ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОММУТАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 2020 года по МПК H01H9/36 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее раскрытие в общем относится к электрической коммутационной системе постоянного тока для гашения электрической дуги. В частности, оно относится к электрической коммутационной системе постоянного тока такого типа, который основывается на искусственном переходе через нуль для дугогасящих целей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Коммутационные системы используются для прерывания тока или защиты электрической цепи в случае электрического отказа, например, из-за короткого замыкания. Коммутационные системы могут содержать контакты, которые при нормальной работе находятся в механическом соединении. Когда контакты отделены друг от друга, произведена операция размыкания цепи. В дополнение к отделению контактов, операция размыкания цепи включает гашение дуги между контактами, и ускоряет падение тока до нуля.

Коммутационные системы переменного тока (AC) используют естественно происходящие переходы через нуль переменного тока, протекающего через коммутационную систему, для гашения дуги.

Коммутационные системы постоянного тока (DC) не могут использовать естественные переходы через нуль, поскольку их нет. Известно, что для выполнения операции размыкания цепи создают искусственные переходы через нуль для коммутационных систем постоянного тока. Одним способом получения искусственного перехода через нуль является использование резонансного контура, подключенного параллельно контактам. Резонансный контур содержит конденсатор, который постоянно заряжается от источника энергии. Конденсатор заряжается, чтобы получить полярность, которая позволяет току разряда конденсатора протекать через контакты в противоположном направлении относительно тока дуги, протекающему через дугу. Кроме того, устройство содержит переключатель, который при нормальной работе находится в разомкнутом состоянии. Когда операция размыкания цепи выполнена и контакты отделены, переключатель замыкается, причем конденсатор разряжает свой электрический заряд, и резонансный контур обеспечивает импульс тока в контактах. Импульс тока протекает в противоположном направлении относительно тока дуги. Путем подбора подходящих значений конденсатора и индуктивности в резонансном контуре получают искусственный переход через нуль. В это время дуга, сгенерированная на контактах, которые позволяет току дуги продолжать протекать после размыкания (отделения) контактов, может быть погашена деионизацией горячей плазмы и/или газа в зазоре между контактами. Таким образом возможно прервать ток дуги.

Для вышеописанного создания искусственного перехода через нуль требуется, чтобы конденсатор был все время заряжен. Кроме того, электропитание необходимо, чтобы постоянно заряжать конденсатор. Более того, искусственный переход через нуль обеспечивает только единственный шанс, чтобы успешно погасить дугу и тем самым прервать ток дуги.

WO 2016/131949 A1 раскрывает коммутационную систему для прерывания тока, которая предоставляет несколько возможностей успешного гашения дуги и, таким образом, прерывания тока дуги, путем обеспечения нескольких последующих искусственных пересечений через нуль, используя резонансный контур и переключатели для использования тока дуги повторно, подавая обратный ток в контактное устройство.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В традиционных коммутационных системах постоянного тока для прерывания тока дуга проходит через разделительные перегородки с напряжением между каждой разделительной перегородкой, которое может составлять порядка сотой части источника напряжения постоянного тока. Эти напряжения суммируются до обратного напряжения такой же величины, которая обеспечена источником напряжения постоянного тока, который питает контакты. Следовательно, для получения обратного напряжения, равного напряжению источника постоянного тока, необходимо порядка сотни таких разделительных перегородок. Таким образом ток может быть относительно медленно уменьшен от значения тока дуги до нуля.

В коммутационных системах постоянного тока такого типа, которые подают ток в обратном направлении по сравнению с током дуги, ток, протекающий через контактное устройство, относительно быстро станет равным нулю. В результате получают очень быстрое нарастание обратного напряжения через разделительные перегородки, равное уровню источника напряжения постоянного тока, как только искусственный переход через нуль был создан.

