Вакуумный выключатель переменного тока Советский патент 1984 года по МПК H01H9/30 

усиления и формирования импульсов управления соединен с выходом блока временной задержки, вход которого подключен к выходу первого датчика максимального тока.

2. Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что него введены зарядный резистор и диод, причем зарядный резистор и диод соединены последовательно и включены между точкой соединения первой вспомогательной вакуумной камеры и гасящего конденсатора и заземляющим выводом выключателя.

1. ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий основную вакуумную камеру с индукционнодинамическим приводом размыкания контактов, две вспомогательные вакуумные камеры с индукционно-динамическими приводами замьшання и размыкания контактов, предварительно заряжаемый гасящий конденсатор, предварительно заряжаемьй коммутирующий конденсатор и два тиристора, причемкатушка индукционно-динамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры через первый тиристор подключена параллельно предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору, о тличающийс я тем, что, с целью повышения коммутационной способности, быстродействия и надежности, выключатель снабжен токоограничивающим резистором, дросселем насьщения, катушкой индуктивности, вторым предварительно заряжаемым коммутирующим конденсатором, двумя датчиками максимального тока, блоком временной задержки и двумя блоками усиления и формирования импульсов управления тиристорами, причем первая вспомогательная вакуумная камера,предварительно заряжаемый гасящий конденсатор, катушка индуктивности и вторая дополнительная вакуумная камера соединены последовательно, указанная последовательная цепь включена параллельно основной вакуумной камере, токо- ограничивающий резистор и дроссель насьш ения соединены последовательно и шунтируют последовательно соеди ненные первую вспомогательную вакуумную камеру, предварительно заряженный гасяш 1й конденсатор и ка- § тушку индуктивности, катушка индукци онно-динамического привода размыкания основной вакуумной камеры вклю,чена параллельно катушке индукционно динамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры, в контур, содержащий параллельно соединенные указанные катушки, первый тиристор и первый предвари,тельно, заряжаемый коммутируищий конденсатор, включен первый датчик максимального тока, катушка индукщйоннодинамического привода размыкания второй вспомогательной вакуумной камеры через второй тиристор подключена параллельно второму предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору, управляющий электрод первого тиристора через первый блок усиления и формирования импульсов управления соединен с выходом второго датчика максимального тока, включенного в цепь основной вакуумной камеры, управляю1ций электрод второго тиристора через второй блок

