Контактор

ОП ИСАЙИ ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликГосударственный иоиитет Совета Министров СССР по долам иэабретений и открытий,014,2 (088.8) ИностранецПьер Аристид Реми Бодуэн(72) Автор изобретения Иностранная фирма(54) КОНТАКТОР Изобретение относится к низковольтнымэлектрическим аппаратам и касается контакторов,именуемых "гибридными", в которых управляемый элемент выпрямления, как правило, тирис.тор, шунтирует каждый механический полюс при 5подаче на него команды размыкания, котораяпроизводится классически при помощи электромагнита 11 .Так избегают образования дуги между зажимами мехацического полюса; только через один 1 Ополюс в течение рабочего периода контактора лроттекает ток, и тиристор подвергается значительнымтепловым нагрузкам лишь в течение короткихинтервалов времени. Для этого предусматриваютсредства осуществления гашения шунтирунмцеготиристора, Эти средства состоят из конденсатора итиристора, который управляет резким разрядомэтого конденсатора через зажимы шунтирующеготиристора,Наиболее близким по технической сущности к 20предлагаемому изобретению является контактор,содержащий катушку управления, механическийконтакт, зашунтированный основным тиристором,соединенный с тиристором и конденсатором гашения, управляющий блок тиристоров, выполненный в виде генератора, преобразователей импульсов, дифференцируюшихцепочек,элемента И и усили. телей тока.Однако известные контакторы недостаточно надежны.Цель изобретения - повышение надая 1 ностн контактора.Это достигается тем, что в предлагаемом кон. такторе одна из дифференцирующих цепочек, соа. диненная с зажимами механического контакта, по цепи выхода присоединена к генератору импульсов, выход которого через усилитель связан с управ. лятрщим электродом основного тнристора, другая дифференцирующая цепочка, вьтделявицая задний фронт импульса генератора, по цепи выхода под.ключена к управляющему электроду тнристора гашения через преобразователь в виде инвертора и элемент И, управляемый другим преобразователем,На чертеже показана схема предлагаемого кон.так тора.Схема включает в себя основной тирнстор 1, включенный параллельно механическому контах. тору 2, управляемому катушкой 3. Этот узел предназначен для управлянияпрохождением тока вгрузку 4 от источника постоянного напряжевитя, 575050включеййого между положительной клеммой 5 и корпусом,Катушка возбуждается током управления, кото рый можно подать или выключить при помощи известных средств, условно изобраенных как прерыватель 6. Схема, показанная на чертеже, хорошо применима для случая, когда током управления является однофазный ток с двухполупериодным выпрямлением, но изобретение не ограничи. вается этим случаем.Изобретение также не ограничивается случаем, когда напряжение Оо является постоянным, Однако именно в этом случае проблема гашения дуги, возникающей при размыкании механического контакта, является наиболее трудноразрешимой, и поэтому применение изобретения в этом случае наиболее целесообразно,В схему предлагаемого ко итак тора входят также тиристор 7 гашения, резистор 8, тиристор 9 и конденсатор 10 гашения, соединенные друг с другом, как показано на чертеже;:управляющий блок, состоящий из дифференцирующей Ъепочки 11, содержащей конденсатор 12 и резистор 13; блок 14 для селекции положительных импульсов, образованный диодом 15, резисторами 16, 17 и диодом Зенера 18; генератор в виде одностабильного мультивибратора 19, образованного транзисторами 20 и 21, резисторами 22-27 и конденсатором 28; усилитель 29 тока, состоящий из транзистора 30, включенного по схеме с общим коллектором, и двух резисторов 31 и 32; дифференцирующая цепочка 33, состоящая из конденсатора 34, соединенного с общей точкой резисторов 31 и 32, и резистор 35; блок для селекции отрицательных импульсов, состоящий из диода 36 и резистора 37; преобразователь в виде инвертора 38, образованный транзисторсм 39, конденсатором 40 и резисторами 41, 42; элемент И 43,состоящий из диодов 44, 45 и резистора 46; усилитель 47 тока, состоящий из транзистора 48 и резисторов 49, 50, 51; ареобра.