РЕЗОНАНСНЫЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для коммутации силовых цепей переменного тока.
Известно, что для коммутации цепей переменного тока широко используются электромеханические коммутаторы - пускатели, контакторы, разъединители и т.д. Недостатком таких устройств является возникновение дуги на размыкающих контактах при размыкании сильноточных цепей, для гашения которой необходимо применять дугогасящие устройства, что снижает надежность и увеличивает габариты устройства.
Известен резонансный выключатель переменного тока [патент РФ на полезную модель №4632, МПК6 Н01Н 35/00 опубл. 16.07.97.], выбранный в качестве прототипа, содержащий последовательно включенные генератор, нагрузку, коммутатор и дополнительную цепь, состоящую из параллельно включенных индуктивности, емкости и дополнительного коммутатора, причем индуктивность и емкость образуют резонансный контур, настроенный на частоту генератора.
Недостатком такого устройства является то, что дополнительный коммутатор размыкает ток, протекающий по цепи нагрузки и, следовательно, должен быть рассчитан на размыкание сильноточной цепи, что приводит к увеличению габаритов данного устройства и уменьшению надежности его работы. Другим недостатком прототипа является большая длительность переходного процесса при спаде тока в цепи нагрузки после размыкания дополнительного коммутатора, что приводит к уменьшению быстродействия устройства.
Задачей полезной модели является уменьшение габаритов, увеличение надежности и быстродействия работы устройства.
Данная задача достигается тем, что резонансный размыкатель цепей переменного тока также как и устройство прототипа содержит источник переменного напряжения, подключенный выходным зажимом к входному зажиму коммутатора, выходной зажим которого подключен входному зажиму нагрузки.
Согласно полезной модели выходной зажим нагрузки подключен к выходному зажиму первой индуктивности а входной зажим источника переменного напряжения подключен к первому выводу конденсатора и к входному зажиму дополнительного коммутатора, выходной зажим которого подключен к выходному зажиму второй индуктивности, входной зажим которой образует общую точку с входным зажимом первой индуктивности и вторым выводом конденсатора, причем первая индуктивность образует с конденсатором последовательный резонансный контур, а вторая индуктивность образует с конденсатором параллельный резонансный контур, при этом индуктивности имеют индуктивную связь и включены встречно.
Полезная модель имеет следующие преимущества перед устройством прототипа:
1. Последовательный резонансный контур, который образуют первая индуктивность и конденсатор при разомкнутом дополнительном коммутаторе имеет сопротивление близкое к нулю и не ограничивает величину тока нагрузки, а параллельный резонансный контур, который образуют вторая индуктивность и конденсатор при замыкании дополнительного коммутатора имеет сопротивление близкое к бесконечности и уменьшает ток нагрузки практически до нуля, что позволяет осуществить бездуговое размыкание силовой цепи и увеличить надежность работы устройства.
2. Дополнительный коммутатор в заявляемом устройстве при размыкании цепи нагрузки срабатывает на замыкание в отличие от устройства прототипа, в котором он работает на размыкание, что позволяет избавиться от возникновения дуги на его контактах, следовательно, уменьшаются габариты дополнительного коммутатора и увеличивается надежность работы заявляемого устройства.
3. Встречное включение первой и второй индуктивностей позволяет значительно уменьшить магнитный поток первой индуктивности при переходном процессе, возникающем после замыкания дополнительного коммутатора, что приводит к быстрому затуханию переходного процесса и уменьшению тока нагрузки, что значительно увеличивает быстродействие работы устройства.
На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства.
Устройство содержит источник переменного напряжения 1, выходной зажим которого подключен к входному зажиму коммутатора 2, выходной зажим которого подключен к входному зажиму нагрузки 3, выходной зажим которой подключен к выходному зажиму первой индуктивности 4. Входной зажим источника переменного напряжения 1 подключен к первому выводу конденсатора 5 и к входному зажиму дополнительного коммутатора 6, выходной зажим которого подключен к выходному зажиму второй индуктивности 7, входной зажим которой образует общую точку с входным зажимом первой индуктивности 4 и вторым выводом конденсатора 5.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии замыкается коммутатор 2 при разомкнутом дополнительном коммутаторе 6, и ток течет по цепи с последовательно соединенным источником переменного напряжения 1, коммутатором 2, нагрузкой 3, первой индуктивностью 4 и конденсатором 6. Для размыкания цепи с нагрузкой срабатывает дополнительный коммутатор 6, который подключает вторую индуктивность 7 параллельно конденсатору 5, при этом образуется параллельный резонансный контур с бесконечно большим сопротивлением и ток, протекающий через нагрузку 3, уменьшается практически до нуля. При этом катушки индуктивности оказываются включенными встречно, что приводит к быстрому спаду тока нагрузки при переходном процессе. После окончания переходного процесса размыкается коммутатор 2, который отключает источник переменного напряжения 1 от нагрузки 3 и устройство возвращается в исходное состояние.
Исследования данного устройства проведенные с помощью программы Electronics Workbench показали, что размыкание аналогичной прототипу цепи с активной нагрузкой и током в 50 А осуществляется за время 0.06-0.08 с, что примерно в три раза быстрее, чем в устройстве прототипа.
Таким образом, предложенное схемное решение полезной модели позволяет существенно уменьшить габариты устройства, увеличить надежность и быстродействие его работы.