Устройство для включения выключателя Советский патент 1987 года по МПК H01H33/44 

чении выключателем сети на короткое замыкание происходит снижение напряжения на выводах 1 и 2. Соответственно снижается напряжение на последовательных цепях, включающих резисторы 59, 62 и 60, 61. При этом начинается разряд конденсатора 17 через обмотку промежуточного реле 32, Реле срабатывает и своим контактом 33 .. включает тиристор 9. Предварительно заряженный конденсатор 13, разряжаясь через тиристоры 9 и 8, закрывает последний. В момент закрытия тиристора 8 происходит подключение катушки индуктивности 11 к электромагниту включения. Т.е. для включения выключателя в указанном режиме используется энергия, накопленная в индуктивности. В

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное, например для питания электромагнитов включения высоковольтных выключателей от сети переменного тока.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На чертеже приведено предлагаемое устройство.

Устройство содержит выводы 1 и 2 для подключения соответственно к положительному и отрицательному полю- сам трехфазного выпрямителя, вывод 3 для подключения к фазе сети, вывод 4 для подключения к нейтрали сети, выводы 5 и 6 для подключения обмотки и контактов управления электромагнита включения привода выключателя, датчик 7 тока, первый 8, второй 9 и третий 10 тиристоры, первую 11 и вторую 12 катушки индуктивности, пять конденсаторов 13-17, первое 18 и второе 19 реле времени, первый 20 и второй 21 размыкающие и замыкающий 22 контакты первого реле времени, первый 23 и второй 24 размыкающие и замыкающий 25 контакты второго реле време- ни, сигнальное реле 26, переключатель 27 режимов, кнопку 28 опробования и кнопку 29 контроля, объединенные в одну кнопку с тремя замыкающими кон-нормальном режиме при включении электромагнита получает энергию из сети. Разряд катушки индуктивности в этом случае происходит после включения выключателя через тиристор 10. Тирис ,тор 9 открывается при замыкании контакта 33 после окончания процесса включения. Отличие от включения на короткое замыкание заключается в том что усло:вия для разряда конденсатора 17 создаются искусственно шунтированием резистора 59 контактами 21 и 24 первого 18 и второго 19 рале времени. Для проверки ра-. ботоспособности устройства в нем предусмотрен режим опробования и контроля. 1 3. п. ф -лы, 1 ил.

тактами, первое быстродействующее- промежуточное реле 30 (время срабатывания t . 20 мс) с замыкающим контактом 31, второе промежуточное реле 32 (tjp 1 мс) с замыкающим контактом 33, первый 34, второй 35 и третий 36 стабилитроны, девять диодов 37-45, светодиод 46 и восемнадцать резисторов 47-64.

Устройство-работает следующим образом.

При подключении вывода 1 к положительному полюсу трехфазного выпрямителя, на входы которого подано трехфазное напряжение, вывода 2 к отрицательному полюсу выпрямителя, вывода 3 к фазе сети, а вывода 4 к нейтрали сети по цепи от вывода 1 через обмотку первого реле 18 времени и первый размыкающий контакт 23 второго реле 19 времени начинает протекать ток. Реле 18 срабатывает, своим замыкающим контактом 22 подготавливает цепь срабатывания второго реле 19 времени, а первым 20 и вторы 21 размыкающими контактами соответственно размыкает цепь управления третьего тиристора 10 и дешунтирует резистор 59. Переключатель 27 режимо устанавливается в рабочее положение, при котором замкнуты его выводы 1, 2 и 5, 6, соответственно шунтируя накоротко обмотку сигнального реле 26

и подготавливая цепь контроля исправности тиристора 10. При этом выводы 3 и 4 переключателя режимов разомк- нуты.

При подключении к зажимам 5 и 6 устройства электромагнита включения привода выключателя начинает протекать ток от вывода 1, подключенного к положительному полюсу выпрямителя, через диод 39, первичную обмотку датчика 7 тока, обмотку и контакты управления электромагнита включения и к выводу 4.

На вторичной обмотке датчика 7 тока при протекании тока через его nepвичную обмотку формируется кратковременно рабочий импульс, обеспечивающий открывание первого тиристора 8. Полярность первичной и вторичной обмоток датчика 7 тока такие, что импульс, отпирающий указанный тиристор, возникает только при возрастании тока в первичной обмотке. Стабилитрон 34 ограничивает амплитуду рабочего импульса и одновременно является низкоомным шунтом для импульсов обратной полярности, возникающих при снижении тока.

