Гибридные коммутационные аппараты

Причины появления гибридных аппаратов и их возможности ранее были рассмотрены в параграфе 4.1. Принципы построения и алгоритмы работы гибридных аппаратов переменного и постоянного токов во многом сходны. Но на переменном токе можно применить наиболее простые схемотехнические решения с естественной коммутацией тиристоров. В качестве примера на рис. 5.11, а приведена упрощенная схема гибридного контактора на основе встречно включенных тиристоров и подсоединенных параллельно механических контактов.

Рис. 5.11. Гибридный контактор переменного тока:

а — схема силовой части; 6 — диаграмма тока короткого замыкания Тиристоры управляются сигналом трансформатора тока ТТ, включенного последовательно с контактами. В замкнутом положении контактов ток нагрузки течет через контакты, тиристоры подготовлены к включению синхронным сигналом ТТ, но ток не проводят из-за малого падения напряжения на контактах. В первоначальный момент размыкания контактов электромагнитным приводом ток нагрузки из контактов с незначительным дугообразованием переводится в соответствующий тиристор. Далее процесс размыкания контактов проходит без тока и дуги, при этом ток в нагрузке и тиристоре прекращается при его естественном переходе через нуль. Поскольку контакты обесточены, сигнал на очередное включение другого тиристора не появляется и аппарат по завершении движения контактов переходит в состояние «выключено».

Следует отметить, что создание аппаратов защиты с применением естественной коммутации тиристоров нецелесообразно, поскольку не гарантировано ограничение максимального значения ударного тока КЗ. Это объясняется тем, что выключение тиристора происходит при прохождении тока через нуль, а при наиболее неблагоприятном моменте возникновения КЗ (рис. 5.11, б) ток спадает до нуля примерно в конце периода. За это время максимальное значение ударного тока / будет определяться следующим приближенным соотношением /_уд = 2t/_w/(coL_c), где со — частота сетевого напряжения, а Ь_с — эквивалентная индуктивность сети.

В то же время гибридный аппарат на основе встречно включенных тиристоров позволяет использовать положительные качества как электронного, так и электромеханического аппаратов. В результате можно реализовать «мягкий» пуск (торможение) асинхронного электродвигателя с ограничением (за счет фазового регулирования) пусковых токов и резких динамических воздействий в переходных процессах, а также повысить срок службы электромеханической части аппарата при одновременном улучшении ее массогабаритных показателей.