Изобретение относится к электротехнике, в частности к аппаратам пе ременного тока, с вакуумными камерам Известны выключатели такого рода содержащие основную и вспомогательную камеры, предварительно заряженный гасящий конденсатор и катушку индуктивности в контуре, щунгирующе контакты С 13. Недостатком такого выключателя является высокий уровень перенапряжения гасящей емкости в момент откл чения сильноточных индуктивных цепей Такой выключатель может использоват ся только для отключения цепи постоянного тока. Известно также устройство для бе дуговой коммутации цепей переменного тока. Содержащее основную вакуумную камеру с индукционно-динамическим приводом размыкания контактов и две вспомогательные вакуумные камеры с индукционно-динамическим приводом замыкания и размьжания контактов, гасящий конденсатор с предварительным зарядом и тиристоры в отдельной цепи с ком сутирующей емкостью, Недостатком этого устройства является низкая коммутационная способ ность в условиях высоковольтных цепях с индуктивной нагрузкой ввиду включения катушек индукционно-динамического привода и тиристоров в цепь гасящего конденсатора, недостаточное быстродействие при размы кании цепи тока основной вакуумной камерой только после замыкания контактов вспомогательной вакуумной камеры в шунтирующей цепи, а также низкая надежность вследствие возможности повторного загорания дуги при размыкании контактов основной вакуумной камеры при переходе в них тока через нуль в случае резкого изменения тока в цепи нагрузки. Целью изобретения является повышение коммутационной способности, быстродействия и надежности выключателя . Указанная цель достигается тем, что в вакуумньш выключатель переменного тока, содержащий основную вакуумную камеру с индукционно-динамическим приводом размыкания контактов,две вспомогательные вакуумные камеры с индукционно-динамическими приводами замыкания и размыкания контактов,предва рительно заряжаемый гасящий конденсатор, предварительно заряжаемый коммутирующий конденсатор и два тиристора, причем катушка индукционнодинамического привода замьжания первой вспомогательной вакуумной камеры через первый тиристор подключена параллельно предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору, введены токоограничивающий резистор, дроссель насыщения, катушка индуктивности, второй предварительно заряжаемый коммутирующий конденсатор, два датчика максимального тока, блок временной задержки и два блока усиления и формирования импульсов управления тиристорами,причем первая вспомогательная вакуумная камера, предварительно заряжаемый конденсатор, катушка индуктивности и вторая дополнительная вакуумная камера соединены последовательно, указанная последовательная цепь включена параллельно основной вакуумной камере, токоограничивающий резистор и дроссель насыщения соединены последовательно и шунтируют последовательно соединенные, первую вспомогательную вакуумную камеру, предварительно заряжаемый гасящий конденсатор и катушку индуктивности, катушка индукционно-динамического привода размыкания основной вакуумной камеры включена параллельно катушке индукционно-динамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры, в контур, содержасций параллельно соединенные указанные катушки, первы тиристор и первый предварительно заряжаемый коммутирующий конденсатор, включен первый датчик максимального тока, катушка индукционно-дйнамического привода размыкания второй вспомогательной вакуумной камеры через второй тиристор подключена парал лельно второму предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору управляющий электрод первого тиристо ра через первый блок усиления и форм рования импульсов управления соедине с выходом второго датчика максимального тока, включенного в цепь основной вакуумной камеры, управляющий электрод второго тиристора через второй блок усиления и формирования импульсов управления соединен с выходом блока временной задержки, вход которого подключен к выходу nep вого датчика максимального тока. Кроме того.в устройство введены зарядный резистор и диод, причем зарядный резистор и диод соединены последовательна и включены между точко соединения первой вспомогательной вакуумной камеры и гасящего конденса тора и заземляющим выводом выключателя . На чертеже изображена принципиаль ная схема выключателя. . Выключатель содержит основную вакуумную камеру 1, к которой подключен шунтирующий контур, состоящий из контактов первой вспомогательной камеры 2, предварительно заряженного конденсатора 3 катушки 4 индуктивно ти и контактов второй вспомогательной вакуумной камеры 5. К контактам основной вакуумной камеры 1 через контакты второй вспомогательной вакуумной камеры 5 подключена также цепь, состоящая из дросселя 6 насыщения и токоограничивающего резисто ра 7. Катушка индукционно-динамичес кого привода размыкания основной ва куумной камеры 8 и замыкания контак тов первой вспомогательной вакуум1124 ной камеры 9 включены параллельно или последовательно в отдельном контуре с коммутирующим конденсатором 10 с предварительным зарядом через тиристор 11 и датчик 12 максимального тока. Катушка индукционно-динамического привода размыкания второй вспомогательной вакуумной камеры 13 включена через тиристор 1А в контур с отдельной коммутациенной емкостью 15, причем катоды обоих тиристоров присоединены к минусовым выводам предварительно заряженных коммутирующих конденсаторов 10 и 15. Управляющий электрод тиристора 11 подключен к выходу датчика максимального тока 16 через блок 17 усиления и формирования импульса на отключение выключателя . Управляющий электрод тиристора 14 подключен к выходу датчика максимального тока через блок временной задержки 18 и блок 19 усиления и формирования импульса управления размыкания контактов второй вспомога тельной вакуумной камеры 5. Для осуществления предварительного заряда к минусу гасящего конденсатора подключена цепочка, состоящая из диода 20 и резистора 21, которая вторым концом подключена к заземпяющему выводу.