При открывании первого тиристора 8 по первой цепи начинает протекать ток от вывода 3, подключенного к фазе сети через диод 43, резистор 55, конденсатор 13 и тиристор 8, к выводу 4, соединенному с нейтралью сети,по второй - от вывода 1 через накапливающую катушку индуктивности 11 и тиристор 8 к выводу 4, по третьей - от вывода 1 через обмотку первого промежуточного реле 30 и тиристор 8 к выводу 4, по четвертой - от вывода 1 через об- мотку второго реле 19 времени, замыкающий контакт 22 первого реле 18 времени и тиристор 8 к выводу 4.

Протекание тока по первой цепи обеспечив.ает заряд конденсатора 13, предназначенного для запирания тиристора 8 в режиме, когда необходимо коммутировать накопленную энергию в катушке 11 индуктивности в электромагнит включения или в цепь разряда, состоящую из последовательно соеди- ненных переключателя 27 режимов, тиристора 10 и диода 38.

Протекание тока по второй цепи обеспечивает накопление электромагнитной энергии в катушке 11 индуктивности.

По третьей цепи срабатывает первое промежуточное реле 30, которое

/о

ff 0 5

O .

5

5

своим замыкающим контактом 31 подготавливает цепь формирования сигнала отпирания тиристора 9 для разряда конденсатора 13 на тиристор 8 и его закрывание при включении выключателя на неустраненное короткое замыкание, а также после включения выключателя без короткого замыкания и в режиме опробования.

Указанная цепь формирования сигнала на отпирание тиристора 9 содержит двухступенчатый резистивный делитель напряжения. Причем первар ступень деления на резисторах 63, 59 и 62 ограничивает напряжение заряда конденсатора 17 до уровня, обусловленного параметрами срабатывания второго промежуточного реле 32. Вторая ступень деления на резисторах 60 и 61 снижает напряжение заряда конденсатора 17 на 15% с тем, чтобы в нормальном режиме исключить протекание тока разряда конденсатора 17 через диод 45 и обмотку реле 32, обусловленного пульсациями выпрямленного трехфазного напряжения. Это повышает надежность данной цепи и устройства в целом, так как исключаются ложные срабатывания при эксплуатационных посадках напряжения сети. После за- мыкания контакта 31 заряд конденсатора 17 происходит по цепи: от вывода 1 через контакт реле 31, резисторы 63 и 61, диод 44, выводы конденсатора 17, вывод 2.

По четвертой цепи срабатывает . второе реле 19 времени, имеющее задержку на возврат tj 0,5 с. Своим вторым размыкающим контактом 24 оно создает второй разрыв в цепи, шунти рующей резистор 59, первым размыкающим контактом 23 размыкает цепь обмотки первого рел 18 времени, имеющего задержку на возврат t) 1,0 с, а замыкающий контакт 25 рунтирует вторичную обмотку датчика 7 тока.

Указанные времена возврата реле 18 и 19 выбираются из условия, чтобы их сумма была больше наибольшего возможного полного времени включения выключателя, а также с тем, что- бы исключить возможность кратковременного возврата реле 18 в режиме включения выключателя на короткое .замыкание.

Если выключатель включает сеть на короткое замыкание, то с момента возникновения дуги между контактами выключателя или их соприкосновения

.начинается снижение тока в электромагните включения, обусловленное снижением напряжения питания на зажимах 1, 2 и 1, 4.

Если напряжение на последовательных цепочках из резисторов 59-62 и 60-61 при этом становится ниже напряжения, до которого был заряжен конденсатор 17,-то открьшается диод 45 и начинает протекать экспоненциально затухающий ток через обмотку второго промежуточного реле 32 (по цепи: вывод конденсатора 17, диод 45, катушка реле 32, резисторы 61 и 60, второй , вьшод конденсатора 17).

Если посадка напряжения сети ниже заданной, то реле 32 кратковременно срабатьгоает и своим замыкающим кон15 момента возврата реле 18 и 19 времени завершается процесс включения выключателя и контактором размыкается цепь тока в обмотке электромагнита включения (между выводами 5 и 6).

