БЕСКОНТАКТНЫЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к импульсной технике и может быть использована для коммутации силовых цепей постоянного тока имеющих большую индуктивность без размыкания контактов.
Известен размыкатель цепей постоянного тока, выбранный в качестве прототипа, содержащий источник постоянного напряжения, плюсовой вывод которого соединен с первым выводом нагрузки и с катодом вентиля в первую общую точку. Минусовой вывод источника постоянного напряжения соединен с катодом первого тиристора, а второй вывод нагрузки соединен с анодом вентиля во вторую общую точку. Между второй общей точкой и анодом первого тиристора введен трансформатор тока, выходной зажим вторичной обмотки которого подключен ко второй общей точке, а входной зажим вторичной обмотки подключен к аноду тиристора. Первичная обмотка, имеющая в 5 - 10 раз большее число витков, чем вторичная обмотка, включена последовательно с коммутатором и дополнительным источником постоянного напряжения, полярность которого задает встречное включение обмоток трансформатора тока, а параллельно коммутатору подключен конденсатор [RU 77524 U1, МПК Н03К 17/00 (2006.01), опубл. 20.10.2008].
Недостатком такого устройства является наличие дополнительного источника постоянного напряжения, что усложняет конструкцию и увеличивает габариты размыкателя цепей постоянного тока.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции и уменьшение ее габаритов.
Данная задача достигается тем, что бесконтактный размыкатель цепей постоянного тока так же, как и устройство прототипа, содержит конденсатор, коммутатор, источник постоянного напряжения, плюсовой вывод которого соединен с первым выводом нагрузки и с катодом вентиля в первую общую точку. Минусовой вывод источника постоянного напряжения соединен с катодом тиристора, а второй вывод нагрузки соединен с анодом вентиля во вторую общую точку, к которой подключен выходной зажим вторичной обмотки трансформатора тока, а входной зажим вторичной обмотки трансформатора тока подключен к аноду тиристора. Первичная обмотка трансформатора тока имеет в 5-10 раз большее число витков, чем вторичная обмотка.
Согласно полезной модели, входной зажим вторичной обмотки трансформатора тока и анод тиристора соединены в третью общую точку с выходным зажимом первичной обмотки трансформатора тока и первым зажимом конденсатора. Входной зажим первичной обмотки трансформатора тока соединен в четвертую общую точку со вторым зажимом конденсатора и первым зажимом резистора, причем второй зажим резистора подключен к первому зажиму коммутатора, а второй зажим коммутатора подключен к первой общей точке.
Благодаря предложенной схеме первичная и вторичная обмотки трансформатора тока имеют встречное включение и подключены к одному и тому же источнику постоянного напряжения. Это позволяет избавиться от дополнительного источника постоянного напряжения, упростить конструкцию и уменьшить габариты бесконтактного размыкателя цепей постоянного тока.
На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства.
На фиг.2 показаны временные зависимости тока в нагрузке и тока отключения тиристора.
Устройство содержит источник постоянного напряжения 1, минусовой вывод которого подключен к катоду тиристора 2, плюсовой вывод которого включен в первую общую точку с первым выводом нагрузки 3 и с катодом вентиля 4. Анод вентиля 4 образует вторую общую точку со вторым выводом нагрузки 3 и выходным зажимом вторичной обмотки 5 трансформатора тока. Входной зажим вторичной обмотки 5 трансформатора тока подключен в третью общую точку с анодом тиристора 2, с выходным зажимом первичной обмотки 6 трансформатора тока и первым зажимом конденсатора 7, входной зажим первичной обмотки 6 соединен в четвертую общую точку со вторым зажимом конденсатора 7 и первым зажимом резистора 8. Второй зажим резистора 8 подключен к первому зажиму коммутатора 9, а второй зажим коммутатора 9 подключен к первой общей точке.
Устройство работает следующим образом. При подаче управляющего импульса на тиристор 2, источник постоянного напряжения 1 подключается к нагрузке 3 и по цепи источник 1 - тиристор 2 - нагрузка 3 - вторичная обмотка 5 трансформатора тока протекает постоянный ток 10 (фиг.2). Одновременно срабатывает коммутатор 9, который подключает источник постоянного напряжения 1 через резистор 8 к первичной обмотке 6 трансформатора тока, и по первичной обмотке 6 протекает постоянный ток, имеющий направление встречного включения относительно постоянного тока вторичной обмотки 5 трансформатора тока, при этом величина тока первичной обмотки 6, ограниченная резистором 8, в 5-10 раз меньше величины тока вторичной обмотки 5. В момент времени
0
1
t размыкается коммутатор 9, ток в первичной обмотке 6 падает до нуля и, благодаря встречному включению обмоток трансформатора тока, во вторичной обмотке 5 формируется импульс тока 11, который за счет коэффициента трансформации обмоток трансформатора тока, превышает по величине ток первичной обмотки 6 в 5-10 раз. В момент времени t импульс тока 11 переходит через ноль и тиристор 2 отключает источник постоянного напряжения 1 от нагрузки 3. Энергия, запасенная в нагрузке 3 при ее индуктивном характере, шунтируется вентилем 4. Возникающий импульс перенапряжения на первичной обмотке 6 уменьшается конденсатором 7.
Исследования данного устройства проведенные с помощью программы Electronics Workbench показали, что размыкание аналогичной прототипу цепи с индуктивной нагрузкой 5 Гн, напряжением источника 200 В, и током в 100 А, при коэффициенте трансформации трансформатора тока равном 5, осуществляется током в первичной обмотке трансформатора тока величиной 20 А. Величина резистора 8 составляет 5 Ом, емкость конденсатора, включенного параллельно коммутатору составляет 100 мкФ, а импульс перенапряжения не превышает 500 В.
Таким образом, предложенное схемное решение полезной модели позволяет упростить конструкцию и уменьшить ее габариты.