UA130821U - HYBRID Dual-pole DC current contactor - Google Patents
HYBRID Dual-pole DC current contactor Download PDFInfo
- Publication number
- UA130821U UA130821U UAU201806842U UAU201806842U UA130821U UA 130821 U UA130821 U UA 130821U UA U201806842 U UAU201806842 U UA U201806842U UA U201806842 U UAU201806842 U UA U201806842U UA 130821 U UA130821 U UA 130821U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- pole
- transistor
- resistor
- contactor
- thyristor
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 21
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Relay Circuits (AREA)
Abstract
Гібридний двополюсний електромагнітний контактор постійного струму містить у кожному полюсі по одному головному контакту, розхили цих контактів відрегульовані таким чином, що другий контакт розмикається пізніше першого, реле струму увімкнене послідовно з першим головним контактом, силовий IGBT-транзистор, шунтований зворотним діодом, що увімкнений паралельно реле струму і першому головному контакту. Колектор транзистора підімкнений через діод, замикаючий контакт реле струму та резистор до його затвору, конденсатор та двонаправлений обмежувач напруги, що увімкнені паралельно вхідному колу того ж транзистора, комутуючий конденсатор, один вивід якого підключений до емітера IGBT-транзистора, а другий - через комутуючий тиристор, вхідне коло оптронного тиристора і обмежувальний резистор - до затвору того ж транзистора, вихідне коло оптронного тиристора увімкнено між вихідними затискачами контактора, анодом до вихідного затискача другого полюса, елемент затримки часу, що складається з резистора конденсатора та порогового елемента, підключений одним виводом між зазначеними резистором і конденсатором, обмежувач перенапруг, один вивід якого підключений до вхідного затискача першого полюса, а другий - до вихідного затискача другого полюса. Вивід комутуючого конденсатора, до якого підключений катод комутуючого тиристора, через додатково введені зарядний резистор і зарядний тиристор під'єднаний катодом зарядного тиристора до вихідного затискача другого полюса контактора, елемент затримки часу підключений своїм резистором до протилежного кінця комутуючого конденсатора, своїм же конденсатором - до катоду зарядного тиристора, а пороговим елементом - до його керуючого електрода. Додатково введений розмикаючий контакт реле струму, увімкнений послідовно з резистором елемента затримки часу, а додатково введений пороговий елемент одним кінцем підключений до емітера IGBT-транзистора, а другим - до керуючого електрода комутуючого тиристора.Hybrid bipolar electromagnetic DC contactor contains one main contact at each pole, the slopes of these contacts are adjusted so that the second contact opens later than the first one, the current relay is switched in series with the first main contact, the power IGBT transistor, current relay and first main contact. The collector of the transistor is connected via a diode, the closing contact of the current relay and the resistor to its gate, the capacitor and the bi-directional voltage limiter, which are switched on in parallel with the input circuit of the same transistor, the switching capacitor, one output of which is connected to the emitter of the IGBT transistor, , the input circuit of the optocoupler and the limiting resistor - to the gate of the same transistor, the output circuit of the optocoupler is switched between the output terminals of the contactor, the anode to the output terminal of the second pole, a time delay element consisting of a capacitor resistor and a threshold element connected to one terminal between said resistor and capacitor, a surge arrester, one terminal of which is connected to the input terminal of the first pole and the other terminal to the output terminal of the second pole. The output of the switching capacitor to which the switching thyristor cathode is connected, through additionally introduced charging resistor and charging thyristor connected by the cathode of the charging thyristor to the output terminal of the second contactor pole, the delay element is connected by its resistor to the opposite end of the switching end of the commutator charging thyristor, and the threshold element - to its control electrode. Additionally, the current contact of the current relay is switched on, connected in series with the resistor of the delay time element, and additionally the input threshold element is connected at one end to the emitter of the IGBT transistor and the other to the control electrode of the switching thyristor.
Description
Корисна модель належить до галузі електротехніки, зокрема до низьковольтних електричних апаратів.The utility model belongs to the field of electrical engineering, in particular to low-voltage electrical devices.
Гібридні контактори або контактори з бездуговою комутацією постійного струму поєднують позитивні якості як контактних апаратів (малі втрати потужності у включеному стані), так і безконтактних (бездугова комутація струму). В цих контакторах паралельно головним контактам відімкнений повністю керований напівпровідниковий ключ, який забезпечує буздугову комутацію контактів, що розмикаються. Його вмикання та вимикання забезпечується схемою керування. У включеному стані контактора повністю керований напівпровідниковий ключ, зашунтований головним контактом.Hybrid contactors or contactors with arc-free switching of direct current combine the positive qualities of both contact devices (small power losses in the switched-on state) and contactless (arc-free current switching). In these contactors, parallel to the main contacts, a fully controlled semi-conductor key is unlocked, which provides arc-switching of the opening contacts. It is turned on and off by a control circuit. In the on state of the contactor, the semiconductor switch is fully controlled, shunted by the main contact.
Відомий гібридний двополюсний електромагнітний контактор постійного струму, який містить головний контакт, двонапрямний повністю керований напівпровідниковий ключ на двох зустрічно увімкнених ІЗВТ-транзиторах, увімкнений паралельно головному контакту, котушку електромагнітного приводу, схему керування із застосуванням допоміжного контакту, як синхронізуючого елемента, схему захисту від перенапруг, обумовлених накопичуваною енергією в індуктивності мережі (снабер), що містить конденсатор, підключений через два розділяючи діоди до вхідного і вихідного кола контактора і підключений паралельно до ньогоA known hybrid two-pole direct current electromagnetic contactor, which includes a main contact, a bidirectional fully controlled semiconductor switch on two oppositely switched IZVT transistors, switched on in parallel with the main contact, an electromagnetic drive coil, a control circuit using an auxiliary contact as a synchronizing element, a surge protection circuit , due to the accumulated energy in the inductance of the network (snabber), which contains a capacitor connected through two separating diodes to the input and output circuits of the contactor and connected in parallel with it
ІСВТ-транзитор з обмежувальним резистором, що вмикається тільки при перевищенні рівнем напруги на вході рівня мережевої напруги та зворотні діоди увімкнені паралельно входу та виходу контактора (05 7707936382|Ї. Цей контактор забезпечує бездугову комутацію двонапрямного струму як при вмиканні апарату, так і при вимиканні |11.ISVT-transistor with a limiting resistor that turns on only when the voltage level at the input exceeds the level of the mains voltage and reverse diodes are turned on in parallel with the input and output of the contactor (05 7707936382|Ю. This contactor provides arc-free switching of bidirectional current both when turning on the device and when turning it off |11.
