Выключатель постоянного тока Советский патент 1984 года по МПК H01H33/66 

11

Изобретение относится к электротехнике, а точнее к коммутационным аппаратам постоянного тока с вакуумными дугогасительными камерами.

Известен выключатель, который содержит основную вакуумную дугогасительную камеру, вспомогательньш ключевой, элемент в виде дополнительной вакуумной дугогасительной камеры или тиристора, а также предварительно заряженньш коммутирующий конденсатор , включенный последовательно с ключевым элементом и катушкой индукционно-динамического привода размыкания контактов основной вакуумной камеры 1.

Дуга отключения в основной вакуумной дугогасительной камере такого выключателя гасится только при протекании тока одного направления чере ее контакты и при наличии встречного разряда коммутирующего конденсатора току отключения. Ограничение тока происходит после перезаряда коммутарутащего конденсатора, а отключение заканчивается после перехода в конденсатор практически всей энергии магнитного поля, запасенной в контуре коммутации, что приводит к значительным перенапряжениям.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является выключатель постоянного тока, содержащий вакуумную дугогасительную камеру, шунтированную гасящим контуром, составленным из вспомогательного ключевого элемента, предварительно заряженного коммутирующего конденсатора, катушки индукционно-динамического привода размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры, нелинейный резистор, вспомогательный коммутационный аппарат и диодную блокировку 2..

Недостатками этого устройства являются его функциональная ограниченность из-за невозможности отключения обратных токов в силовой цепи через контакты вакуумной дугогасительной камеры, низкий уровень безопасности при обслуживании и невозможность использования его в системах защитного отключения в результате отсутствия реального разрыва цепи, что требуется по условиям техники безопасности.

Цель из.обретения - расширение функциональных возможностей за счет

112 .

отключения прямых и обратных токов и повьшение безопасности обслуживания .

Поставленная цель достигается тем, что в выключателе постоянного тока, содержащем вакуумную дугогасительную камеру, шунтированную гасящим контуром, составленным из вспомогательного ключевого элемента, преварительно заряженного коммутирующего конденсатора, катушки индукционно-динамического привода размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры, нелинейный резистор, вспомогательньгй коммутационный аппарат и диодную-блокировку,катушка индукционно-динамического привода размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры и предварит лпьно заряженный конденсатор включены послдовательно в диагональ дополнительно введенного моста, состоящего из четырех ключевых элементов в виде тирист ров, шунтирующих контакты вакуумной дугогасительной камеры, которые через блокирующие диоды и гасящий резистор подключены к минусу источника питания, прргчем к диагонали моста со стороны минуса предварительно заряженного коммутирующего конденсатора и катодов присоединенных к нему тиристоров подключена последовательная цепочка, состоящая из отключающей катушки дополнительно введенного вспомогательного выключателя и его силового контакта, а также токоограничивающего резистора, подключенного другим концом к минусу источника питания.

Вспомогательньш выключатель вьтолнен трехполюсным, а два других его контакта включены в силовую цепь последовательно через контакты вакуумной дугогасительной камеры.

Гасящий резистор выполнен нелинейным.

На чертеже изображена принтщпиальная схема выключателя.

Выключатель содержит вакуумную дугогасительную камеру 1, к которой со стороны анода и катода подключены последовательно контакты 2 и 3 двух полюсов трехполюсного вспомогательного воздушного коммутационного аппа рата, между которыми параллельно контактам вакуумной дугогасительной камеры 1 подключен Moct, составленный из четырек ключевых элементов в виде тиристоров 4-5 и 6-7 соответ3

ственно в каждом плече моста. В диагональ моста включены последовательно катушка 8 индукционно-динаМического привода, предназначенная для размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры 1, и предварительно заряженный коммутирующий конденсатор 9. К диагонали моста со стороны минуса гасящего конденсатора 9 присоединена последовательная цепочка, состоящая из отключающей катушки 10 трехполюсного вспомогательного воздушного выключателя и его третьего полюса 11, один из контактов которого присоединен к минусу источника питания. В схеме выключателя используется гасящий резистор состоящий из двух частей, причем часть 12 присоединена к минусу источника, а часть 12 - к анодам блокирующих диодов 13 и 14, каждый из которых подключен катодом к соответствующему контакту вакуумной дугогасительной камеры 1 в точках присоединения тиристоров 4-5 и 7-6 соответственно.

Выключатель работает следующим образом.

