154, кл, Н 02 У 9/06, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 459827, кл. Н 02 Т 9/06, 1975.,Ьр. Р Уюр. Х Уюр. Ф р 1,. уРю Составитель Г. Техред З,фант Редакт г Ле книн Тирах 675 ИИПИ Государственного по делам изобретени 13035, Москва, Ж, 4/5 Заказ 51 О/7 омитет и откр упуская каяКорректор Ю. Макаренко