Недоліки контактора: відсутня гальванічна розв'язка мережі і навантаження, електронна частина контактора знаходиться під напругою в увімкненому і вимкненому стані контактора, він не може застосовуватись у реверсивних схемах викання, а також потребує для живлення схеми додаткового джерела живлення. Зазначене знижує його техніко-економічні показники.Disadvantages of the contactor: there is no galvanic isolation of the network and the load, the electronic part of the contactor is under voltage in the on and off state of the contactor, it cannot be used in reversible switching circuits, and it also requires an additional power source to power the circuit. This reduces its technical and economic indicators.
Також відомий двополюсний електромагнітний гібридний контактор постійного струму, який містить головний контакт, двонапрямний повністю керований напівпровідниковий ключ, силовий додатковий контакт паралельно головному контакту, при цьому кінематичний зв'язок між вказаними контактам такий, що допоміжний контакт замикається раніше головного контакту при вмиканні та розмикається пізніше головного контакту при вимиканні, котушку електромагнітногоAlso known is a two-pole electromagnetic hybrid direct current contactor, which includes a main contact, a bidirectional fully controlled semiconductor switch, a power auxiliary contact in parallel with the main contact, the kinematic relationship between said contacts being such that the auxiliary contact closes before the main contact at turn-on and opens later the main contact when turning off, the electromagnetic coil
Зо приводу, джерело живлення, схему керування повністю керованим напівпровідниковим ключем, яка містить контролер і стандартні драйвери (5 75389900 В2). На відміну від раніше розгляданого, він забезпечує гальванічну розв'язку мережі і навантаження у вимкненому станіFrom the drive, power supply, control circuit of a fully controlled semiconductor key, which includes the controller and standard drivers (5 75389900 V2). Unlike the previously considered, it provides galvanic isolation of the network and the load in the off state
ІІ.II.
Недоліки контактора: наявність достатньо складної вартісної і габаритної схеми керування, не показано як відбувається розсіяння енергії, накопиченої в індуктивностях навантаження та мережі, він не може застосовуватись в реверсивних схемах вмикання.Disadvantages of the contactor: the presence of a sufficiently complex cost and dimensional control scheme, it is not shown how the energy accumulated in the inductances of the load and the network is dissipated, it cannot be used in reversible switching schemes.
Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого є вибраний як аналог гібридний двополюсний контактор постійного струму, який містить у кожному полюсі по одному головному контакту, які відрегульовані з можливістю розмикання другого головного контакту пізніше розмикання першого, реле струму, увімкнене послідовно з першим головним контактом, ІСВТ- транзистор або двоопераційний тиристор, увімкнений паралельно реле струму та першого головного контакту, при цьому колектор транзистора або анод тиристора через діод, замикаючий контакт реле струму та резистор підключений до затвора транзистора або керованого електрода тиристора, конденсатор та двонаправлений обмежувач напруги, що увімкнені паралельно вказаному колу транзистора, або тиристора, комутуючий конденсатор, один вивід якого підключений до емітора ІВТ-транзистора, або до катода двоопераційного тиристора, а другий - через комутуючий тиристор, вхідне коло оптронного тиристора і обмежувальний резистор до затвору транзистора або до керуючого електроду двоопераційного, тиристора вихідне коло оптронного тиристора увімкнено між вихідними затискачами контактора, причому анодом - до вихідного затискача другого полюса, елемент затримки часу, що складається з резистора і конденсатора, які підключені паралельно комутуючому конденсатору, пороговий елемент, що підключений одним виводом між зазначеним резистором іі конденсатором, а другим - до керуючого електрода комутуючого тиристора, катод якого через резистор підключений до вихідного затискача другого полюса контактора, обмежувач перенапруг, один вивід якого підключений до вхідного затискача першого полюса, а другий - до вихідного затискача другого полюса |ЗІ.The closest in technical essence to the proposed one is the hybrid two-pole direct current contactor selected as an analogue, which contains one main contact in each pole, which are adjusted with the possibility of opening the second main contact later than opening the first, a current relay, switched on in series with the first main contact, ISVT - a transistor or two-operation thyristor connected in parallel with the current relay and the first main contact, while the collector of the transistor or the anode of the thyristor through a diode, the closing contact of the current relay and the resistor connected to the gate of the transistor or the controlled electrode of the thyristor, a capacitor and a bidirectional voltage limiter connected in parallel with the specified circuit of the transistor, or thyristor, a switching capacitor, one terminal of which is connected to the emitter of the IVT transistor, or to the cathode of a dual-operation thyristor, and the other - through the switching thyristor, the input circuit of the optoelectronic thyristor and the limiting resistor to the gate of the transistor or to of the control electrode of the double-operation, thyristor, the output circuit of the optocoupler thyristor is turned on between the output terminals of the contactor, and the anode - to the output terminal of the second pole, the time delay element consisting of a resistor and a capacitor, which are connected in parallel with the switching capacitor, the threshold element, which is connected by one output between the indicated resistor and capacitor, and the second - to the control electrode of the switching thyristor, the cathode of which is connected through the resistor to the output terminal of the second pole of the contactor, the overvoltage limiter, one terminal of which is connected to the input terminal of the first pole, and the other - to the output terminal of the second pole |ZI.