зователь в виде инвертора 52, состоящий нз транзистора 53, диода 54, конденсатора 55 и резисторов 56, 57, 58; дифференцирующая цепочка 59, состоящая из конденсатора 60 и резистора 61; блок 62 для селекции положительных импульсов, состоя.щий из диода 63 и резистора 64; усилитель 65 на транзисторе бб, а также диод 67, конденсатор 68, тиристор 69, резисторы 70-73 и импульсный трансформатор 74.Дифференцирующая цепочка 11, блок 14 дляселекции положительных импульсов, одностабиль.ный мультивибратор 19, усилитеяь 29 тока обра. эуют цепь управления тиристором 1, причем выход Аусилителя 29 тока соединен с управляющимэлектродом тиристора 1, Дифференцирующая це почка 33, блок для селекции отрицательных им.пульсов с диодом 36 и резистором 37, инвертор 38, элемент И 43 и усилитель 47 тока образуют цепь щюавпеиия тиристором 7 и тиристорьм 69, причемвыход В усилителя 47 тока соединен с управляю. щим электродом тиристора 7.Инвертор 52, дифференцирующая цепочка 59, блок 62 для селекции положительных импульсов, усилитель 65 и импульсный трансформатор 74 образуют цепь управления тиристором 9, причем выход С импульсного трансформатора соединен с управ. ляющим электродом тиристора 9, а выход Д под. соединен к общей точке резистора 8 и тиристора 9.Приведенная схема контактора функционирует следующим образом.Через несколько десятков мк сек после подачи к катушке тока возбуждения (эта подача условно изображается замыканием прерывателя 6) контакт 2 замыкается, Во время подачи тока возбуждения тиристор 1 закрыт, при замыкаяконтакта ток Оо источника проходят в нагрузку 4 только через механический контакт 2. В случае отсутствия отска. кивания схема не работает при замыкании кон. такта, В этом случае устройство функционирует как классический контактор с механическим контактом, так как дуга не образуется и шунти 29;руюшИи тиристор не зажигается. При подаче отрицательного фронта конденса тор 28 разряжается через резистор 25, В течение всего времени разряда, определяемого регулировкой резистора 25, транзистор 21 закрыт. Поэтому на время этой калиброванной длительности на коллекторе транзистора 2 появляется прямоугольный положительный импульс, Этот импульс, усиленный транзистором 30, создает через резистор 31 необходимый ток для зажигания ти 1 оистора 1, В это время к зажимам тиристора 55 филожено;,напряжение возникновения дуги, и он В момент замыкания контакта 2 на диффе.25ренцирующую цепочку подается перепад напряже.ния от +Оо до 0 В, Отрицательный импульс, появившийся на зажимах резистора 13, блокируетсядиодом 15, мультивибратор 19 и усилитель 29 токане включаются.ЗОКогда контакт отскочил, напрякение между егозажимами резко переходит от нулевого значения кзначению порядка 12 В, что достаточно для образования дуги.35При отскакивании образуется положительныйперепад напряжения на зажимах резистора 13.Положительный импульс через диод 15 и резисторы16, 17 подается на базу транзистора 20. Диод Зенера18 имеет обратное напряжение выше амплитудыимпульса и на прохождение импульса не влияет.40Транзистор 20 открывается, и в его коллектореЬьщеляется отрицательный фронт напряжения. ДоЙоявления этого отрицательного фронта транзистор 21, база которого подключена через резистор 25с положительному напряжению питания схемы (это45, напряжение питания подается с конденсатора 68,который заряжается через резистор 70 током возбуждения катушки при замыкании прерывателя 6),открыт и конденсатор 28 заряжен, 575 5становится проводяшим на все время длительностиотс) чкивания.В конце отскакивания контакт замыкается, напряжение на зажимах контакта и тиристора 1 становится нулевым, и происходит гашение тирис.тора 1, Другими словами, на время всей длитель.ности каждого из последовательных отскакиваний, которые могут произойти, контакт эашунтирован ти.ристором 1 и им заменяется, Таким образом, не происходит рассеивания энергии ввиде тепла во время от- )скакивания и, как следствие, устраняется преждевременный износ контакта.