Следовательно, согласно традиционному использованию обратное напряжение нарастает через разделительные перегородки для того, чтобы таким образом получить уменьшение тока, относительно медленно уменьшая ток до нуля после того, как обратное напряжение наросло до уровня источника напряжения постоянного тока. Согласно традиционному использованию требуется большое количество разделительных перегородок для того, чтобы повысить до необходимого уровня напряжение. Как уже отмечалось ранее, количество требуемых разделительных перегородок может, например, быть порядка ста. Подход использования инжекции тока, с другой стороны, устанавливает ток в ноль введением тока в обратном направлении, и когда ток равен нулю, обратное напряжение на разделительных перегородках нарастает до величины напряжения источника напряжения постоянного тока. Принцип гашения дуги в подходе использования инжекции тока может, следовательно, рассматриваться как противоположный традиционному подходу. В частности, согласно способу инжекции тока разделительные перегородки используют только как средство деионизации последугового газа, а не, как в традиционном случае, как источник обратного напряжения, который суммирует обратное напряжение до той же величины, которую обеспечивает источник напряжения постоянного тока, который питает контакты. Это означает, что нет необходимости повышать обратное напряжение от суммы напряжений дуги между, например, сотней разделительных перегородок, для того чтобы создать переход через нуль. В представленном здесь новом принципе гашения дуги количество необходимых разделительных перегородок определяется только устойчивостью последуговых зазоров и в таком же примере было бы только около десяти.

Другими словами, поскольку с помощью способов инжекции тока обратное напряжение по существу достигается в результате достижения нулевого тока, количество разделительных перегородок не должно быть выбрано таким большим, как для традиционного случая, и, следовательно, разность потенциалов между каждой смежной разделительной перегородкой может достигать гораздо более высоких уровней напряжения, чем в традиционном случае. Разность потенциалов между смежными разделительными перегородками может, в частности, быть на порядок выше, чем в традиционном случае. Это означает, что количество разделительных перегородок могло бы быть уменьшено на около 90% в случае инжекции тока.

Патент DE 2362089 раскрывает тип перегородки для гашения электрической дуги, которая состоит из листа железа или стали с латунным покрытием. Сталь покрыта латунью с обеих сторон.

Авторы настоящего изобретения, учитывая вышеупомянутые соображения, таким образом, неожиданным образом выяснили, что разделительные перегородки с определенной конфигурацией многослойного материала, например, как раскрыто в патенте DE 2362089, в комбинации с коммутационной системой постоянного тока на основе принципа инжекции постоянного тока обеспечивают сильный синергетический эффект по сравнению с тем, когда такие разделительные перегородки используют с традиционными коммутационными системами постоянного тока. Это позволяет снизить количество разделительных перегородок на около 90%, тем самым существенно снижая габариты и стоимость материала коммутационной системы постоянного тока.

С учетом вышеизложенного целью настоящего раскрытия является обеспечение электрической коммутационной системы постоянного тока, которая решает или, по меньшей мере, уменьшает проблемы предшествующего уровня техники.

Следовательно, обеспечена электрическая коммутационная система постоянного тока для гашения электрической дуги, причем электрическая коммутационная система постоянного тока содержит: контактное устройство, имеющее первый контакт и второй контакт, цепь инжекции тока, включающую в себя резонансный контур, выполненный с возможностью подключения параллельно контактному устройству, и первый переключатель, подключенный к резонансному контуру и к первому контакту, причем первый переключатель выполнен с возможностью переключения между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, причем в замкнутом состоянии первый переключатель выполнен с возможностью позволять инжекционному току протекать в резонансном контуре в направлении первого потока и в контактном устройстве в направлении, противоположном направлению потока тока дуги контактного устройства, и узел дугогасительной камеры, содержащий множество разделительных перегородок, выполненных с возможностью гасить электрическую дугу между первым контактом и вторым контактом, причем каждая разделительная перегородка из множества разделительных перегородок имеет многослойную конфигурацию, содержащую магнитный слой и два немагнитных слоя.

Одно из преимуществ, связанных с возможностью использовать меньшее количество разделительных перегородок заключается в том, что общая энергия, созданная внутри коммутационной системы постоянного тока, составляет небольшую часть (менее одной десятой) по сравнению с традиционным способом. Следовательно, проблема заботы о горячем газе и энергии дуги значительно снижена.