Цей контактор забезпечує практично бездугову комутацію головних контактів як при вмиканні, так і при вимиканні контактора без застосування стандартних драйверів, гальванічну розв'язку мережі і навантаження, може застосовуватись у реверсивних схемах вмикання, в бо ньому виключена необхідність в додатковому джерелі живлення схеми керування його електронною частиною, тому що живлення забезпечується від напруги мережі. Недоліком цього контактора є те, що в увімкненому стані його схема керування знаходиться постійно під впливом напруги мережі, що обмежить його застосування при напругах мережі вище за 2208 через складність побудови надійних і малогабаритних високовольтних схем керування. Вказане неодмінно призведе до необхідності застосування для керування силовим напівпровідниковим ключем стандартних драйверів зі спеціальними джерелами живлення, що збільшить їх габарити, вагу і підвищить вартість.This contactor provides practically arc-free switching of the main contacts both when switching on and when switching off the contactor without the use of standard drivers, galvanic isolation of the network and the load, it can be used in reversible switching schemes, because it eliminates the need for an additional power source of its electronic control scheme in part, because the power is supplied from the mains voltage. The disadvantage of this contactor is that, in the on state, its control circuit is constantly under the influence of the network voltage, which will limit its use at network voltages higher than 2208 due to the difficulty of building reliable and small-sized high-voltage control circuits. This will certainly lead to the need to use standard drivers with special power sources to control the power semiconductor key, which will increase their size, weight and cost.
Крім того, він не забезпечує бездугову комутацію при застосуванні цього контактора в мережах з двонапрямним протіканням струму, що суттєво звужує галузі його застосування.In addition, it does not provide arc-free switching when using this contactor in networks with bidirectional current flow, which significantly narrows the fields of its application.
В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити двополюсний гібридний контактор постійного струму. У якому введення нових конструктивних елементів та зв'язків дозволило б виключити вплив високої напруги мережі на схему керування та забезпечити бездугову комутацію кола при його застосуванні в мережах з двонапрямним струмом при збереженні позитивних якостей.The basis of the useful model is the task of improving the two-pole hybrid direct current contactor. In which the introduction of new structural elements and connections would make it possible to eliminate the influence of high network voltage on the control circuit and ensure arc-free switching of the circuit when it is used in networks with bidirectional current while maintaining positive qualities.
Поставлена задача обумовлена тим, що відомий двополюсний контактор має знижену надійність через вплив на схему керування у ввімкненому стані контактора високої напруги мережі і також не забезпечує бездугову комутацію кола при застосуванні його в мережах з двонапрямним протіканням струму, які у зв'язку з інтенсивним розвитком альтернативної електроенергетики і перетворювальних систем з рекуперацією електричної енергії одержали на сьогодні широкого розповсюдження. Тому вирішення поставленої задачі дозволить суттєво розширити галузі застосування гібридних контакторів постійного струму а отже і попит на них.The given task is due to the fact that the known two-pole contactor has reduced reliability due to the influence on the control circuit in the switched-on state of the high-voltage contactor of the network and also does not provide arc-free switching of the circuit when it is used in networks with bidirectional current flow, which in connection with the intensive development of alternative power industry and converting systems with electrical energy recovery have become widespread today. Therefore, the solution of the given problem will allow to significantly expand the fields of application of hybrid direct current contactors and, therefore, the demand for them.
Поставлена задача вирішується тим, що у гібридний двополюсний контактор постійного струму, який містить у кожному полюсі, по одному головному контакту, розхили цих контактів відрегульовані таким чином, що другий контакт розмикається пізніше першого, реле струму, увімкнене послідовно з першим головним контактом, силовий ІСВТ-транзистор, шунтований зворотним діодом, що увімкнений паралельно реле струму і першому головному контакту, при цьому колектор цього транзистора підімкнений через діод, замикаючий контакт реле струму та резистор до його затвору, конденсатор та двонаправлений обмежувач напруги, що увімкнені паралельно вхідному колу того ж транзистора, комутуючий конденсатор, один вивід якогоThe task is solved by the fact that in a hybrid two-pole direct current contactor, which contains one main contact in each pole, the deflections of these contacts are adjusted in such a way that the second contact opens later than the first, a current relay, switched on in series with the first main contact, a power ISVT -transistor shunted by a reverse diode connected in parallel to the current relay and the first main contact, while the collector of this transistor is connected through a diode, the closing contact of the current relay and a resistor to its gate, a capacitor and a bidirectional voltage limiter connected in parallel to the input circuit of the same transistor , a switching capacitor, one output of which
Зо підключений до емітера ІСВТ-транзистора, а другий через комутуючий тиристор, вхідне коло оптронного тиристора і обмежувальний резистор до затвору того ж транзистора, вихідне коло оптронного тиристора увімкнено між вихідними затискачами контактора, при чому анодом до вихідного затискача другого полюса, елемент затримки часу, що складається з резистора, конденсатора та порогового елемента, що підключений одним виводом між зазначеними резистором і конденсатором, обмежувач перенапруг, один вивід якого підключений до вхідного затискача першого полюсу, а другий - до вихідного затискача другого полюсу, у ньому, згідно з корисною моделлю, вивід комутуючого конденсатора, до якого підключений катод комутуючого тиристора, через додатково введені зарядний резистор і зарядний тиристор, під'єднаний своїм катодом до вихідного затискача другого полюсу контактора, елемент затримки часу підключений своїм резистором до протилежного кінця комутуючого конденсатора, своїм же конденсатором - до катоду зарядного тиристора, а пороговим елементом - до його керуючого електрода, при цьому додатково введений розмикаючий контакт реле струму увімкнений послідовно з резистором елемента затримки часу, а додатково введений пороговий елемент одним кінцем підключений до емітера ІЗВТ-транзистора, а другим до - керуючого електрода комутуючого тиристора.Zo is connected to the emitter of the ISVT transistor, and the second through the switching thyristor, the input circuit of the opto-thyristor and the limiting resistor to the gate of the same transistor, the output circuit of the opto-thyristor is switched on between the output terminals of the contactor, and the anode to the output terminal of the second pole, the time delay element, consisting of a resistor, a capacitor and a threshold element connected by one terminal between said resistor and capacitor, a surge arrester, one terminal of which is connected to the input terminal of the first pole and the other to the output terminal of the second pole, in it, according to a useful model, the output of the switching capacitor, to which the cathode of the switching thyristor is connected, through the additionally introduced charging resistor and charging thyristor, is connected with its cathode to the output clamp of the second pole of the contactor, the time delay element is connected with its resistor to the opposite end of the switching capacitor, with its capacitor - to the cathode adj single thyristor, and the threshold element - to its control electrode, while the additionally introduced opening contact of the current relay is turned on in series with the resistor of the time delay element, and the additionally introduced threshold element is connected at one end to the emitter of the IZVT transistor, and the other to the control electrode of the switching thyristor .