Выключатель работает следующем образом. При отключении выключателя в автоматическом режиме срабатывает дат-чик максимального тока от заданной уставки по току, импульс которого усиливается блоком 17 и подается на управляющий электрод тиристора 11. При отпирании тиристора 11 предварительно заряженный конденсатор 10 разряжается на катушку 8 и 9 индукционнр-дннамического привода размыкания контактов основной вСкуумной камеры 1 и замыкания контактов первой вспомогательной вакуумной камеры 2. После замыкания контактов первой вспомогательной вакуумной камеры предварительно заряженный гасящий конденсатор 3 разряжается в колебательном контуре, образованном в цепи через катушку индуктивности 4, замкнутый контакт второй вспомогател1,ной вакуумной камеры 5 и размыкающееся с кратковременной дугой контакты основной вакуумной камеры 1, которая гаснет под воздействием энергии встречного разряда гасящего конденса5тора. Если направление тока отключе ния и тока разряда гасящего конденсатора совпадают, то гашение дуги происходит после перезаряда гасящег конденсатора 3 с частотой собственных колебаний в гасящем контуре вьш частоты сети переменного тока. Посл гашения дуги, между контактами основной вакуумной камеры ток протека ет в шунтирующую цепь с гасящим кон денсатором 3, дросселем 6 насыщения и токоограничивающм резистором 7, причем дроссель 6 насыщения предотвращает разряд гасящего конденсатора контуре позиции(3-4-7-6-2)после замыкания контактов первой вспомогательной вакуумной камеры 2. При срабатывании датчика 12 максимального тока в цепи катушек 8 и 9, кот рый вьиает импульс на вход блока 18 временной задержки, рассчитанной на время, достаточное для перетекания тока из контактов основной вакуумной камеры в шунтирующую цепь и полного тока ограничения. Из блока 18 импульс подается на вход блока,19 формирования и усиления, затем на управляющий электрод тиристора 14, при отпирании которого срабатывает катушка индукционно-динамического привода 13 при разряде коммутирующего конденсатора 15, при этом размыкаются контакты второй вспомогательной вакуумной камеры 5. Процесс выключения заканчивается лри подходе тока через контакты вспомогательной вакуумной камеры 5 к нулю. Размыкание контактов второй вспо могательной вакуумной камеры 5 вбли зи нуля тока обеспечивается схемой автоматики управления, включающей элементы: датчик 12 максимального тока, блок 18 временной задержки, блока 19 формирования и усиления им пульсов управления тиристором 14, а также индуюционно-динамического при вода с катушкой 15, которая осущест вляет размыкание второй вспомогател ной вакуумной камеры 5. Выключатель предназначен как для работы в автоматичеком режиме с це12лью защиты цепи от воздействия токов короткого замыкания, так и для оперативного отключения нагрузок с частыми. коммутациями, в частности он будет использован в сетях 6-10 кВ для электроснабжения сталеплавильных печей. Кроме того, выключатель может быть использован для защиты полупроводниковых подстанций от ненормальных режимов в подземных сетях шахтной электровозной откатки. Высокая коммутационная способность и быстродействие обеспечиваются наличием в цепи шунтирующего контура токоограничивающего резистора и независимо от сетевого напряжения индукционно-динамического привода замыкания и размыкания вакуумных камер. Выключатель обеспечивает снижение уровня коммутационных перенапряжений на гасящей емкости ввиду шунтирования ее в момент коммутации токоограничивающим резистором и окончательного отключения второй вспомогатель|ной вакуумной камерой переменного тока, ограниченного этим резистором при размыкании контактов вблизи нуля отключаемого сетевого тока. Кроме того, выключатель реагирует на определенньш уровень уставки тока срабатьгоания и, тем самым, обеспечивает устойчивое соотношение временных параметров при коммутации, реагируя мгновенно на отключение при наличии аварийного тока, исключая время вьщержки начала размь1кания контактов основной ваку5гмной камеры, его перехода вблизи тока нуля, как этого требуют условия синхронной коммутации. Выключатель обладает повышенной надежностью ввиду отсутствия тиристоров в качестве ключевых элементов в.силовой высоковольтной цепи. Применение выключателя в электроустановке с частыми коммутациями больших токов и коротким замыканием позволит повысить эффективность технологических процессов и увеличить срок службы силовых схем электрооборудования .

/б

17

©

-.-h

f9

/J