тактрм 33 обеспечивает открывание тиристора 9 от предварительно заряжен- 20 Через время 1: от момента срабатыва- ного конденсатора 16 (который заряжен ния реле 19 времени возвращается в при наличии напряжения на выводах;

несработанное состояние первое реле 18 времени, которое своими размыкающими контактами 20 и 21 подготавли1-4). В момент открывания тиристора 9 начинается разряд конденсатора 13

через открытые тиристоры 9 и 8, при- 25 вает соответственно цепь управления

чем ток разряда в тиристоре 8 противоположен прямому току, что приводит к его запиранию в момент равенства нулю результирующего тока. В момент

запирания тиристора 8 происходит под- ЗО 9 времени. Через время Ц от момента

размыкания контакта 22 возвращается в несработанное состояние второе ре- ле 19 времени и своими размыкающими контактами 23 и 24 соответственно

ключение катушки 11 индуктивности к электромагниту включения. Ток катушки 1 1 индуктивности начинает протекать от ее второго вывода по цепи:

диод 40, зажим 6, цепь обмотки элек- - замыкает цепь обмотки первого реле

тромагнита включения привода выключателя, зажим 5, диод 37 к первому выводу катушки 11 индуктивности. При этом происходит выделение энергии, накопленной в катушке 11 индуктивности, на электромагните включения привода выключателя, что обеспечивает надежное включение выключателя в указанном режиме.

По окончании операции включения выключателя цепь обмотки электромагнита выключения размыкается блок-контактами привода выключателя. Так как тиристор 9 закрыт, то через время t- второе реле 19 времени возвращается в исходное состояние. При этом первое реле 18 времени еще не отработало времени на возврат, поэтому остается в сработанном состоянии через замкнувшийся контакт 23 второго реле 19 времени. Все устройство в целом возвращается в исходное состояние и готово к повторному-.действию. Если включение не сопровождается коротким

18 времени и шунтирует накоротко р зистор 59, имитируя посадку напряж ния в сети. При этом конденсатор 1 разряжается на второе промежуточно

40 реле 32 (как и в случае при посадк напряжения в сети), замыкающий кон такт 33 которого обеспечивает откры вание тиристора 9. Конденсатор 13 разряжается через тиристор 9 на ти4 ристор 8, запирая последний. Начин с момента запирания тиристора 8 напряжение на катушке 11 индуктивност меняет знак, что обуславливает откр вание тиристора 10 через резистор

rQ 49 и размыкающий контакт 20 первого реле 18 времени. Тиристор 10 откры вается и катушка 11 индуктивности разряжается по цепи: первый и второ выводы переключателя 27 режимов, ти ристор 10 и диод 38. По окончании разряда катушки 11 индуктивности ти ристор 10 запирается, реле 18 време ни срабатывает, первое промежуточно реле 30 возвращается в несработанн

0616

замыканием в сети и обусловленным им снижением питающего напряжения, тиристор 8 остается открытым до окон-, чания операции включения и катушка 11 индуктивности не разряжается на электромагнит включения. Разряд катушки 11 индуктивности в этом случае происходит следующим образом.

Так же, как и в случае включения на короткое замыкание после открывания тиристора 8 срабатывает реле 19 времени и производит указанные переключения контактами 23-25. До .

момента возврата реле 18 и 19 времени завершается процесс включения выключателя и контактором размыкается цепь тока в обмотке электромагнита включения (между выводами 5 и 6).

Через время 1: от момента срабатыва- ния реле 19 времени возвращается в

Через время 1: от момента срабатыва- ния реле 19 времени возвращается в

несработанное состояние первое реле 18 времени, которое своими размыкающими контактами 20 и 21 подготавлитиристора 10 и цепь шунтирования резистора 59 для имитации посадки напряжения, а замыкающим контактом 22 размыкает цепь обмотки второго реле

18 времени и шунтирует накоротко резистор 59, имитируя посадку напряжения в сети. При этом конденсатор 17 разряжается на второе промежуточное

0 реле 32 (как и в случае при посадке напряжения в сети), замыкающий контакт 33 которого обеспечивает открывание тиристора 9. Конденсатор 13 разряжается через тиристор 9 на ти ристор 8, запирая последний. Начиная с момента запирания тиристора 8 напряжение на катушке 11 индуктивности меняет знак, что обуславливает открывание тиристора 10 через резистор

Q 49 и размыкающий контакт 20 первого реле 18 времени. Тиристор 10 открывается и катушка 11 индуктивности разряжается по цепи: первый и второй выводы переключателя 27 режимов, тиристор 10 и диод 38. По окончании . разряда катушки 11 индуктивности тиристор 10 запирается, реле 18 времени срабатывает, первое промежуточное реле 30 возвращается в несработанное

состояние и вся схема устройства приходит в исходное состояние.