У гібридний двополюсний контактор постійного струму додатково введений другий силовийIn the hybrid two-pole direct current contactor, a second power is additionally introduced
ІСВТ-транзистор, шунтований зворотним діодом, при цьому емітер цього транзистора приєднаний до емітера першого силового транзистора, його затвор - до затвору того ж транзистора, а колектор другого транзистора через додатково введений діод підключений своїм катодом між діодом і замикаючим контактом реле струму, додатково введений захисний зворотний діод приєднаний між вхідними затискачами контактора катодом до вхідного затискача першого полюса, а вивід обмежувача перенапруг протилежний виводу, приєднаному до вихідного затискача другого полюсу, підключений через два додатково введені розділяючі діоди до вхідного і вихідного затискачів першого полюсу контактора відповідно.ISVT transistor shunted by a reverse diode, while the emitter of this transistor is connected to the emitter of the first power transistor, its gate is connected to the gate of the same transistor, and the collector of the second transistor is connected with its cathode between the diode and the closing contact of the current relay through an additionally introduced diode a protective reverse diode is connected between the input terminals of the contactor by the cathode to the input terminal of the first pole, and the terminal of the overvoltage limiter opposite to the terminal connected to the output terminal of the second pole is connected through two additionally introduced isolation diodes to the input and output terminals of the first pole of the contactor, respectively.
Пропонований контактор відрізняється від аналогу тим, що в ньому виключено вплив повної напруги мережі на схему керування у ввімкненому стані контактора, а також забезпечена надійна без дугова комутація двонаправленого струму мережі.The proposed contactor differs from its analogue in that it excludes the influence of the full network voltage on the control circuit in the switched-on state of the contactor, and also provides reliable arc-free switching of the bidirectional current of the network.
Суть корисної моделі полягає в тому, що введені вказаних додаткових елементів і зв'язків забезпечило заряд комутуючого конденсатора тільки в момент відключення контактора і до бо рівня напруги значно нижчої значення напруги мережі. В результаті елементи схеми керування довгий час (в ввімкненому і вимкненому стані контактора) знаходяться в знеструмленому стані, що суттєво підвищить надійність запропонованого контактора, а також знижує його вартості.The essence of the useful model is that the introduction of the specified additional elements and connections ensured the charge of the switching capacitor only at the moment of disconnection of the contactor and up to a voltage level significantly lower than the mains voltage. As a result, the elements of the control scheme are in a de-energized state for a long time (in the on and off state of the contactor), which will significantly increase the reliability of the proposed contactor, as well as reduce its cost.
Введення ж додаткового силового повністю керованого напівпровідникового ключа (ІСВТт- транзистора) включеного по вказаній вище схемі забезпечило надійну без дугову комутацію двонаправленого струму мережі практично без ускладнення схеми керування суттєво розширило галузь застосування запропонованого контактора.The introduction of an additional power fully controlled semiconductor switch (ISVTt-transistor) included according to the above scheme provided reliable arc-free commutation of the bidirectional current of the network practically without complicating the control scheme and significantly expanded the field of application of the proposed contactor.
Електрична схема першого варіанта гібридного контактора постійного струму, виконаного за п. 1, наведена на фіг. 1.The electrical diagram of the first version of the hybrid direct current contactor, made according to item 1, is shown in Fig. 1.
