трехфазный коммутатор

Формула изобретения

Трехфазный коммутатор, содержащий в каждой коммутируемой фазе первый диод и тиристорный оптрон, у которых точка соединения катода первого диода с анодом тиристорного оптрона соединена с входным выводом, а точка соединения анода первого диода с катодом тиристорного оптрона - с выходным выводом, к которому подключается нагрузка, второй диод, катод которого соединен с анодом светодиода тиристорного оптрона, подключенного катодом к первому выводу токоограничивающего резистора, третий диод, подключенный анодом к одному из выводов первой кнопки управления "ПУСК", подсоединенной вторым выводом к одной из фаз питающей сети, второю кнопку управления "СТОП", отличающийся тем, что в него введены контактор с тремя замыкающими контактами, дополнительный тиристор, четвертый диод и - по числу фаз дополнительный тиристорный оптрон, пятый и шестой диоды и резистор, причем контакты контактора включены между фазами сети и входными выводами коммутатора, катушка контактора, зашунтированная четвертым диодом в обратном включении, подсоединена одним выводом к катоду дополнительного тиристора, а другим выводам к анодам пятых диодов, подключенных катодом к соответствующей фазе сети, и вторым выводам токоограничивающих резисторов, анод дополнительного тиристора подсоединен к катодам шестых диодов, управляющий электрод упомянутого тиристора подсоединен к катоду третьего диода, светодиод дополнительного оптронного тиристора каждой фазы подключен анодом через резистор к входному выводу коммутатора, а катодом - к его выходному выводу, фототиристор дополнительного оптрона подсоединен анодом в двух фазах к соответствующему входу коммутатора непосредственно, а в третьей фазе подсоединен к входу через вторую кнопку управления, катодом - к анодам вторых и шестых диодов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для включения и отключения трехфазной нагрузки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является трехфазный коммутатор, содержащий в каждой коммутируемой фазе первый диод и тиристорные оптроны, включенные в каждую фазу питающей сети последовательно с нагрузкой, в двух фазах первый диод включен встречно-параллельно тиристорному оптрону; второй диод, катод которого соединен с анодом светодиода тиристорного оптрона, две кнопки управления, три резистора, причем в третьей фазе первый диод включен встречно-параллельно тиристорному оптрону и через первую кнопку управления соединен с анодом дополнительного диода, катод которого соединен с катодом второго диода этой фазы и анодом светодиода тиристорного оптрона последующей фазы; первые выводы резисторов подключены к катоду светодиода тиристорного оптрона соответствующей фазы, вторые выводы резисторов двух баз подключены к соответствующему входному выводу следующей фазы непосредственно, а в третьей фазе - через вторую кнопку управления; аноды вторых диодов подключены к выходным выводам последующих баз.

Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает отключение коммутатора как при обрыве цепи нагрузки, так и при повреждении - типа "короткое замыкание" - силовых вентилей, что снижает надежность устройства.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в трехфазный коммутатор, содержащий в каждой коммутируемой фазе первый диод и тиристорный оптрон, у которых точка соединения катода первого диода с анодом тиристорного оптрона соединена с входным выводом, а точка соединения анода первого диода с катодом тиристорного оптрона - с выходным выводом, к которому подключена нагрузка, второй диод, катод которого соединен с анодом светодиода тиристорного оптрона, подключенного катодом к первому выводу токоограничивающего резистора, третий диод - подключенный анодом к одному из выводов первой кнопки управления("ПУСК"), подсоединенной вторым выводом к одной из фаз питающей сети, вторую кнопку управления ("СТОП"), введены контактор с тремя замыкающими контактами, дополнительный тиристор, четвертый диод и - по числу фаз - дополнительный тиристорный оптрон, пятый и шестой диоды и резистор, причем контакты контактора включены между фазами сети и входными выводами коммутатора, катушка контактора, зашунтированная четвертым диодом в обратном включении, подсоединена одним выводом к катоду дополнительного тиристора, а другим выводом к анодам пятых диодов, подключенных катодом к соответствующей фазе сети, и вторым выводам токоограничивающих резисторов, анод дополнительного тиристора подсоединен к катодам шестых диодов, управляющий электрод упомянутого тиристора подсоединен к катоду третьего диода, светодиод дополнительного оптронного тиристора каждой фазы подключен анодом через резистор к входному выводу коммутатора, а катодом - к его выходному выводу, фототиристор дополнительного оптрона подсоединен анодом в двух фазах к соответствующему входу коммутатора непосредственно, а в третьей фазе подсоединен к входу через вторую кнопку управления ("СТОП"), катодом - к анодам вторых и шестых диодов.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в разработке такого трехфазного коммутатора, который позволяет в процессе эксплуатации выявить повреждение - типа "короткое замыкание" - у cиловых вентилей, обрыв нагрузочной цепи с последующим отключением устройства.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема трехфазного коммутатора. Коммутатор содержит в каждой коммутируемой фазе А (В, С) первый диод 1 (2, 3) и тиристорный оптрон 4 (5, 6), включенные встречно-параллельно между входным 7(8,9) и выходным 10 (11, 12), к которому(выходу) подключается нагрузка, выводами, второй диод 13 (14, 15), катод которого соединен с анодом светодиода тиристорного оптрона 4 (5, 6), подключенного катодом к первому выводу токоограничивающего резистора 16 (17, 18), третий диод 19, подключенный анодом к одному из выводов первой кнопки управления 20 ("ПУСК"), подсоединенной вторым выводом к фазе А, вторую кнопку управления 21 ("СТОП"), контактор 22 с тремя замыкающими контактами 23-25, дополнительный тиристор 26, четвертый диод 27 и - по числу фаз - дополнительный тиристорный оптрон 28 (29, 30), пятый 31 (32, 33) и шестой 34 (35, 36) диоды, резистор 37 (36, 39), при этом контакты 23-25 контактора включены между фазами сети А, В, С и входными выводами 7-9 коммутатора, катушка контактора 22, зашунтированная четвертым диодом 27 в обратном включении, подсоединена одним выводом к катоду дополнительного тиристора 26, а другим выводом - к анодам пятых диодов 31-33, подключенных катодами к соответствующей фазе сети А (В, С) и вторым выводам токоограничивающих резисторов 16-18, анод дополнительного тиристора 26 подсоединен к катодам шестых диодов 34-36, управляющий электрод подсоединен к катоду третьего диода 19, светодиод дополнительного оптронного тиристора 28 (29, 80) каждой фазы А (В, С) подключен анодом через соответствующий резистор 37 (38, 39) к входному выводу 7 (8, 9) коммутатора, а катодом к выходному 10 (11, 12) выводу его, фототиристор подсоединен анодом в двух фазах (А и В) к соответствующему входу 7, 8 коммутатора непосредственно, а в третьей фазе (С) подсоединен к входу 9 через вторую кнопку управления 21 ("СТОП"), катодом - к анодам вторых 13, 14, 15 и шестых 34, 35, 36 диодов.