Другое преимущество заключается в том, что выдерживаемое напряжение между смежными разделительными перегородками сразу же после перехода тока через нуль значительно выше, чем напряжение дуги, обычно в 10 раз, если немагнитный материал использован в разделительных перегородках. Следовательно, количество разделительных перегородок может быть уменьшено только до одной десятой, поскольку сумма напряжений дуги не представляет интереса для традиционного использования.

Третье преимущество заключается в том, что время горения дуги значительно уменьшено, что предотвращает сильное плавление в поверхностях разделительных перегородок и, следовательно, короткое замыкание между ними. Кроме того, это уменьшит общий нагрев и риск повторного возгорания дуги внутри и снаружи узла дугогасительной камеры. Уменьшение времени горения дуги составляет порядка пяти-десяти раз и является следствием относительно высокой частоты резонансного контура, используемого для инжекции тока.

Согласно одному варианту выполнения для каждой разделительной перегородки магнитный слой окружен двумя немагнитными слоями.

Согласно одному варианту выполнения для каждой разделительной перегородки магнитный слой представляет собой магнитный лист, а два немагнитных слоя представляют собой два немагнитных листа, и причем магнитный лист и немагнитные листы расположены съемным образом уложенными друг на друга.

Согласно одному варианту выполнения для каждой разделительной перегородки магнитный слой и два немагнитных слоя плакированы.

Согласно одному варианту выполнения для каждой разделительной перегородки два немагнитных слоя являются покрытиями, обеспеченными на магнитном слое.

Согласно одному варианту выполнения для каждой разделительной перегородки магнитный слой представляет собой слой стали или слой железа.

Согласно одному варианту выполнения для каждой разделительной перегородки каждый из двух немагнитных слоев представляет собой латунный слой.

Согласно одному варианту выполнения резонансный контур содержит конденсатор и катушку индуктивности.

Согласно одному варианту выполнения цепь инжекции тока содержит источник питания постоянного тока, выполненный с возможностью заряжать конденсатор, когда первый переключатель находится в разомкнутом положении. Источник питания постоянного тока, в частности, выполнен с возможностью заряжать конденсатор так, что инжекционный ток, протекающий через резонансный контур и в контактном устройстве, когда первый переключатель установлен в замкнутое состояние, находится в обратном направлении по отношению к току дуги контактного устройства.

Один вариант выполнения содержит систему управления, в которой цепь инжекции тока содержит второй переключатель, подключенный к резонансному контуру и ко второму контакту контактного устройства, причем второй переключатель выполнен с возможностью переключения между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, причем в замкнутом состоянии второй переключатель выполнен так, чтобы давать возможность току протекать через резонансный контур в направлении второго потока, противоположном направлению первого потока, и систему управления, выполненную с возможностью попеременно сначала устанавливать первый переключатель, а затем второй переключатель, сначала в замкнутое состояние и затем в разомкнутое состояние после операции размыкания цепи, пока импульс тока, исходящий из энергии, обеспеченной током дуги контактного устройства, протекающим через резонансный контур и в контактном устройстве, а затем в разделительных перегородках, достигает амплитуды, которая равна или больше, чем величина тока дуги контактного устройства.

Согласно одному варианту выполнения в каждом цикле попеременной установки сначала первого переключателя, а затем второго переключателя, сначала в замкнутое состояние, а затем в разомкнутое состояние, система управления выполнена с возможностью: устанавливать первый переключатель в замкнутое положение, позволяя первому импульсу тока протекать через резонансный контур в направлении первого потока, устанавливать сначала первый переключатель в разомкнутое состояние, а затем второй переключатель в замкнутое состояние, когда первый импульс тока стал равен нулю, чтобы позволить второму импульсу тока протекать через резонансный контур в направлении второго потока, и устанавливать второй переключатель в разомкнутое состояние, когда второй импульс тока сначала стал равным нулю.

Согласно одному варианту выполнения второй переключатель подключен параллельно резонансному контуру.