Цей контактор містить у кожному полюсі по одному головному контакту 1 і 2, розхили яких відрегульовані таким чином, що другий контакт розмикається пізніше першого, реле струму З увімкнене послідовно з першим головним контактом, силовий ІСВТ-транзистор 4, шунтований зворотним діодом 5, що увімкнений паралельно реле струму і першому головному контакту, при цьому колектор цього транзистора підімкнений через діод 6, замикаючий контакт 7 реле струму та резистор 8 до його затвору, конденсатор 9 та двонаправлений обмежувач напруги 10, що увімкнені паралельно вхідному колу того ж транзистора, комутуючий конденсатор 11, один вивід якого підключений до емітера ІСВТ-транзистора, а другий - через комутуючий тиристор 12, вхідне коло оптронного тиристора 13 і обмежувальний резистор 14 до затвору того ж транзистора, вихідне коло оптронного тиристора 13 увімкнено між вихідними затискачами контактора, при чому анодом до вихідного затискача другого полюса, елемент затримки часу, що складається з резистора 9 конденсатора 16 та порогового елемента 17, що підключений одним виводом між зазначеними резистором 15 і конденсатором 16, обмежувач перенапруг 18, один вивід якого підключений до вхідного затискача першого полюсу, а другий - до вихідного затискача другого полюсу, також вивід комутуючого конденсатора 11, до якого підключений катод комутуючого тиристора, через додатково введені зарядний резистор 19 і зарядний тиристор 20, який під'єднаний своїм катодом до вихідного затискача другого полюсу контактора, елемент затримки часу підключений своїм резистором 15 до протилежного кінця комутуючого конденсатора 11, своїм же конденсатором 15 - до катоду зарядного тиристора 20, а пороговим елементом 17 - до його керуючого електрода, при цьому додатково введений розмикаючий контакт 21 реле струму увімкнений послідовно з резистором 15 елемента затримки часу, а додатково введений пороговий елемент 22 одним кінцем підключений до емітера ІСВТтТ- транзистора, а другим - до керуючого електрода комутуючого тиристора 12.This contactor contains one main contact 1 and 2 in each pole, the angles of which are adjusted in such a way that the second contact opens later than the first, the current relay C is turned on in series with the first main contact, the power ISVT transistor 4, shunted by the reverse diode 5, which is turned on parallel to the current relay and the first main contact, while the collector of this transistor is connected through diode 6, closing contact 7 of the current relay and resistor 8 to its gate, capacitor 9 and bidirectional voltage limiter 10, which are connected in parallel to the input circuit of the same transistor, switching capacitor 11 , one terminal of which is connected to the emitter of the ISVT transistor, and the other - through the switching thyristor 12, the input circuit of the opto-thyristor 13 and the limiting resistor 14 to the gate of the same transistor, the output circuit of the opto-thyristor 13 is turned on between the output terminals of the contactor, while the anode to the output clamps of the second pole, a time delay element consisting of a resistor ra 9 of the capacitor 16 and the threshold element 17, which is connected by one terminal between the specified resistor 15 and the capacitor 16, the surge limiter 18, one terminal of which is connected to the input terminal of the first pole, and the second - to the output terminal of the second pole, as well as the output of the switching capacitor 11, to which the cathode of the switching thyristor is connected, through the additionally introduced charging resistor 19 and charging thyristor 20, which is connected with its cathode to the output clamp of the second pole of the contactor, the time delay element is connected with its resistor 15 to the opposite end of the switching capacitor 11, with its own capacitor 15 - to the cathode of the charging thyristor 20, and the threshold element 17 to its control electrode, while the additionally introduced opening contact 21 of the current relay is switched on in series with the resistor 15 of the time delay element, and the additionally introduced threshold element 22 is connected at one end to the emitter of the ISVTtT transistor, and the second - to the control electrode of the commutator th thyristor 12.
Суть корисної моделі пояснює креслення.The drawing explains the essence of a useful model.
На фіг. елементи контактора 1-5, утворюють його головне коло, елементи 6-10 - коло керування вмиканням ІСВтТ-транзисторів, а елементи 11-14, 28 - коло керування його вимиканням, при цьому розхили контактів 1 і 2 відрегульовані таким чином, що контакт 2 розмикається на 7-9 мс пізніше контакту 1, а в якості замикаючого контакту 7 реле струму З застосовуються геркони, обмежувач напруги (варистор) 18 служить для обмеження перенапруг, обумовлених енергією, запасеною в індуктивності мережі, а оптронний тиристор 13 - для обмеження перенапруг, обумовлених енергією запасеною в індуктивності навантаження.In fig. elements of the contactor 1-5 form its main circuit, elements 6-10 are the control circuit for turning on the ISVtT transistors, and elements 11-14, 28 are the control circuit for turning it off, while the angles of contacts 1 and 2 are adjusted so that contact 2 opens 7-9 ms later than contact 1, and reed switches are used as closing contact 7 of current relay C, voltage limiter (varistor) 18 serves to limit overvoltages due to the energy stored in the inductance of the network, and opto-thyristor 13 - to limit overvoltages, caused by the energy stored in the inductance of the load.
Зарядний тиристор 19 та зарядний резистор 20 забезпечують заряд комутуючого конденсатора 11 при повному перетіканні струму із кола головного контакту 1 в коло ІЗВТ-транзистора 4, при цьому фіксована затримка (3-4) мс на включення тиристора 20 забезпечується елементом часової затримки, який складається з резистора 15, розмикаючого контакту 21 реле струму (також геркона), конденсатора 16 і порогового елемента 17.The charging thyristor 19 and the charging resistor 20 charge the switching capacitor 11 when the current flows completely from the circuit of the main contact 1 to the circuit of the IZVT transistor 4, while the fixed delay (3-4) ms for turning on the thyristor 20 is provided by the time delay element, which consists of resistor 15, opening contact 21 of the current relay (also reed switch), capacitor 16 and threshold element 17.
У вимкненому стані контактора всі його елементи знеструмлені.When the contactor is off, all its elements are de-energized.
При вмиканні апарату та протіканні струму у головному колі реле З спрацьовує і його контакт 7 замикається, а контакт 21 розмикається. У цьому стані ІСВТ-транзистор 4 знеструмлений, через те що він зашунтований головним контактом 1, знеструмлена також і схема керування.When the device is turned on and the current flows in the main circuit, relay C is activated and its contact 7 closes, and contact 21 opens. In this state, ISVT transistor 4 is de-energized, due to the fact that it is shunted by the main contact 1, the control circuit is also de-energized.
Оскільки розмикання контакту 21, при появі струму в колі реле З відбувається за проміжок часу суттєво менший фіксованої затримки на включення зарядного тиристора 20, то комутуючий конденсатор 11 залишиться в незарядженому стані.Since the opening of the contact 21, upon the appearance of current in the circuit of the relay C, occurs during a time interval significantly shorter than the fixed delay for turning on the charging thyristor 20, the switching capacitor 11 will remain in an uncharged state.
При вимиканні контактора і розмиканні головного контакту 1 на ньому виникає "коротка" дуга, внаслідок чого відбувається різке зростання напруги на ньому до (10-12) В, під дією якої через діод б, контакт 7 реле струму і резистор 8 відбувається вмикання ІСВТ-транзистора 4.When the contactor is turned off and the main contact 1 is opened, a "short" arc occurs on it, as a result of which there is a sharp increase in the voltage on it to (10-12) V, under the action of which, through diode b, contact 7 of the current relay and resistor 8, the ISVT- transistor 4.