Трехфазный коммутатор работает следующим образом. При подаче напряжения на клеммы А, В, С и кратковременном нажатии кнопки управления 20 в момент времени t=0 по цепям: фаза А, кнопка 20, третий диод 19 (предотвращает при нажатой кнопке 20 выход из строя дополнительного тиристора 26 после его открывания (переход анод - управляющий электрод), так как диод 19 по отношению к диодам 34-36 включен встречно, управляющий переход тиристора 26, катушка 22 контактора, пятый диод 32, фаза В (до момента времени , а затем (с момента времени через пятый диод 33 и фазу С (до момента времени , течет ток, включается контактор 26 (через 20-40 мсек), открывается дополнительный тиристор 26 (с целью уменьшения потерь в цепи управляющего перехода тиристора 46 при нажатой кнопки 20 его переход анод - управляющий электрод можно шунтировать диодом, подключенным катодом к аноду тиристора, а анодом к аноду третьего диода 19, на схеме не показан). Включившись, контактор 22 замыкает свои контакты 23-25, подавая напряжение сети на входные выводы 7-9 коммутатора (допустим, что это произошло через n периодов с момента нажатия кнопки 20). По цепям фаза С, контакт 25 контактора 22, резистор 39, светодиод дополнительного оптрона 30, нагрузка, первый диод 2, контакт 24, фаза В и фаза А, контакт 23, резистор 37, светодиод оптрона 28, нагрузка, первый диод 2, контакт 24, фаза В начинают протекать токи, открываются фототиристоры оптронов 30 и 28, которые по цепи фаза С, контакт 25, вторая кнопка управления 21, фототиристор оптрона 30, шестой диод 36, дополнительный тиристор 26, катушка контактора 22, пятый диод 32, фаза В подключают тиристор 26 и контактор 22 на линейное напряжением между фазами С и В (до , а по цепи фаза А, контакт 23, фототиристор оптрона 28, шестой диод 34, тиристор 26, катушка контактора 22, пятый диод 32, фаза В подключают тиристор 26 и контактор 22 на линейное напряжение между фазами А и В (в промежутке времени , кроме того (после включения фототиристоров оптронов 30,28), по цепи второй диод 15, светодиод оптрона 6, токоограничивающйй резистор 18, пятый диод 32, фаза В начинает протекать входной ток оптрона 6 (до , по цепи второй диод 13, светодиод оптрона 4, токоограничивающий резистор 16, пятый диод 32, фаза В (до ), а затем по цепи диод 13, светодиод оптрона 4, токоограничивающий резистор 16, пятый диод 33, фаза С (до протекает входной ток оптрона 4, открываются фототиристоры оптронов 6 и 4, шунтирующие цепи управления дополнительных оптронов 30 и 28 и подключающие нагрузку к сети. В момент времени появляются ток во входной цепи дополнительного оптрона 29 (цепь : фаза В, контакт 24, резистор 38, светодиод оптрона 29, нагрузка, первый диод 3, контакт 25 фаза С), последний открывается и прикладывает через шестой диод 35 и пятые диоды 33, 31 к аноду дополнительного тиристора 26 линейные напряжения между фазами В, С и фазами В и А Таким образом, дополнительный тиристор 26 (с контактором 22), подсоединенный к выходным выводам трехфазного мостового выпрямителя, образованного фототиристорами оптронов 28-30, диодами 34-36 (катодная группа) и диодами 31-33 (анодная группа) остается во включенном состояния после отпускания кнопка 20 "ПУСК". Одновременно фототиристор оптрона 29 подключает светодиод оптронного тиристора 5 через диоды 33 и 31 к фазам С и А (ток через него течет в промежутке времени , т.е. 210 град.эл, такую же длительность имеют токи светодиодов оптронов 4 и 6), открывается фототиристор оптрона 5, подключая к фазе В нагрузку и шунтируя входную цепь оптрона 29. Таким образом, в соответствии с чередованием фаз питающей сети и схемой управления происходит включение оптронов 4-6.

При обрыве любой из фаз питающей сети, например фазы А, превращается протекание тока через фототеристор дополнительного оптрона 28, при этом из-за провала тока до нуля в трехфазной схеме выпрямителя, образованного фототиристорами оптронов 28-30 диодами 34-36, 31-33, запирается дополнительный тиристор 26, отключается контактор 26 и соответственно нагрузка.

В случае выхода из строя любого из силовых вентилей (повреждение типа "короткое замыкание"), например, оптрона 4 в фазе А, цепь резистор 37, светодиод дополнительного оптрона 28 оказывается закороченной, вследствие чего его фототиристор уже не может включаться в соответствующий момент времена, что приводят к запиранию дополнительного тиристора 26 и отключению контактора 22. Отключается коммутатор и при обрыве цепи нагрузки, так как в этом случае прерывается цепь питания светодиода соответствующего дополнительного оптрона, например оптрона 28 в фазе А, что приводит к запиранию дополнительного тиристора 26 и отключению контактора 22. Коммутатор может быть включен только после устранения неисправностей и повторного включения дополнительного тиристора 26 (контактора 22) с помощью кнопки 20 "ПУСК". Для отключения трехфазного коммутатора нажимается кнопка 21 "СТОП", разрывающая цепь питания дополнительного тиристора 26 от импульсов линейных напряжений между фазами С, А и С, В, тиристор 26 запирается и контактор 22 отключает нагрузку.

В сравнении с прототипом заявленное устройство отличается возможностью выявления в процессе эксплуатация поврежденных силовых вентелей (типа "короткое замыкание"), обрыва цепи нагрузки с его последующим отключением.