Как правило, все термины, используемые в формуле изобретения, должны интерпретироваться в соответствии с их обычным значением в технической области, если явно не определено иначе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Конкретные варианты выполнения идеи изобретения описываются с помощью примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 показывает пример электрической коммутационной системы постоянного тока для отключения тока;

фиг. 2 показывает электрическую коммутационную систему постоянного тока на фиг. 1 с первой реализацией цепи инжекции тока;

фиг. 3 показывает электрическую коммутационную систему постоянного тока на фиг. 1 со вторым примером цепи инжекции тока;

фиг. 4 показывает вид сбоку нескольких разделительных перегородок узла дугогасительной камеры; и

фиг. 5a и 5b показывают два примера разделительных перегородок в действии.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Идея изобретения описывается ниже более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны примеры вариантов выполнения. Идея изобретения может, однако, быть воплощена во многих различных формах и не должна истолковываться как ограниченная изложенными здесь вариантами выполнения; скорее, эти варианты выполнения предоставлены в качестве примера, чтобы это раскрытие было детальным и полным и полностью передавало объем настоящей идеи изобретения специалистам в данной области техники. Подобные номера относятся к подобным элементам во всем описании.

Здесь будет описано несколько вариантов электрической коммутационной системы постоянного тока для прерывания тока. Электрическая коммутационная система постоянного тока содержит контактное устройство, имеющее подвижный контакт прерывателя и неподвижный контакт. Контакт прерывателя может быть приведен в действие между замкнутым положением, в котором он находится в механическом контакте с неподвижным контактом, и разомкнутым положением, в котором контакт прерывателя механически отделен от неподвижного контакта. Подвижный контакт прерывателя определяет первый контакт контактного устройства, а неподвижный контакт определяет второй контакт контактного устройства.

Электрическая система коммутации постоянного тока содержит цепь инжекции тока, включающую в себя резонансный контур, представляющий собой LC-контур, содержащий конденсатор и катушку индуктивности, и первый переключатель. Катушка индуктивности может быть либо индуктивным компонентом, либо собственной индуктивностью проводников, к которым подключен конденсатор.

Резонансный контур выполнен с возможностью подключения параллельно контактному устройству. Первый переключатель выполнен с возможностью переключения между замкнутым состоянием и разомкнутым состоянием. В замкнутом состоянии инжекционный ток способен протекать через резонансный контур и в контактном устройстве в направлении, противоположном направлению потока тока дуги контактного устройства. Цепь инжекции тока, посредством резонансного контура, выполнена с возможностью подавать инжекционный ток с амплитудой, равной или большей величины тока дуги контактного устройства.

Электрическая коммутационная система постоянного тока также включает в себя узел дугогасительной камеры, содержащий множество разделительных перегородок, выполненных с возможностью гасить дугу в контактном устройстве. Каждая разделительная перегородка из множества разделительных перегородок имеет многослойную конфигурацию, содержащую магнитный слой и два немагнитных слоя. Узел дугогасительной камеры расположен в близости от контактного устройства так, что в случае гашения дуги, т.е. когда искусственный переход через нуль достигнут, инжекционный ток, обеспеченный цепью инжекции тока, будет протекать в разделительные перегородки в противоположном направлении к направлению потока тока дуги контактного устройства.

Фиг. 1 показывает общий пример электрической коммутационной системы 1 постоянного тока для прерывания тока и гашения электрической дуги. Коммутационная система 1 постоянного тока содержит контактное устройство 3, имеющее первый контакт 3а и второй контакт 3b. Первый контакт 3a может быть подвижным контактом прерывателя, а второй контакт 3b может быть неподвижным контактом. Контактное устройство 3 может быть установлено в разомкнутое состояние путем перемещения контакта прерывателя от неподвижного контакта, и в замкнутое состояние, в котором контакт прерывателя находится в механическом контакте с неподвижным контактом.

