Многополюсный выключатель с бездуговой коммутацией Советский патент 1984 года по МПК H01H9/30 

11 Изобретение относится к электрическим аппаратам, а именно к многополюсньм выключателям переменного и постоянного тока с бездуговой коммута15ией, в которых функции проведения и прерьгаания тока распределены соответственно между контактам и шунтирующими их бесконтактными элементами. Известны контактные многополюсны выключатели, коммутирующие ток с дугообразованием на контактах L13. Недостатком таких выключателей я ляется низкое быстродействие, что объясняется инерционностью приводов систем и процессов дугогашения, следствием чего являются их ухудшен ные токоограничивающие свойства. Известны также бесконтактные выключатели - тиристорные выключате ли с искусственной конденсаторной коммутацией, обладаюар е наиболее эф фективными токоограничивающими свой ствами С2 . Однако недостатками, ограничиваю щими применение этих аппаратов, являются увеличенные тепловые потери во включенном состоянии (обусловлен ные неидеальностью ключевых свойств тиристоров) и как следствие ухудшенные массогабаритные показатели. Кроме того, известны бездуговые вьпслючатели переменного тока, в которых контакты на время коммутации шунтируются встречно-параллельно включенными тиристорами цЗ). Однако используемый в данных аппаратах принцип естественной коммута1ЩИ тиристоров (выключение при см не полярности тока нагрузки за врем более полупериода колебаний напряже ний сети) ограничивает область их применения из-за относительно низко быстродействия и отсутствия токоогр ничивающих свойств. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату изобретению является выключатель,со держащий силовые контакты, блок управления с приводом ускоренного отключения, два диодных вьЬрямительны моста, блоки принудительной коммута ции, на которые нагружены соответствующие диодные выпрямительные мос ты, причем входы первого диодного выпрямительного моста соединены с входами вьжлючателя, а входы второго - с выходами выключателя 4 J. 6J Недостатком известного выключателя, ограничивающим области применения, являются ухудшенные массогабаритные показатели, что объясняется наличием двух блоков принудительной коммутации, а также автономного блока питания привода ускоренного отключения. Цель изобретения - улучшение массогабаритных Показателей. Указанная цель достигается тем, что в многополюсном выключателе с бездуговой коммутацией, содержащем силовые контакты, блок управления с приводом ускоренного отключения, два диодных вьпрямительных моста, блок принудительной коммутации, причем входы первого диодного моста соединены с входами выключателя, а входы второго - с выходами выключателя, выходы первого диодного моста соединены с блоком принудительной коммутации, одноименные выходы диодных мостов объединены. Кроме того, блок принудительной коммутации вьполнен в виде соединенных меиду собой последовательно катушки индуктивности, предварительно заряженного конденсатора и ключевого элемента, причем в качестве катушки индуктивности использована катушка привода ускоренного отключения. 1- I При этом на входе выключателя установлены токоограничивающие реакторы. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого выключателя; на фиг.2 - вариант схемной реализации блока принудительной коммутации; на фиг.З - временные диаграммы изменений параметров выключателя в процессе коммутации. Устройство содержит токоограничиваюп е ре|акторы 1, силовые контакты 2, перивьй 3 и второй 4 диодные мосты, блок 5 принудительной кo yтaции, блок 6 управления. Входы лервого диодного моста 3 соединены с входами выключателя через токоограничивающие реакторы 1 и входами второго диодного моста 4 и выходами выключателя через силовые контакты 2, одноименные выходы обоих диодных выпрямительных мостов соединены с соответствую дкмя вьшодами блока 5 принудительной

коммутации, подключенного к блоку 6 управления.

Блок принудительной коммутации выполнен в виде цепочки из последовательно соединенных предварительно заряженного конденсатора 7,катушки 8 индуктивности, в качестве которой использована катушка управления привода ускоренного отключения, и тиристора 9.

Устройство работает следующим . образом.

В исходном состоянии контакты 2 замкнуты. При коротком замыкании в сети и нарастании аварийного тока (i) в одном из полюсов до величины уставки срабатывания (3) устройства подается импульс управления на тиристор 9 блока 5 принудительной коммутации. В этом случае предварительно заряженный до напряжения О(с полярностью, указанной яа фиг.2) конденсатор 7 разряжается на катушку управления индукционнодинамического привода отключения через диоды вьтрямительных мостов 3 и 4. Благодаря протеканию в цепи катушки управления привода импульса тока разряда конденсатора ( схеме устройства обеспечивается одновременно размьжание контактов 2 и их бездуговая коммутация. Последнее достигается эа счет того,что диоды выпрямительных мостов 3 и 4 оказываются в проводящем состоянии на интервале превьш1ения током разряда конденсатора (i) токов нагрузки во всех полюсах (интервал Hd фиг.З) и как следствие падения напряжения на вентилях, шунтирующих размыкаемые контакты, будет ниже напряжения дугообразования.

На интервале бездуговой коммутации Ц происходит размыкание контактов и деионизация межконтактного промежутка. При соблюде1204164

НИИ условий бездуговой коммутации расстояние между контактами X в момент спада тока разряда конденсатора ниже тока нагрузки должно пре5 вьш1ать минимально допустимое, при котором обеспечивается восстановление электрической прочности межконтактного промежутка.

На интервале tj t tj шунтироtO вание контактов токопроводя1цими

диодами прекращается и конденсатор . дозаряжается током сети (диаграмма напряжения конденсатора U,. на фиг.З).

15 Наличие реакторов на входе устройства позволяет снизить скорость нарастания тока в сети и при выборе оптимальных параметров реактора и блока принудительной коммута191и в

20 схеме обеспечивается минимум габаритов или массы устройства. При использовании устройства в относительно маломощных сетя, где ток короткого замыкания не претерпевает

25 существенного изменения за время коммутации, необходимость в реакторах отпадает.

Благодаря параллельному включению двух диодных выпрямительных

jQ мостов,установленных соответственно, на входе и выходе выключателя, использованию общего для вьтрямителей блока принудительной коммутации, являющегося одновременно и блоком питания привода ускоренного отключения, а также за счет введения в устройство токоограничиваю1ф1х реакторов достигается улучшение массогабаритных показателей, поскольку

уменьшаются суммарная величина емкости коммутирующих конденсаторов (доля габаритов и массы их в оборпс показателях устройства определяющая), число заряда конденсаторов, число тиристоров и узлов их управления,а также снижается скорость нарастания отключаемого тока.

i-X

1. МНОГОПОЛЮСНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С БЕЗДУГОВОЙ КОММУТАЦИЕЙ, содержа1ций силовые контакты, блок управления с приводом ускоренного отключения, два диодных выпрямительных моста, блок принудительной коммутации, причем входы первого диодного моста соединены с вхбдами выключателя, а входы второго - с выходами выключателя, выходы первого диодного моста соединены с блоком принудительной коммутации, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, одноименные выходы диодных,мосг тов объединены. 2.Вьпшючатель по п. 1, о т л и(Л ч а ю щ ни с я тем, что блок принудительной коммутации выполнен в виде соединенных межцу собой последовательно катушки индуктивности, предварительно заряженного конденсатора и ключевого элемента,причем в качестве катушки индуктивности использована катушка привода ускоренного отключения. 3.Выключатель по п.1, отличающийся тем, что на входе вьлключателя установлены токоограничйвающие реакторы.