Струм з кола головного контакту 1 переходить у коло транзистора 4. При повному перетіканні струму з кола 1 "коротка" дуга гасне, реле струму З вимикається, його контакт 7 розмикається а контакт 21 замикається і коло керування ІСВТ-транзистора знеструмлюється. "Коротка" дуга через мале значення індуктивності в контурі комутації триває кілька десятків мкс і тому практично не впливає на комутаційну зносостійкість головних контактів. При цьому конденсаторThe current from the circuit of the main contact 1 passes into the circuit of transistor 4. When the current from circuit 1 is completely flowing, the "short" arc is extinguished, the current relay Z is turned off, its contact 7 opens and contact 21 closes, and the control circuit of the ISVT transistor is de-energized. A "short" arc due to the small value of the inductance in the switching circuit lasts several tens of μs and therefore has practically no effect on the switching wear resistance of the main contacts. At the same time, the capacitor
9, попередньо заряджений до рівня напруги "короткої" дуги продовжує підтримувати транзистор 4 у провідному стані і після повного перетікання струму в його коло.9, pre-charged to the voltage level of a "short" arc continues to maintain transistor 4 in the conductive state even after the current has completely flowed into its circuit.
Максимальне пряме падіння напруги на відкритому ІЗВТ-транзисторі є недостатнім для виникнення дуги на головному контакті 1.The maximum direct voltage drop across the open IZVT transistor is insufficient to cause an arc on the main contact 1.
Тривалість протікання струму навантаження по ІСВТ-транзистору забезпечується елементом затримки часу і становить близько 4 мс, що цілком достатньо для розмикання головного контакту 1 на відстань, що є безпечною для електричного пробою контактного проміжку. Ця часова затримка на вимикання забезпечується конденсатором 16 і резистором 15.The duration of the flow of the load current through the ISVT transistor is provided by the time delay element and is about 4 ms, which is quite enough to open the main contact 1 to a distance that is safe for electrical breakdown of the contact gap. This turn-off time delay is provided by capacitor 16 and resistor 15.
Як тільки конденсатор 16 під дією напруги на виході контактора зарядиться до значення, що перевищує напругу пробою порогового елемента 17, зарядний тиристор 20 відкривається.As soon as the capacitor 16 under the action of the contactor output voltage is charged to a value exceeding the breakdown voltage of the threshold element 17, the charging thyristor 20 opens.
Комутуючий конденсатор 11 через зарядний резистор 19 і зарядний тиристор 20 починає заряджатись. Як тільки значення напруги на ньому (як правило не більше 30-40 В) перевищить рівень пробою порогового елементу 22, відбудеться включення комутуючого тиристора 12. При цьому в комутуючий конденсатор 11 через цей тиристор та обмежувальний резистор 14 і вхідне коло оптронного тиристора 13 підключається в замикаючому напрямку до входу ІСВТ- транзистора, забезпечуючи його надійне вимикання і струм в колі навантаження переривається.The switching capacitor 11 starts charging through the charging resistor 19 and the charging thyristor 20. As soon as the voltage value on it (usually no more than 30-40 V) exceeds the breakdown level of the threshold element 22, the switching thyristor 12 will turn on. At the same time, the switching capacitor 11 is connected to the switching capacitor 11 through this thyristor and the limiting resistor 14 and the input circuit of the optoelectronic thyristor 13 in closing direction to the input of the ISVT transistor, ensuring its reliable shutdown and the current in the load circuit is interrupted.
Енергія накопичена в індуктивністях мережі і навантаження, розсіюється за допомогою варистора 18 і відкритого оптронного тиристора 13, забезпечуючи при цьому допустимий рівень контактних перенапруг. Обмежувач перенапруг 12 забезпечує допустимий рівень напруги на вході ІСВТ-транзистора. Головний контакт 1 при цьому ще залишається замкненим.The energy accumulated in the inductances of the network and the load is dissipated using the varistor 18 and the open optronic thyristor 13, while ensuring an acceptable level of contact overvoltages. Surge limiter 12 ensures the permissible voltage level at the input of the ISVT transistor. At the same time, the main contact 1 remains closed.
Повне вимикання кола, що комутується, відбувається після розмикання головного контакту 2. Оскільки його розмикання відбудеться на (7-9) мс пізніше розмикання головного контакту 1, він розмикається без дуги. Після розмикання цього контакту буде забезпечено гальванічну розв'язку мережі та навантаження, а контактор буде повністю знеструмлений.The complete switching off of the commutated circuit occurs after the opening of the main contact 2. Since its opening occurs (7-9) ms later than the opening of the main contact 1, it opens without an arc. After opening this contact, galvanic isolation of the network and load will be ensured, and the contactor will be completely de-energized.
При вібраціях головного контакту 1 ІЗВТ-транзистор 4 вмикається аналогічно тому, як це відбувається у випадку вимикання контактора.When the main contact 1 vibrates, the IZVT-transistor 4 is turned on in the same way as it happens when the contactor is turned off.
Електрична схема другого варіанта гібридного контактора постійного струму, виконаного по п.2, наведена на фіг. 2.The circuit diagram of the second version of the hybrid direct current contactor, made according to item 2, is shown in Fig. 2.
Цей варіант гібридного контактора постійного струму містить всі елементи першого варіанту гібридного контактора, в який додатково введений другий силовий ІСВТ-транзистор 23, шунтований зворотним діодом 24, при цьому емітер цього транзистора приєднаний до емітера першого силового транзистора, його затвор - до затвору того ж транзистора, а колектор другого транзистора через додатково введений діод 25 підключений своїм катодом між діодом 6 і замикаючим контактом 7 реле струму, додатково введений захисний зворотний діод 26 приєднаний між вхідними затискачами контактора катодом до вхідного затискача першого полюса, а вивід обмежувача перенапруг 18 протилежний виводу, приєднаному до вихідного затискача другого полюсу, підключений через два додатково введені розділяючі діоди 27 і 28 до вхідного і вихідного затискачів першого полюсу контактора відповідно.This version of the hybrid direct current contactor contains all the elements of the first version of the hybrid contactor, in which a second power ISVT transistor 23 is additionally introduced, shunted by a reverse diode 24, while the emitter of this transistor is connected to the emitter of the first power transistor, its gate is connected to the gate of the same transistor , and the collector of the second transistor through the additionally introduced diode 25 is connected with its cathode between diode 6 and the closing contact 7 of the current relay, the additionally introduced protective reverse diode 26 is connected between the input terminals of the contactor by the cathode to the input terminal of the first pole, and the output of the overvoltage limiter 18 is opposite to the output connected to the output terminal of the second pole, connected through two additionally introduced separating diodes 27 and 28 to the input and output terminals of the first pole of the contactor, respectively.