Электрическая коммутационная система 1 постоянного тока также включает в себя цепь 5 инжекции тока, включающую в себя резонансный контур 6, подключенный параллельно контактному устройству 3, в частности параллельно первому контакту 3a и второму контакту 3b, и первый переключатель S1. Резонансный контур 6 включает в себя конденсатор и катушку индуктивности или, в качестве альтернативы, катушка индуктивности содержит индуктивность контура инжекционного тока, образуя LC-контур.

Электрическая коммутационная система 1 постоянного тока дополнительно включает в себя узел 7 дугогасительной камеры, выполненный с возможностью гасить дугу в контактном устройстве. Узел 7 дугогасительной камеры содержит множество разделительных перегородок. Каждая из множества разделительных перегородок имеет многослойную конфигурацию, содержащую три слоя, а именно: магнитный слой и два немагнитных слоя. Все разделительные перегородки узла 7 дугогасительной камеры могут согласно одному варианту иметь многослойную конфигурацию. Согласно другому варианту только некоторые из разделительных перегородок узла дугогасительной камеры могут иметь многослойную конфигурацию.

Магнитным материалом может быть, например, железо или сталь. Немагнитным материалом могут, например, быть латунь, цинк, медь, серебро, золото, магний или различные сплавы вышеупомянутых материалов.

Фиг. 2 показывает пример электрической коммутационной системы 1-1 постоянного тока, включающей в себя систему 11 управления, выполненную с возможностью управлять первым переключателем S1. Резонансный контур 6 включает в себя конденсатор C и катушку индуктивности L, в качестве альтернативы индуктивность цепи, а показанная цепь 5-1 инжекции тока дополнительно включает в себя источник 9 питания постоянного тока, выполненный с возможностью заряжать конденсатор C для получения напряжение с обратной полярностью относительно источника питания (не показан), питающего контактное устройство 3. Источник 9 питания постоянного тока выполнен с возможностью поддерживать конденсатор C в заряженном состоянии, когда первый переключатель S1 находится в разомкнутом состоянии. В случае операции размыкания цепи, когда первый контакт 3a перемещается от второго контакта 3b, система 11 управления выполнена с возможностью устанавливать первый переключатель S1 в замкнутое состояние, в результате чего обратный ток подается в контактное устройство 3, а затем в разделительные перегородки 7a-7c. Таким образом, искусственный переход через нуль может быть создан внутри разделительных перегородок.

Другой пример электрической коммутационной системы постоянного тока показан на фиг. 3. Согласно примеру на фиг. 3, электрическая коммутационная система 1-2 постоянного тока содержит систему 11 управления и цепь 5-2 инжекции тока, содержащую резонансный контур 6, включающий в себя конденсатор C и катушку индуктивности L, или, в качестве альтернативы, индуктивность цепи, первый переключатель S1 и второй переключатель S2.

Резонансный контур 6 выполнен с возможностью подключения параллельно контактному устройству 3. Резонансный контур 6, в частности, выполнен с возможностью подключения параллельно контактному устройству 3 с помощью первого переключателя S1 и с помощью второго переключателя S2. Первый переключатель S1 выполнен с возможностью переключения между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием. Первый переключатель S1 подключен к первому контакту 3a электрической коммутационной системы 1-2 постоянного тока и к резонансному контуру 6. Первый переключатель S1 соединен таким образом, что в замкнутом состоянии он позволяет импульсу тока, исходящему из энергии, обеспеченной током дуги контактного устройства, протекать в направлении первого потока через резонансный контур 6. Кроме того, он позволяет току протекать в контактном устройстве в направлении, противоположном направлению потока тока дуги контактного устройства, который протекает через контактное устройство через дугу.

Второй переключатель S2 выполнен с возможностью переключения между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием. Второй переключатель S2 подключен ко второму контакту 3b коммутационной системы 1 и к резонансному контуру 6. В частности, второй переключатель S2 подключен параллельно резонансному контуру 6.

