Быстродействующий выключатель для защиты цепей постоянного тока Советский патент 1958 года по МПК H01H83/08 

Изобретение относится к быстродействующим выключателям для защиты цепей постоянного тока, в частности для селективного отключения выпрямителей от сборных щин при возникновении в них обратного зажигания.

Известные выключатели того же назначения, выполняемые с применением удерживающей катушки, являющейся одновременно и включающей катущкой, и отключающей катущки, расположенных на одном общем магнитопроводе, приходят в действие лишь после того, как ток в цепи катода защищаемого выпрямителя изменит свое направление и вырастет до величины -становки.

Описываемый выключатель позволяет отключить выпрямитель раньще, чем ток в цепи катода успеет упасть до нуля, что улучшает защитные свойства выключателя. Быстрое отключение выключателя (при сверхтоках любого направления в цепи катущки) обеспечивается размещением отключающей катущки в окнах магнитопровода таким образом, что ее ось повернута на 90° по отношению к направлению магнитного потока удерживающей катущки, что упрощает конструкцию и повышает надежность работы выключателя.

Для обеспечения возможности регулирования тока уставки срабатывания отключающая катушка может быть присоединена через регулируемое сопротивление к датчику отключающего импульса сверхтока в защищаемой цепи, например к трансформатору тока.

Для уменьшения тормозящего действия токов, индуктирующихся в удерживающей катушке при отключении выключателя, в цепь этой катущки может быть включено индуктивное сопротивление.

На чертеже изображена схема, поясняющая принцип действия описываемого выключателя.

Главным узлом выключателя является электромагнитный механизм, который состоит из электромагнита 1 с удерживающей катушкой 2. Якорь 8 может поворачиваться вокруг оси Oj от положения «включено,

№ 116172- 2 -

в котором он изображен на чертеже, до упора 4, в положении «отключено.

В положении «включено якорь 3 удерживается усилиями электромагнитного притяжения, создаваемыми катушкой 2, обтекаемой постоянным током. Магнитная система электромагнита / замкнута, когда выключатель находится в положении «включено и поэтому для удержания якоря требуются незначительные ампер-витки.

Для того, чтобы включить выключатель, необходимо значительно повысить ток в катушке 2, что может быть осуществлено контактором К, контакты которого в этот момент шунтируют дополнительное сопротивление RI.

Когда якорь 3 притянут к полюсам электромагнита /, пружины 5 и 6 растянуты, причем пружина 5 осуш,ествляет необходимое нажатие между контактами 7 и S, а пружина 6 предназначена для обеспечения достаточного ускорения подвижного контакта 7 в момент отключения. Тяга 9, связывающая вспомогательный якорь 10 с контактом 7, позволяет осуществить свободное расцепление в выключателе, сущность которого сводится к тому, чтобы не дать сомкнуться контактам 7 и 5 ранее, чем будет снята форсировка с катушки 2.

Ток, защищаемый выключателем цепи, входит в шину А, а выходит через шину Б. На одной из выводных щин выключателя, например на щине Л, размещается сердечник 11 (из электротехнической стали), на котором расположена катущка 12. Выводные концы катушки 12 через дополнительное сопротивление соединены с отключающей катушкой 13 выключателя.

Ось отключающей катушки расположена по углом 90° по отношению к направлению потока в магнитопроводе 7 и ее витки проходят в окна, проделанные в магнитопроводе /. Благодаря такому расположению катущки 13, выключатель отключается, как только ток в цепи этой катущки достигает некоторой величины., независимо от его направления.

При возникновении в ртутном выпрямителе обратного зажигания ток, протекающий через выключатель, защищающий этот выпрямитель, быстро падает, в результате чего будет изменяться магнитный поток в сердечнике 11, что повлечет за собой появление тока в цепи отключак;.; щей катущки 13, при некотором значении которого якорь 3 придет в движение.

Двигаясь под действием пружин 5 и 6 по часовой стрелке, якорь ударит своим выступом по выступу подвижного контакта 7, причем контакты 7 и 5 разомкнутся.

При быстром снижении потока в магнитопроводе 1, когда выключатель отключается, в катущке 2 индуктируется ток, который может замедлить снинсение этого потока и тем самым понизить быстродействие выключателя. Во избежание этого явления применено индуктивное сопротивление Л4, которое не позволяет току в цепи катушки 2 быстро нарастать даже при быстром изменении потока в магнитопроводе /.

Меняя величину дополнительного сопротивления 2 и вводя воздушный зазор в магнитную систему //, можно добиться срабатывания выключателя при определенном приращении тока в защищаемой цепи, что позволяет применить выключатель для селективного отключения токов короткого замыкания.

Катушка 13 может питаться также и от трансформатора тока; в этом случае выключатель получает новые защитные свойства.

Надежность работы и быстрота действия выключателя обеспечиваются тем, что выводные концы его отключающей катущки связаны с источником отключающего импульса не через контакты реле, а имеют постоянные контактные соединения.