Відмінність в роботі цього варіанту контактора в порівнянні з раніше розглянутим полягає в наступному.The difference in the operation of this version of the contactor in comparison with the previously considered one is as follows.
При вимиканні контактора в момент розмикання головного контакту 1 і при протіканні прямого струму відбувається включення відповідного по спрямуванню ІСВТ- транзистора 4 по колу: діод 6, замикаючий контакт 7 реле струму і резистор 8, а при протіканні зворотного струму - включення зустрічного по спрямуванню ІСВТ- транзистора 23 і по колу: діод 25, замикаючий контакт 7 і резистор 8. При цьому при вимиканні прямого струму шунтуючий струм протікає поWhen the contactor is turned off at the moment of opening of the main contact 1 and when a direct current flows, the corresponding ISVT transistor 4 is turned on in a circle: diode 6, closing contact 7 of the current relay and resistor 8, and when the reverse current flows - the opposite direction of the ISVT is turned on transistor 23 and in the circuit: diode 25, closing contact 7 and resistor 8. At the same time, when the direct current is turned off, the shunt current flows through
ІСВТ- транзистору 4 і зворотному діоду 24, а при відключеного зворотного струму - по ІЗВТ- транзистору 23 і зворотному діоду 5. Варто відзначити, що в зв'язку з тим, що ІЗВТ-транзистори зашунтовані зворотними діодами подача відпираючої та замикаючої напруги одночасно на затвори обох транзисторів не є небезпечним для їх роботи.ISVT-transistor 4 and reverse diode 24, and when the reverse current is turned off - through IZVT-transistor 23 and reverse diode 5. It is worth noting that due to the fact that IZVT-transistors are shunted by reverse diodes, the supply of the opening and closing voltage simultaneously to closing both transistors is not dangerous for their operation.
Захист від перенапруги, зумовлених енергією накопиченою в індуктивності мережі, при відключенні апарата забезпечується при прямому протіканні струму в колі діодом 27 і обмежувачем перенапруги 18, а при зворотному - діодом 28 і тим же обмежувачем перенапруги.Protection against overvoltage caused by the energy accumulated in the inductance of the network, when the device is turned off, is provided by diode 27 and surge limiter 18 in the case of direct current flow in the circuit, and in reverse - by diode 28 and the same surge limiter.
Захист же від перенапруги, зумовлений енергією, накопиченою в індуктивності навантаження, забезпечується оптронним тиристорам 13 при відключенні прямого струму і діодом 26 - при відключенні зворотного струму.Protection against overvoltage caused by the energy stored in the inductance of the load is provided by the optocoupler thyristor 13 when the direct current is turned off and diode 26 - when the reverse current is turned off.
Крім того напруга для живлення кола заряду комутуючого конденсатора 11 через зворотній тиристор 20 з'являється у даному варіанті тільки після включення комутуючих ІСВТт- транзисторів, яке має місце тільки в коротких проміжках часу при відключенні контактора. У раніше розглянутому варіанті ця напруга з'являється одразу після замикання головних контактів і залишається протягом всього часу включеного стану контактора. Вказане суттєво вплине на підвищення надійності другого варіанта гібридного контактора.In addition, the voltage for powering the charge circuit of the switching capacitor 11 through the reverse thyristor 20 appears in this version only after switching on the switching ISVTt transistors, which occurs only in short periods of time when the contactor is turned off. In the previously considered version, this voltage appears immediately after closing the main contacts and remains during the entire time the contactor is on. This will significantly affect the reliability of the second version of the hybrid contactor.
Призначення і робота інших елементів схеми таке ж, як і в раніше розглянутому першому варіанті контактора.The purpose and operation of other elements of the scheme is the same as in the previously considered first version of the contactor.
Використання в розглянутих варіантах контакторів двоопераційних тиристорів замість ІЗВТ- транзисторів є нераціональним, оскільки через високий рівень значень замикаючих струмів цих тиристорів, а також великого часу їх замикання (до 100 мкс), габарити і вартість схеми керування будуть більше ніж на порядок перевищувати ці показники досягненні в варіантах контакторів, виконаних на ІСВТ- транзисторах.The use of dual-operation thyristors instead of IZVT transistors in the considered versions of contactors is irrational, because due to the high level of closing current values of these thyristors, as well as their long closing time (up to 100 μs), the dimensions and cost of the control scheme will exceed these achievement indicators by more than an order of magnitude in variants of contactors made on ISVT-transistors.
Пропонований гібридний контактор постійного струму за рахунок введення нових елементів і зв'язків має підвищений термін служби та підвищену надійність роботи при зменшених габаритах та вартості за рахунок того, що у вимкненому та увімкненому станах електронна частина контактора знеструмлена, а її елементи перебувають під навантаженням тільки у моменти комутації навантаження, тобто короткочасно; для її живлення не потрібне допоміжне джерело.The proposed hybrid direct current contactor due to the introduction of new elements and connections has an increased service life and increased reliability of operation with reduced dimensions and cost due to the fact that in the off and on states the electronic part of the contactor is de-energized, and its elements are under load only in moments of load switching, i.e. short-term; it does not require an auxiliary source for its power supply.