Система 11 управления выполнена с возможностью попеременно переключать сначала первый переключатель S1 между его разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, а затем переключать второй переключатель S2 между его разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием. Система 11 управления выполнена с возможностью запуска для управления первым переключателем S1 и вторым переключателем S2 энергией, обеспеченной током дуги контактного устройства. Система 11 управления выполнена с возможностью попеременно переключать сначала первый переключатель S1 между его разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, а затем переключать второй переключатель S2 между его разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием до тех пор, пока импульс тока, исходящий из энергии, обеспеченной током дуги контактного устройства, протекающим через резонансный контур 6 и в контактном устройстве через первый переключатель S1, не будет иметь амплитуду, равную или предпочтительно большую, чем ток дуги контактного устройства, протекающий через контактное устройство 3. В момент, когда импульс тока имеет амплитуду, равную величине тока дуги контактного устройства, внутри разделительных перегородок 7а-7с создается искусственный переход через нуль, облегчающий гашение дуги.

Первый переключатель S1, второй переключатель S2 и резонансный контур 6 образуют цепь накачки, которая выполнена с возможностью подавать импульс тока со все большей и большей амплитудой при каждом повторении, т.е. для каждого цикла попеременной установки сначала первого переключателя, а затем второго переключателя, сначала в замкнутое состояние, а затем в разомкнутое состояние. В зависимости от количества переключателей и их подключения к резонансному контуру может быть получена однополупериодная цепь накачки, как показано выше, или двухполупериодная цепь накачки, как раскрыто в WO 2016/131949 A1.

Первый переключатель S1 и второй переключатель S2 могут, например, быть полупроводниковыми переключателями, такими как тиристоры или транзисторы. Система 11 управления согласно любому приведенному здесь примеру может, например, содержать драйверы затвора для полупроводниковых переключателей.

Обращаясь теперь к фиг. 4, пример узла 7 дугогасительной камеры любой из электрических коммутационных систем 1, 1-1 и 1-2 постоянного тока теперь будет описан более подробно.

Узел 7 дугогасительной камеры содержит множество разделительных перегородок 7а-7с, которые располагаются уложенными на расстоянии друг от друга. Следует отметить, что хотя только три разделительных перегородки показаны в примере на фиг. 3, следует понимать, что узел дугогасительной камеры может содержать более трех разделительных перегородок или даже меньше разделительных перегородок.

Каждая разделительная перегородка 7а-7с из множества разделительных перегородок 7а-7с имеет многослойную конфигурацию. В частности, каждая разделительная перегородка 7а-7с имеет магнитный слой 13 и два немагнитных слоя 15. В обычном примере немагнитные слои 15 окружают магнитный слой 13. Следовательно, слои 15 и 13 могут быть расположены в слоеной конфигурации с магнитным слоем 13, расположенным между двумя немагнитными слоями 15.

Два немагнитных слоя 15 могут, например, быть покрытием, обеспеченным на магнитном слое 13. В качестве альтернативы два немагнитных слоя 15 и магнитный слой 13 могут представлять собой три отдельные пластины или листа, соединенные в процессе плакирования. Согласно еще одному примеру, два немагнитных слоя 15 и магнитный слой 13 каждой разделительной перегородки 7а-7с могут представлять собой три различных листа, а именно два немагнитных листа и один магнитный лист, расположенных в уложенном друг на друга виде или конфигурации съемным образом. В этом последнем случае для образования разделительных перегородок отсутствуют процессы плакирования, покрытия или склеивания; для каждой разделительной перегородки 7а-7с немагнитные листы и магнитный лист могут в этом случае быть установлены плотно друг к другу, например, посредством крепежных деталей, таких как винты.

Фиг. 5а показывает пример того, как электрическая дуга А может проходить через разделительные перегородки 7а-7с в случае соединения немагнитных слоев 15 и магнитного слоя 13 разделительных перегородок 7а-7с, или в случае нанесения покрытия. За счет отражения дуги на каждом уровне узла 7 дугогасительной камеры, образованного разделительными перегородками 7а-7с, сила сдувания может быть направлена в различном направлении, т.е. в котором дуга движется в плоскости, параллельной разделительным перегородкам 7а-7с, как показано стрелками, поскольку дуга может перемещаться через разделительные перегородки 7а-7с случайным образом.

