Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ АКТИВНО-ИНДУКТИВНЫХ НАГРУЗОК ГИБРИДНЫМ ПУСКАТЕЛЕМ

Изобретение относится к энергетике и энергетическому машиностроению, в частности к электрическим и электронным аппаратам, и может быть использовано при включении и выключении трехфазного промышленного электрооборудования.

Известен способ включения трехфазных активно-индуктивных нагрузок при одновременном включении всех трех фаз контактами пускателя или контактора (см. И.С. Таев. Электричесие аппараты автоматики и управления. М.: Высшая школа, 1975, с.122-128). Достоинством этого способа является отсутствие потерь в контактах во время продолжительной работы. Вместе с тем, включение производится с ударным током, а выключение происходит с возникновением дуги. Это требует усложнения и удорожания электрических аппаратов и включаемого электрооборудования.

Известен также способ включения и выключения трехфазных активно-индуктивных нагрузок (заявка на изобретение №2012133035, МПК: G05F 1/00, опубл. бюл. №4, 10.02.2014 г. Способ включения и выключения трехфазных нагрузок), который взят за прототип.

Суть способа-прототипа в том, что сначала включают две фазы в момент перехода фазного напряжения третьей фазы через ноль, а затем включают третью фазу в момент перехода линейного напряжения двух других фаз через ноль, а выключение происходит естественным путем при переходе тока через ноль. Результатом этого способа является включение трехфазной нагрузки без всплесков тока и просадки напряжения сети, а выключение нагрузки без дугового сопровождения и коммутационных потерь благодаря использованию тиристорных ключей с естественной коммутацией.

Недостатком способа-прототипа являются сравнительно большие потери на нагрев тиристорных ключей во время их работы.

Задачей предлагаемого способа является экономичное включение и выключение трехфазных активно-индуктивных нагрузок, соединенных в треугольник или в звезду, без превышения пускового тока во всех трех фазах установившегося значения и выключение без коммутационных потерь, а также устранение потерь на нагрев тиристорых ключей.

Техническим результатом является устранение дополнительных потерь в тиристорных ключах, увеличение срока службы как тиристорных, так и механических ключей, возможность использования более простых механических ключей.

Решение поставленной задачи достигается тем, что после включения трехфазной активно-индуктивной нагрузки тиристорные ключи шунтируют контактами пускателя или контактора с последующим снятием с тиристорных ключей сигналов управления, а перед выключением трехфазной активно-индуктивной нагрузки последовательно в цепь каждого контакта пускателя или контактора вводят резистор и одновременно с этим включают все тиристорные ключи, шунтируя контакты вместе с резисторами, а затем размыкают контакты пускателя или контактора с последующим снятием сигналов управления с тиристорных ключей с естественной коммутацией.

Сущность предлагаемого способа включения и выключения трехфазных активно-индуктивных нагрузок поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему изображением Фиг.1, где приведены известные и вновь введенные операции и их последовательность.

На Фиг.1 приведены три осциллограммы токов, полученных имитационным моделированием в среде MatLab. На первой осциллограмме приведены токи через тиристорные ключи (см. Фиг.1, а), на втором (Фиг.1, б) токи через контакты пускателя без резисторов (интервал t₂-t₃) и с резисторами (интервал t₃-t₄), а на третьей (Фиг.1, в) токи, потребляемые нагрузкой из сети.

Включение трехфазной активно-индуктивной нагрузки производят электронной частью гибридного пускателя, причем сначала двумя электронными ключами соответствующих двух фаз в момент перехода фазного напряжения электронного ключа третьей фазы через ноль (на Фиг.1 обозначен t₀), с последующим включением электронного ключа третьей фазы в момент перехода через ноль линейного напряжения двух других фаз (на Фиг.1 обозначен t₁), а затем параллельно каждому тиристорному ключу в момент времени t₂ подключают контакты пускателя или контактора.

Перед выключением трехфазной нагрузки производят подготовку гибридного пускателя, которая заключается во включении тиристорных ключей при замкнутых контактах контактора. Эта подготовка производится в момент t₃ введением последовательно в каждую цепь контактов пускателя или контактора дополнительных резисторов с таким сопротивлением, чтобы падение напряжения на них было не меньше напряжения переключения тиристоров при номинальном токе управления. Одновременно с введением резисторов в момент t₃ производят включение во всех фазах тиристорных ключей. Далее, в момент t₄ шунтированные тиристорными ключами резисторы и контакты пускателя или контактора размыкают без возникновения дуги, после чего снимают сигналы управления со всех тиристорных ключей. И завершается процесс выключения тем, что из трех тиристорных ключей первым выключится тот, фазный ток через который раньше остальных перейдет через ноль (Фиг.1, время t₅). При переходе через ноль общего тока в оставшихся двух фазах (см. Фиг.1, t₆) произойдет естественное выключение двух других тиристорных ключей.

Численными экспериментами в среде MatLab показано, что производится безударное включение с завершением процесса нарастания тока до номинального значения за полтора полупериода сетевого напряжения. При этом способе переходные процессы в гибридном пускателе не влияют на токи сети и токи нагрузки (потребителей), а завершение процесса выключения происходит без потерь за счет естественных свойств тиристоров в цепи RL-нагрузки.