Во включенном положении кон-жактов вакуумной дугогасительной камеры 1 и контактов 2 и 3 вспомогательного трехполюсного воздушного выключателя ток через них может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях. В обоих случаях при поступлении команды на отключение от схемы управления выключаются попарно тиристоры 5 и 7 при прямом токе или тиристоры 4 и 6 при обратном токе, при этом предварительно заряженный коммутирующий конденсатор 9 разряжается в контуре через контакты вакуумной дугогасительной камеры 1 и катушку 8 индукционно-динамического привода их размыкания. В переходном режиме отключения ток перетекает из контактов вакуумной камеры 1 в коммутирующий конденсатор 9, который при этом перезаряжается и отключает цепь нагрузки от источника. Для об|Легчения процесса отключения ток в цепи источника кратковременно переключается на нелинейный токоограничивающий резистор 12, который при протекании тока увеличивает ское активное сопротивление и тем самым облегчает процесс размыкания цепи, шунтирующей источник на время отключения. При этом ток, ограниченный

112114

частью нелинейного резистора 12,

протекает через контакты 2 и 11 )п:и могательного трехполюсного воздушного коммутационного аппарата, третий полюс 3 которого размыкается также одновременно с контактами двух других полюсов и осуществляет при этом, совместно с гасящим резистором, гашение магнитной энергии, запасенд нойв отключаемой цепи. Нелинейная зависимость активного сопротивления части 12 нелинейного резистора от времени протекания и величины отключаемого тока в цепи облегча:ет процесс коммутации благодаря плавности его возрастану1Я. При отключении прямого и обратного токов размыкание контактов 2,3 и 11 вспомогательного коммутационного аппарата происходит посл перете-.

тока на отключающую катушку 10

которая вызывает срабатьшание привода размыкания этого аппарата с некоторым запаздьтанием относитель.но момента размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры 1. Процесс отключения заканчивается гашением -дуги вспомогательного трехполюсного воздушного коммутационного аппарата благодаря протеканию тока через часть нелинейного резне- . тора. Отключение обратного тока осуществляется так же, при этом контакт 2 становится гасящим, а контакт 3 - разрывным.

5 Выключатель не поляризован и обеспечивает быстродействующее отключение как прямых, так и обратных токов тяговой нагрузки и при коротких замыканиях в схемах электроснаб0 жения контактных сетей с двусторонним питанием при напряжениях 275, 600 и 850 В. Выключатель может быть использован для защиты полупроводниковых преобразователей, а также

для секционирования контактных сетей. Установка таких выключателей на подвижном составе обеспечивает возможность коммутировать цепь п режимах рекуперации. Высокая тационная способность и быстрол;ействие выключателя обеспечиваются наличием шунтирующего контура с бездуговой коммутацией контактов накуумной дугогасительной камеры, а

5 также наличием токоограничивающей и гасящей частей нелинейного резистора, который обеспечивает значительное увеличение активного сопротивления при кратковременном протекании тока в момент шунтирования источника и отключаемой цепи. Надежность отключения тока комбинированно системой коммутации обеспечивается наличием вспомогате.тьного трехполюсного воздушного выключателя,ток отключения которого соответствует установке срабатывания защиты. Выключатель обеспечивает реальный видимый разрыв цепи тока и полностью отвечает требованиям техники безопасности при эксплуатации и ремонте в подземных условиях.

1. ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий вакуумную дугогасительную камеру, шунтированную гасящим контуром, составленным из вспомогательного ключевого элемента, предварительно заряженного коммутирующего конденсатора,катушки индукционно-динамического привода размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры, нелинейный резистор, вспомогательный кoм fyтaционный аппарат и диодную блокировку отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет отключения прямых и, обратных токов и повьшения безопасности обслуживания, катушка индукционно-динамического привода размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры и предварительно заряженный конденсатор включены последовательно в диагональ дополнительно введенного моста, состоящего из четырех ключевых элементов в виде тиристоров, шунтирующих контакты вакуумной дугогасительной камеры, которые блокирующие диоды и гасящий резистор .подключены к минусу Источника питания, причем к диагонали моста со стороны минуса предварительно заряженного коммутирующего конденсатора и }$атодов присоединенных к нему тиристоров подключена последовательная цепочка, § состоящая из отключающей катушки дополнительно введенного вспомогатель(Л ного выключателя и его силового контакта, а также токоограничивающего резистора, подключенного другим концом к минусу источника питания. 2.Выключатель по п.1, отличающийся тем, что вспомогательньй выключатель выполнен трехполюсным, а два других его контакта включены в силовую цепь последова1чЭ тельно через контакты вакуумной дугогасительной камеры. 3.Выключатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что гасящий резистор вьшолнен нелинейным.