При подаче команды на размыкание контакта схема остается запитанной положительным напря. жением в течение необходимого времени от конденсатора 68. В результате этого тиристор 1 зажигается по команде цепи 11, 14, 19, 29. Эта цепь функционирует так же, как и в случае размыкания контакта при отскакивании, и служит для гашения дугимежду зажимами контакта, Ниже описывается,какпроисходит гашение тиристора 1 в конце определенного промежутка времени,Импульс зажигания тиристора 1 в то же время поступает в блок 33 и дифференцируется цепочкой 34, 35, выделяющей положительный импульс пофронту импульса зажигания и отрицательный импульс по его спаду, Отрицательный импульс черездиод 36 и конденсатор 40 поступает к базе транзистора 39.В течение всей длительности команды замыкания контактора, т.е. до конца отскакивания,конденсатор 68 сохраняет заряд, достаточный для питания управляющего блока, Таким образом, транзистор 39 открыт, так как его база соединена с конденсатором 68 через резистор 41, и конденсатор 40 заряжен.Отрицательный импульс, приходящий через диод 36, разряжает конденсатор 40 и закрывает транзистор 39 на определенный промежуток вре. мели, зависящий от значений конденсатора 40 и резистора 41. На это время в коллекторе возникаетположительный импульс, который через резистор46 подается к элементу И 44.В течение длительности команды замыкания контактора транзистор 53 открыт, на его коллекторе низкий потенциал ( конденсатор 55 в течение короткого промежутка времени зарядился через резистор 56 при замыкании прерывателя 6), Баэовый ток транзистора 53 появляется раньше, чемустанавливается напряжение на зажимах конденсатора 68, т.е. раньше момента, когда напряжение на коллекторе транзистора 53 превзойдет значение насыщения, например 0,5 В. Это напряжение, равное 0,5 В, поддерживается все время, пока конденсатор 55 заряжен, т,е, пока подана команда размы. кания контакта. Положительный импульс, приложенный к резистору 46, в случае отскакивания шунтируется на землю через диод 45 и транзисторФ53. Элемент И 43 и усилитель 47 не включается, что как раз и необходимо цля того, чтобы гашение 52535 4045 тиристорапроисходило в конце каждого отскока, ане управлялось тиристоро л 7,Напротив, при подаче команды раэмыканияконтакта транзистор 53 закрывается и элемент И 43открыт. В самом деле, конденсатор 55 разряжаетсячерез цепь команды на несколько мсек, тогда какконденсатор 68, который может разрядиться черезрезистор 7 эа гораздо больший промежуток времени, продолжает питать схдму до зажигания ти.ристора 7. Следовательно, как только конденсатар55 разрядится, транзистор 53 (и его коллекторн енапряжение) принимает значение напряжения назажимах конденсатора 68, например 29 В, котороедостаточно для запирания диода 45.В этом случае положительный импульс, приложенный к резистору 46, усиливается в транзисторе 48, вследствие чего управляющий электрод тиристора 7 возбуждается через резистор 51 и управляюший электрод тиристора 69 через резистор 49.Зажигание тиристора 7 вызывает, как и в классических схемах, разряд конденсатора 10 гашения,на зажимах тиристора 1 появляется обратное напряжение, и он гаснет. Тиристор гаснет в тот момент,когда обратный ток конденсатора 10 достигнетвеличины тока поддержания тиристора 7, на чтотребуется, например, меныпе 500 мксек. При раз.мыкаю(и контакта тнристор 1 остается прово.дяшим в течение калиброванного промежутка вре.мени, определяемого длительностью импульса одностабильного мультивибратора, например 1.3 мсек,Эта длительность выбирается так, чтобы избежатьвозникновения дуги, в функции от скорости размыкання контакта и от значения рабочего напряжения. Импульс зажигания тиристора 7 появляетсяв конце этого импульса мульп(вибратора, длитель.ность импульса зажигания, определяемая инвер.тором 38, достаточна для зажигания тиристора.Зажигание тиристора 69 вызывает разряд конденсатора 68 через резистор 71. Питание схемыснимается, и функционирование конденсаторапрекращается. Благодаря тиристору 69, как толькотиристор 1 погашен, питание со схемы снимается иперенапряжения, которые могут возникнуть иаконтакте в момент его раэмыкания, не оказываютвлияния на схему,что увеличивает ее надежность.