Устройство для испытания выключателей переменного тока на отключающую способность Советский патент 1986 года по МПК G01R31/333 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытаний выключателей переменного тока на отключающую способность

Цель изобретения - пЬвьшение достоверности результатов и удешевление испытаний выключателей переменного тока путем замены синтетических испытаний прямыми в схеме с источником энергии в виде индуктивного накопителя, а также исключения ударного генератора из схемы испытаний.

На фиг.1 приведена принципиальная схема для испь1тания выключателей переменного тока на отключающую способность; на фиг,2 - диаграмма, иллюстрирующая токи и напряжения; на фиг.З а, б - варианты выполнения нелинейного элемента.

Устройство для испытания выключателей переменного тока на отключающую способность содержит источник 1 постоянного напряжения первый коммутирукндий элемент 2, вспомогательный источник 3 униполярного тока, второй коммутирующий элемент 4, нелинейный элемент 5, индуктивный накопитель 6, испытуемый выключатель 7, (Блок 8 формирования восстанавливающегося напряжения и третий коммутируюицгй элемент 9. Первый вывод источника 1 соединен через первый коммутирующий элемент 2 с первым выводом индуктивного накопителя 6, второй вывод - с первой клеммой для подключения испытуемого выключателя 7 и первым выводом блока 8 формирования восстанавливающегося напряжения, второй вывод которого соединен с второй клеммой для подключения испытуемого выключателя 7. Первый вывод индуктивного накопителя 6 связан через второй коммутирующий элемент 4 с первым выводом вспомогательного источника 3 униполярного тока, второй вывод которого подключен к первому выводу нелинейного элемента 5, второй вывод которого через третий коммутирующий элемент 9 соединен с первым выводом индуктивного накопителя 6, вторым выводом подсоединенного к второй клемме для подключения выключателя 7.

Нелинейный элемент 5 содержит блок 10 управлений (БУ), п коммутирующих элементов 11.1-11.п и п последовательно соединенных нелинейных резисторов 12.1 - 12.П, которые зашунтированы п коммутирующими элементами, управляющие выводы которых объединены и соединены с БУ 10. Второй вывод нелинейного элемента 5 связан с первым выводом первого нелинейного резистора 12.1 и первым вьшодом первого коммутирующего элемента 11.1, первый вывод - с вторым выводом п-го нелинейного резистора 12.п и вторым выводом п-го коммутирующего элемента 11.п. .

Нелинейный элемент 5 может содержать БУ 10 и п коммутирующих элементов 1 1 . 1 - 11.П, причем первый вывод нелинейного элемента 5 через последовательно соединенные дугогасительные разрывы п-коммутирующих элементов 11.1 - 11.П соединен с вторым выводом нелинейного элемента 5, управляющие выводы п коммутирующих элементов объединены и соединены сБУ 10

Нелинейный элемент 5 должен обладать следующими свойствами:

-пЬтреблять активную мощность в течение четверти периода промьщшенной частоты;

-при протекании через него косинусоидального тока напряжение на нем должно изменяться по синусоидальному закону.

При этих условиях кривая тока на участке от t до t является косинусоидой (фиг.2). Такой нелинейный элемент может быть реализован следующим образом:

Нелинейный элемент 5 выполняется в виде последовательно включенных нелинейных резисторов, например, сверхлинейных оксидно-цинковых резисторов, зашунтированных коммутирующими элементами (фиг.За), принудительно отключающими ток до его естественного прохода через нуль (такие коммутаторы используются в электрофизических установках с индуктивными накопителями). Величина резисторов 12.1 - 12.П и моменты размыкания коммутирующих элементов 11.1 - 11.п выбирается таким образом, чтобы напряжение на нелинейном элементе 5 изменялось по синусоидальному закону (при протекании косинусоидального тока). Управление коммутирующими элементами 11.1 - 11.п осуществляется от БУ 10. Напряжение на нелинейном элементе 5 не является строго синусоидальным, но огибающая этого напряжения должна быть синусоидой.