Крім того пропонований контактор за рахунок введення двох зустрічно увімкнених ІСВТ- транзисторів, емітери і затвори яких з'єднані між собою, а також введення додаткового малопотужного тиристора для заряду комутуючого конденсатора забезпечує надійну бездугову комутацію електричного кола при протіканні по ньому струму, що суттєво розширило галузі застосування цього контактора.In addition, the proposed contactor due to the introduction of two counter-switched ISVT transistors, the emitters and gates of which are interconnected, as well as the introduction of an additional low-power thyristor for charging the switching capacitor, provides reliable arc-free switching of the electric circuit when current flows through it, which significantly expanded the field application of this contactor.
Завдяки покращеним технічним параметрам таких контакторів їх доцільно застосовувати в тяжких режимах експлуатації, а також в мережах з двонапрямним протіканням струму, які у зв'язку інтенсивним розвитком альтернативної електроенергетики і перетворювальних систем з рекуперацією електричної енергії одержали в наш час широкого розповсюдження.Thanks to the improved technical parameters of such contactors, it is advisable to use them in severe operating conditions, as well as in networks with bidirectional current flow, which, due to the intensive development of alternative power generation and conversion systems with electrical energy recovery, have become widespread nowadays.
Джерела інформації: 1. Раїепі по. 7079363 В2 ИБА, Іпі.СІ. НО2Н 3/00, НО2Н 7/00 Нубгій ОС еїІесіготадпеїїс сопіасюг / Мопд-Но Спипо, А. (О5А). - Мо10/404061 Пе: 2.04.2003; даїе ої раїепі 18.07.2006. 2. Раїєпі по. 7538990 В2 БА, Іпі.СІ. НО2Н 3/00, НО2Н 7/00 Нідн мопаде сопіасіог Нубгіа мїпоці а ОС агс ргєак /ВеїїзіеЕ.С, СапегЕ.А. МеїлІетгМ.МУу., Мамегіпд 9.Т. (О5А). - 11/638984; Пеїа:Sources of information: 1. Raiepi po. 7079363 В2 IBA, Ipi.SI. НО2Н 3/00, НО2Н 7/00 Nubgiy OS eiIesigotadpeiis sopiasyug / Mopd-No Spypo, A. (O5A). - Mo10/404061 Pe: 04/2/2003; dated 07/18/2006. 2. Raiepi by. 7538990 В2 BA, Ipi.SI. НО2Н 3/00, НО2Н 7/00 Nidn mopade sopiasiog Nubgia mipotsi a OS ags rgeak /VeijzieE.S, SapegE.A. MeilIetgM.MUu., Mamegipd 9.T. (O5A). - 11/638984; Peia:
Зо 14.12.2006; даїе ої раїепі 26.05.2009. 3. Пат. 63999 Україна, МПК НО1ТН 9/00. Гібридний двополюсний контактор постійного струму / босков А. Г., Соскова І. О., Сабалаєва Н. О., Дорохов О. В. (Україна); заявник та патентовласник Українська інженерно-педагогічна академія, Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова. - Меи2011 04155; заявл. 6.04.2011; опубл. 25.10.2011, Бюл. Мо20.From 14.12.2006; daiye oi raiepi 26.05.2009. 3. Pat. 63999 Ukraine, IPC НО1ТН 9/00. Hybrid two-pole DC contactor / A. G. boskov, I. O. Soskova, N. O. Sabalayeva, O. V. Dorokhov (Ukraine); applicant and patent holder Ukrainian Engineering and Pedagogical Academy, Kharkiv National University of Urban Economy named after O.M. Beketova. - May 2011 04155; statement 04/06/2011; published 25.10.2011, Bull. Mo20.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201806842U UA130821U (en) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | HYBRID Dual-pole DC current contactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201806842U UA130821U (en) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | HYBRID Dual-pole DC current contactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA130821U true UA130821U (en) | 2018-12-26 |
Family
ID=65515060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201806842U UA130821U (en) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | HYBRID Dual-pole DC current contactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA130821U (en) |
-
2018
- 2018-06-18 UA UAU201806842U patent/UA130821U/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2752895C (en) | Disconnecting switch for galvanic direct current interruption | |
| US11108320B2 (en) | Method and voltage multiplier for converting an input voltage, and disconnector | |
| US20150372474A1 (en) | Circuit interruption device | |
| CN103346763A (en) | Insulated gate bipolar transistor drive protective circuit | |
| CN102064047B (en) | Relay and switching tube parallel circuit suitable for high-pressure direct current occasion | |
| JP2017126544A (en) | Non-arc current switching device | |
| US11862416B2 (en) | Hybrid DC circuit breaker | |
| CN202333786U (en) | Drive circuit for restraining IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) overcurrent | |
| JP2018125270A (en) | DC power system safety switchgear | |
| CN109861189B (en) | Arc extinguishing type low-voltage direct current breaker | |
| UA130821U (en) | HYBRID Dual-pole DC current contactor | |
| CN211266446U (en) | Circuit breaker protection device | |
| CN210669566U (en) | Series-parallel switching circuit with reverse connection preventing function | |
| CN110635533A (en) | Series-parallel switching circuit with reverse connection preventing function | |
| CN220457386U (en) | Hybrid solid state switching device | |
| CN2490756Y (en) | Crystal break pipe AC high-voltage switch | |
| CN220525956U (en) | Solid state circuit breaker fault detection device and solid state circuit breaker comprising same | |
| UA134585U (en) | CONTACT DIRECT CONNECTOR CONTINUOUS CURRENT | |
| RU196697U1 (en) | Multilevel Voltage Converter Module | |
| UA130231U (en) | HYBRID Dual-pole DC current contactor | |
| CN211127111U (en) | Protection circuit of direct current power supply system and direct current power supply | |
| CN220754679U (en) | Excitation system de-excitation loop of generator set | |
| CN210075186U (en) | Silicon controlled rectifier trigger device | |
| CN101834427B (en) | Short circuit time delay tripping control device for direct current circuit breaker | |
| CN2512162Y (en) | Thyristor high voltage A.C. switch |