Если рассмотреть цепь управления тиристором 9, то можно увидеть, что при подаче командызамыкания контакта усилитель 65 не работает,что,как указывалось выше, как раэ и необходимо, Всамом деле, в момент замыкания прерывателя 6напряжение эмиттер - коллектор транзистора 53 непревосходит своего значения напряжения пасыщения, например 0,5 В, Изменение напряжения наколлекторе. транзистора 53 от 0 до 0,5 В недоста.точно для открывания транзистора 66.Напротив, при подаче команды раэмыканияконтакта напряжение на коллекторе транзистора 53возрастет, например, от 0,5 до 30 В, Положительныйфронт нарастания напряжения дифференцйруетсяцепочкой 60, 61, и на зажимах резистора 61 возни575050 10 кает положительный импульс. Этот импульс через ремер 64 подводится к базе транзистора 66 и открывает его, в результате чего на зажимах вто ричной обмотки трансформатора 74 появляется импульс и тиристор 9 зажигается. Этот тиристор играет вспомогательную роль и позволяет получить боае быстрый заряд конденсатора 10 через резистор 8 (например, несколько мсек). Тиристор гаснет как только обратный ток заряда конден. сатора достигает тока поддержания, тиристора, Устройство возвращается в начальйое нерабочее 1состояниепри котором тиристоры погашены и конденсатор 10 заряжен. Таким образом: 1. При подаче команда замыкания схема за пятака, но включается только в случае отскаки.вания контакта и делает проводящим только тиристор, шунтирующий контакт на время отска.кивания. Импульс зажигания шунгирующего тнристора вырабатывается при каждомотскакнвании в и не управляет зажиганием других Вристоров, так как первый вспомогательный транзистор 54 открыт /и закрывает элемент И 43, который разрешает зажигание тиристора гашения,2. При подаче команды размьпсания контакта 25 схема, управЛяемая фронтом установления напря. жения: на зажимах контакта (а не напряжением дуги) и размыканием цепи катушки, вызывает заяигание шунтирующего тиристора и в конце калиброванногопромежутка времени, опреде. ЗО ляемого ждущим мультивибратором, гашение тиристора 1 зажиганием тиристора 7 гашения н в то же самое время зажигание тиристора 69, который "снимает питание со схемы (разрядом конденсатора 631а затем зажигание тиристора 9, который управляет ф зарядом конденсаторэ 10 гашения.3. Конденсатор 68, 1 заряжаемый при замыканий цепи катушки, подает питание на схему на время размыкания и позволяет этой схеме осу. щвствить операции, указанные в и. 2. 4 О 4. Конденсатор 68 разряжается в момент погасания шунтирующего тиристора, и схема становится нечувствительной к фронту напряжения, возни. ктющему на зажимах контакта н при его раэмы. канин.5. В течение рабочего времени контактора схема закорочена замкнутым . контактом н не функционирует,б. Элемент И, разрешающий гашение, откры. вается только в момент подачи команды на раз. мыкание, поэтому конденсатор 10 не может начать разряжаться раньше,Формула изобретения Контактор, содержащий катушку управления, механический контакт, зашунтированный основным тиристором, соединенный с тнристором н кон.денсатором гашения, управляющий блок Фи ристоров, выполненный в виде генератора, преобразователей импульсов, дифференцнрующих цепочек, элемента И и усилителей тока, о т ли ч а ю щи йс я темчто, с целью повышения надежности, одна из дифференцируняцих цепочек, соединенная с зажимами механического контакта, по це. я выхода присоединена к генератору импульсов, выход кото.рого через усилитель связан с управляющим электродом основного тиристора, а друтая дифференцирующая цепочка, выделяющая задний фронт импульса укаэанного генератора, по цепи выхода подключена к управляющему электроду тиристора гашения через преобразователь г виде инвертора и элемент И, управляемый другим преобразователем.Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе;1. Патент ВеликобританииУ 1048997, Юл.Н 2 41966,