31273854

Нелинейный элемент можно выполнить в виде коммутирующего элемента с последовательно соединенными дугогасительными разрывами (фиг,36), Электрическая дуга, возникающая между контактами обладает нелинейными свойствами, заключающимися в том, что напряжение на ней остается практически постоянным при изменении вели чины тока в достаточно широком диапазоне . Моменты размыкания контакто выбираются таким образом, чтобы нап ряжение на всем нелинейном элементе изменялось по синусоидальному закону (строго говоря не кривая напряже ния, а ее огибающая). Если для целей испытаний допустимо заменить косинусоидальный подход тока к нулю линейным, то указанные на фиг.За,б элементы могут состоять только из одного звена. Схема работает следующим образом В начальный момент времени коммутирующие элементы 2,4 и 9 находятся в разомкнутом состоянии. При включении коммутирующего элемента 2 источник 1 через испытуемый выключатель 7 (контакты которого находятся в замкнутом состоянии) подключается к индуктивному накопители 6. Происходит процесс запитки индуктивного накопителя 6. После достижения требуемой величины тока i (фиг.2), протекающе го через испытуемый выключатель 7, происходит включение коммутирующего элемента 9 и последующее отключение коммутирующего .элемента 2. При этом ток i,, поддерживающийся за счет энергии, запасенной в индуктивном накопителе 6, начинает протекать по цепи: индуктивный накопитель 6 - испытуемый выключатель 7 - нелинейный элемент 5 - коммутирующий элемент 9 Величина этого тока соответствует максимальному значению эквивалентного переменного тока ig (фиг.2). Следующим этапом работы схемы является размыкание контактов испытуемого выключателя 7 и появление между «ими дуги, на которой падает напряжение 11,3. В момент времени t происходит нарастание напряжения на нелинейном элементе 5 по определенному закону (в данном случае - четверть синусоиды) . Повьппение напряжения на нелинейном элементе 5 определяет закон спада тока текущего через испытуемый выключатель 7 (в данном случае спад тока происходит по закону, близкому к косинусоидальному). Величина производной (где L индуктивность накопителя 6, U н. значение этого напряжения при нуле тока i. ) приподходе тока i к нулю выбирается из условий равенства со (эквивазначением производной лентного отключаемого переменного тока при подходе к нулю). Величина и равна амплитудному значению возвращающегося напряжения испытуемого выключателя 7. Для поддержания восстанавливающегося напряжения после погасания дуги в испытуемом выключателе 7 необходимо в течение некоторого времени удерживать напряжение на нелинейном элементе 5, равное амплитудному значению возвращающегося напряжения. Этой цели служит вспомогательный источник 3 униполярного тока, подсоединяемый коммутирующим элементом 4 незадолго до прохождения тока i/, через нуль к нелинейному элементу 5 и действующий до завершения процесса восстановления напряжения. Блок 8 формирования восстанавливающегося напряжения (состоящий в простейшем случае из цепочки последовательно включенных сопротивления и емкости) служит для воспроизведения параметров реальной цепи и не отличается от известных цепей. Проводимые в предлагаемом устройстве испытания могут быть отнесены к разряду прямых испытаний, так как: индуктивность накопителя 6 выбирается равной индуктивности реальной цепи с данным током короткого замыкания; напряжение источника питания (в данном случае напряжение на нелинейном элементе 5).равно ЭДС реальной цепи; параметры блока 8 формирования напряжения соответствуют параметрам реальной цепи (если выполняется условие а и б, искажающее влияние дуги в испытуемом выключателе 7 на отключаемый ток в точности соответствует искажаиощему влиянию дуги этого выключателя на ток в реальной цепи (при соблюении условия а); деформация кривой осстанавливающегося напряжения следствие остаточных токов в испытуемом выключателе 7, а также из-за влияния нуштирующих резисторов в ис