Гібридний контактор змінного струму

Реферат: UA 73007 U UA 73007 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки, зокрема до низьковольтних електричних апаратів. Гібридні контактори поєднують позитивні якості як контактних апаратів (малі втрати потужності у ввімкненому стані), так і безконтактних (бездугова комутація кола). В цих апаратах паралельно головним контактам підключений силовий безконтактний ключ, який забезпечує бездугову комутацію контактів, що розмикаються. У вимкненому стані апарата силовий безконтактний ключ зашунтований ланцюгом головних контактів. Застосовуються, як правило, для пуску й реверса асинхронних двигунів, які працюють у важких режимах роботи. Відомий гібридний контактор змінного струму, що здійснює бездугову комутацію змінного струму, який містить головні контакти, силовий безконтактний ключ, пороговий елемент та трансформатор струму з магнітопроводом, первинна обмотка якого з'єднана послідовно з головними контактами, а кожна вторинна його обмотка через випрямляч підключена до керуючого кола силового безконтактного ключа, який шунтує послідовне коло: головні контакти трансформатор струму, а паралельно кожній вторинній обмотці трансформатора струму підключений малопотужний тиристорний ключ, керуючий електрод якого через пороговий елемент приєднаний до силового електрода силового безконтактного ключа [Патент на корисну модель № 24209, МПК Н01Н 9/00, Бюл. № 9, 2007]. Недоліком є наявність дорогого малонадійного трансформатора струму, який має велику масу й значні габарити, а також достатньо складну схему керування, що суттєво знижує надійність виробу й підвищує вартість. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого є вибраний як прототип гібридний електромагнітний контактор змінного струму, який містить у кожному полюсі головні контакти, паралельно яким підключений силовий безконтактний ключ, який складається з двох керованих безконтактних елементів, підключених у прямому та зворотному напрямках відносно один до одного, малопотужний оптронний семістор, вихідне коло якого підключено через резистор між керованими електродами кожного з безконтактних елементів, а також спільні елементи: мостовий випрямляч з ємнісним фільтром, малопотужний транзисторний ключ, у вихідне коло якого послідовно включені вхідні кола малопотужних оптронних семісторів у кількості, що дорівнює числу полюсів контактора, стабілітрон, котушку електромагнітного приводу, підключену до джерела її живлення через послідовно з'єднані дві кнопки, перша з яких містить нормально розімкнені контакти, а друга - нормально замкнені, при цьому паралельно першій кнопці підключені нормально розімкнені допоміжні контакти, при цьому вхід мостового випрямляча з'єднаний послідовно з котушкою електромагнітного приводу, а його вихід - через додатково введений змінний резистор до вихідного кола малопотужного транзисторного ключа, вхід якого через стабілітрон та обмежувальний резистор приєднаний до виходу випрямляча, до якого підключений змінний резистор [Патент на корисну модель № 48824, МПК Н01Н 9/30, Н01Н 9/54, Бюл. № 7, 2010]. У цьому контакторі у порівнянні з попереднім виключено малонадійний і дорогий трансформатор струму, але як і раніше залишилась достатньо складна схема керування силовим безконтактним ключем, яка при вмиканні контактора забезпечує вмикання силового безконтактного ключа перед замкненням головних контактів для виключення зносу контактів при їх вібрації в момент вмикання. У результаті цього з'являється небезпека втрати контакту у колі головних контактів через те, що їх замикання відбувається у цьому випадку за зниженої напруги (падіння напруги на відкритому силовому безконтактному ключі), якої не завжди достатньо для пробою оксидних плівок, що виникають на робочих поверхнях контактів при роботі контактора. Це, у свою чергу, може призвести до тривалого протікання струму навантаження через безконтактний ключ у ввімкненому стані контактора, що природно призводить до його теплового пробою. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення гібридного контактора змінного струму, в якому введення нових конструктивних елементів і зв'язків дозволило б забезпечити надійну бездугову комутацію кола як при вмиканні контактора, так і при його вимиканні, а також знизити його вартість, габарити й масу та підвищити надійність. Поставлена задача вирішується тим, що у відомих гібридних контакторів змінного струму достатньо складна схема керування силовим безконтактним ключем, яка забезпечує вмикання силового безконтактного ключа перед замкненням головних контактів. Також існує небезпека втрати контакту у колі головних контактів через те, що їх замикання відбувається за зниженої напруги на відкритому силовому безконтактному ключі, якої не завжди достатньо для пробою оксидних плівок на робочих поверхнях контактів. Поставлена задача вирішується тим, що у гібридному контакторі змінного струму, який містить у кожному полюсі силовий безконтактний ключ, підключений паралельно головним контактам, згідно з корисною моделлю, ці контакти виконані за типом місткового контакту, а як 1 UA 73007 U 5 10 15 20 25 30 35 силовий безконтактний ключ застосований семістор, керований у першому й третьому квадрантах, керуючий електрод якого приєднаний до рухомої частини місткового контакту. Суть корисної моделі полягає в тому, що введення місткових головних контактів і семістора, що їх шунтує, керуючий електрод якого приєднаний до рухомого контакту головних контактів, дозволяє суттєво зменшити вартість і габарити гібридного контактора, спростити схему керування силовим безконтактним ключем і підвищити надійність роботи контактора, тобто вирішується поставлена задача. Один полюс гібридного контактора змінного струму показаний на рисунку. Гібридний контактор змінного струму містить у кожному полюсі головні контакти 1 місткового типу, паралельно яким підключений семістор 2, керований у першому й третьому квадрантах, керуючий електрод якого приєднаний до рухомої частини 3 місткового контакту. У вимкненому стані контактора головні контакти 1 розімкнені, на керуючий електрод семістора 2 живлення не подається, семістор у цей час знаходиться під впливом фазної напруги мережі. Пристрій працює наступним чином. При вмиканні контактора головні контакти 1 замикаються і струм навантаження починає протікати по їх колу. Семістор 2 при цьому знеструмлений, через те що падіння напруги на замкнених контактах є незначним (менше 1 В) і цього недостатньо для його вмикання. При вимиканні контактора головні контакти 1 розмикаються й на них короткочасно з'являється «коротка» дуга з напругою 10 - 12 В, якої достатньо для вмикання семістора 2. При цьому при розмиканні контактів 1 у позитивну півхвилю семістор 2 під дією напруги на «короткій» дузі буде керуватися у першому квадранті, а при розмиканні контактів 1 у негативну півхвилю - у третьому квадранті. При повному перетіканні струму навантаження в семістор 2 коло головних контактів 1 знеструмлюється і вони далі розходяться без дуги, при цьому розмикаючи коло керування семістором 2. Повне вимикання струму навантаження відбудеться при першому переході струму в семісторі 2 через нуль. Звичайно час існування «короткої» дуги не перевищує десятих часток мілісекунди, тому знос контактів 1 під її впливом незначний. Таким чином запропонований гібридний контактор забезпечує практично бездугове розмикання контактів як при вмиканні контактора, так і при його вимиканні за наявності максимально спрощеної схеми керування силовим безконтактним ключем. У порівнянні з існуючими контакторами цього типу за рахунок запропонованих схемних рішень та економного режиму роботи комплектуючих у нього зменшені габарити та ціна і підвищена надійність його роботи. Цей контактор доцільно застосовувати у важких режимах експлуатації, наприклад при частих пусках асинхронних двигунів, в умовах підвищених вимог з вибухобезпеки, пожежобезпеки і т. ін. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Гібридний контактор змінного струму, який містить у кожному полюсі силовий безконтактний ключ, підключений паралельно головним контактам, який відрізняється тим, що головні контакти виконані за типом місткового контакту, а як силовий безконтактний ключ застосований семістор, керований у першому й третьому квадрантах, керуючий електрод якого приєднаний до рухомої частини місткового контакту. 2 UA 73007 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3