Фиг. 5b показывает пример того, как электрическая дуга А может проходить через разделительные перегородки 7а-7с в случае, если немагнитные слои 15 и магнитный слой 13 не были соединены или покрыты, т.е. если они уложены съемным образом с плотным креплением между ними. В этом случае немагнитные листы и магнитный лист сваривают между собой в участках разделительных перегородок 7а-7с, ближайших к тому месту, где дуга входит в узел 7 дугогасительной камеры. Эта сварка происходит первоначально, когда дуга входит в узел 1 дугогасительной камеры, как указано ссылками w, благодаря нагреву. Из-за этих сварных швов дуга А будет перемещаться более контролируемым образом через разделительные перегородки 7а-7с, в частности, через сварные швы, как указано на фиг. 5b. Таким образом сила сдувания всегда будет направлена в одном и том же направлении. Поскольку направление можно контролировать, задание размеров разделительных перегородок 7а-7c может на этапе проектирования быть оптимизировано, основываясь на известном направлении, в котором дуга будет перемещаться благодаря силе сдувания.

Электрические коммутационные системы постоянного тока, представленные здесь, могут, например, представлять собой автоматический выключатель, контактор или ограничитель тока, и могут быть использованы в системах постоянного тока, например в системах низкого напряжения (LV) или системах среднего напряжения (MV).

Идея изобретения в основном была описана выше со ссылкой на несколько примеров. Однако, специалисту в данной области техники понятно, что в рамках объема настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения, в равной степени возможны и другие варианты выполнения, помимо тех, которые были раскрыты выше.

Изобретение относится к электрической коммутационной системе (1) постоянного тока для гашения электрической дуги, которая содержит: контактное устройство (3), имеющее первый контакт (3а) и второй контакт (3b), цепь (5) инжекции тока, включающую в себя резонансный контур, выполненный с возможностью подключения параллельно контактному устройству (3), и первый переключатель, подключенный к резонансному контуру (6) и к первому контакту (3а), причем первый переключатель (S1) выполнен с возможностью переключения между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, причем в замкнутом состоянии первый переключатель выполнен с возможностью обеспечения протекания инжекционного тока через резонансный контур (6) в направлении первого потока и в контактном устройстве (3) в направлении, противоположном направлению потока тока дуги контактного устройства, и узел дугогасительной камеры, содержащий множество разделительных перегородок, выполненных с возможностью гасить электрическую дугу между первым контактом (3a) и вторым контактом (3b), каждая разделительная перегородка из множества разделительных перегородок имеет многослойную конфигурацию, содержащую магнитный слой и два немагнитных слоя. 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Электрическая коммутационная система (1; 1-1; 1-2) постоянного тока для гашения электрической дуги, причем электрическая коммутационная система постоянного тока содержит:

контактное устройство (3), имеющее первый контакт (3а) и второй контакт (3b),

цепь (5; 5-1; 5-2) инжекции тока, включающую в себя резонансный контур (6), выполненный с возможностью подключения параллельно контактному устройству (3), и первый переключатель (S1), подключенный к резонансному контуру (6) и к первому контакту (3а), причем первый переключатель (S1) выполнен с возможностью переключения между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, причем в замкнутом состоянии первый переключатель (S1) выполнен с возможностью обеспечения протекания инжекционного тока через резонансный контур (6) в направлении первого потока и в контактном устройстве (3) в направлении, противоположном направлению потока тока дуги контактного устройства, и

узел (7) дугогасительной камеры, содержащий множество разделительных перегородок (7a-7c), выполненных с возможностью гасить электрическую дугу между первым контактом (3a) и вторым контактом (3b), причем каждая разделительная перегородка (7a-7c) из множества разделительных перегородок (7a-7c) имеет многослойную конфигурацию, содержащую магнитный слой (13) и два немагнитных слоя (15).

2. Электрическая коммутационная система (1; 1-1; 1-2) постоянного тока по п. 1, в которой для каждой разделительной перегородки (7а-7с) магнитный слой окружен двумя немагнитными слоями.

3. Электрическая коммутационная система (1; 1-1; 1-2) постоянного тока по п. 1 или 2, в которой для каждой разделительной перегородки (7а-7с) магнитный слой (13) представляет собой магнитный лист, а два немагнитных слоя (15) представляют собой два немагнитных листа, и причем магнитный лист и немагнитный лист расположены съемным образом уложенными друг на друга.

4. Электрическая коммутационная система (1; 1-1; 1-2) постоянного тока по п. 1 или 2, в которой для каждой разделительной перегородки (7а-7с) магнитный слой (13) и два немагнитных слоя (15) плакированы.

5. Электрическая коммутационная система (1; 1-1; 1-2) постоянного тока по п. 1 или 2, в которой для каждой разделительной перегородки (7а-7с) два немагнитных слоя (15) представляют собой покрытия, предусмотренные на магнитном слое (13).

6. Электрическая коммутационная система (1; 1-1; 1-2) постоянного тока по любому из предыдущих пунктов, в которой для каждой разделительной перегородки (7а-7с) магнитный слой (13) представляет собой слой стали или слой железа.

7. Электрическая коммутационная система (1; 1-1; 1-2) постоянного тока по любому из предыдущих пунктов, в которой для каждой разделительной перегородки (7а-7с) каждый из двух немагнитных слоев (15) представляет собой слой латуни.

8. Электрическая коммутационная система (1; 1-1; 1-2) постоянного тока по любому из предыдущих пунктов, в которой резонансный контур (5) содержит конденсатор (C) и катушку индуктивности (L).

9. Электрическая коммутационная система (1; 1-1) постоянного тока по п. 8, в которой цепь (5-1) инжекции тока содержит источник (9) питания постоянного тока, выполненный с возможностью заряжать конденсатор (С), когда первый переключатель (S1) находится в разомкнутом положении.

10. Электрическая коммутационная система (1; 1-2) постоянного тока по любому из пунктов 1-8, содержащая:

систему (11) управления,

причем цепь (5-2) инжекции тока содержит второй переключатель (S2), подключенный к резонансному контуру (6) и ко второму контакту (3b) контактного устройства (3), причем второй переключатель (S2) выполнен с возможностью переключения между разомкнутым состоянием и замкнутым состоянием, причем в замкнутом состоянии второй переключатель выполнен с возможностью обеспечения протекания тока через резонансный контур (6) в направлении второго потока, противоположном направлению первого потока, и

причем система (11) управления выполнена с возможностью попеременно устанавливать сначала первый переключатель (S1), а затем второй переключатель (S2), сначала в замкнутое состояние, а затем в разомкнутое состояние после операции размыкания цепи, пока импульс тока, исходящий из энергии, обеспеченной током дуги контактного устройства, протекающим через резонансный контур (6) и в контактном устройстве (3), не достигнет амплитуды, равной или большей величины тока дуги контактного устройства.

11. Электрическая коммутационная система (1; 1-2) постоянного тока по п. 10, в которой в каждом цикле попеременной установки сначала первого переключателя (S1), а затем второго переключателя (S2), сначала в замкнутое состояние, а затем в разомкнутое состояние, система (11) управления выполнена с возможностью:

- устанавливать первый переключатель (S1) в замкнутое положение, обеспечивая протекание первого импульса тока через резонансный контур (6) в первом направлении потока,

- устанавливать сначала первый переключатель (S1) в разомкнутое состояние, а затем второй переключатель (S2) в замкнутое состояние, когда первый импульс тока стал равным нулю, чтобы обеспечить протекание второго импульса тока через резонансный контур (6) во втором направлении потока, и

- устанавливать второй переключатель (S2) в разомкнутое состояние, когда второй импульс тока сначала стал равным нулю.

12. Электрическая коммутационная система (1; 1-2) постоянного тока по п. 10 или 11, в которой второй переключатель (S2) подключен параллельно резонансному контуру (6).