Для проверки работоспособности устройства в нем предусмотрен режим . опробования и контроля.

Опробование производится следующим образом.

Переключатель 27 режимов переводится в режим опробования. При этом размыкаются его выводы 1-2 и 5-6, а выводы 3-4 замыкаются. Затем нажимается кнопка 28 опробования, меха- |нически объединенная с кнопкой 29 контроля. Через резистор 52, имитирующий электромагнит включения, и первичную обмотку датчика тока 7 начинает протекать ток. Дальнейшая работа устройртва аналогична работе при включении выключателя без короткого замыкания в сети. Отличив состоит в том, что разряд катушки 11 индуктивности происходит через обмотку сигнального реле 26, зашунтированного диодом 41, тиристор 10 и диод 38.

ся. Резистор 51 ограничивает ток через кнопку 29 при контроле в случае неисправного тиристора 10.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более высокую надежность и удобства в эксплуатации. При этом обеспечивается надежное включение выключателей на неустраненное короткое замыкание в сети.

}0

Формула изобретения

5

20

1. Устройство для включения выключателя, содержащее выводы для подключения к трехфазному выпрямителю и фазе сети, датчик тока, три тиристора, две катушки индуктивности, три конденсатора, два реле времени с двумя размыкающими .и одним замыкающим контактами каждое, причем оба реле времени выполнены с задержкой на возврат, два вывода для подключения обмотки и контактов управления электромагнита включения привода выклю-

Сигнальное реле 26 срабатывает и фик- 25 чателя, сигнальное реле, три стаби- сирует факт исправного состояния уст- литрона, восемь диодов, один светодиод, одиннадцать резисторов, кнопку . опробования, переключатель режимов, кнопку контроля с двумя замыкающими 30 контактами, причем к выводу для подключения устройства к положительному полюсу трехфазного выпрямителя подключены катоды первого и второго диодов, анод третьего диода, первые 35 выводы обмоток второго реле времени непосредственно и первого реле времени через первый размыкающий контакт второго реле времени, первый вывод первой катушки индуктивности, 40 второй вывод которой соединен с анодами первого тиристора, а также четвертого и пятого диодов, с вторым выводом обмотки второго реле времени через замыкающий крнтакт первого при нажатии кнопки 29 начинает проте- 45 Реле времени, с первым вьшодом пер- кать ток от вывода 1 устройства через вого конденсатора, зашунтированкого

первым резистором, с первыми выводами второго и третьего резисторов, с первьп4 выводом обмотки сигнального реле и с первым выводом переключателя режимов, второй вывод которого соединен с вторым выводом обмотки сигнального реле, с катодом пятого диода и анодом третьего тиристора, катод которого подключен к аноду второго диода, первому выводу четвертого резистора, к аноду третьего стабилитрона и к первым выводам двух контактов кнопки контроля, второй

ройства. Напряжение срабатывания реле 26 выбирается меньше прямого падения напряжения на диоде 41 при протекании по нему тока разряда.

Контроль исправности тиристора 10 осуществляется в рабочем положении переключателя 27 режимов (замкнуты выводы 1-2 и 5-6) нажатием кнопки 29 контролй. Необходимость контроля тиристора 10 обусловлена тем, что в случае выхода его из строя с потерей управляемости (переход в состояние диода), эта неисправность не проверяется цепью опробования, а устройство оказывается неработоспособным.

Схема контроля работает следующим образом.

Если тиристор 10 исп1)авлен, то

катушку 11 индуктивности и параллель- Hbie ей цепи (обмотки реле 30 и 19),. диод 41, выводы 6-5 переключателя 27 режимов, резистор 54, диод 42, све- тодиод 46, два последовательно соединенных замыкающих контакта кнопки 29 контроля, резистор 51 к выводу 4 устройства. При этом имеет место свечение светодиода 46.

При неисправном тиристоре 10 (состояние неуправляемого диода) он является низкоомным шунтом для цепи со светодйодом 46 и последний не светит50

55

.

20618

ся. Резистор 51 ограничивает ток через кнопку 29 при контроле в случае неисправного тиристора 10.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более высокую надежность и удобства в эксплуатации. При этом обеспечивается надежное включение выключателей на неустраненное короткое замыкание в сети.

}0

Формула изобретения

/

5

20

50

55

вывод первого контакта, который сое- дииен с катодом светодиода, а второй вывод второго контакта - с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу для подключения к обмотке электромагнита включения привода выключателя, к первым выводам шестого резистора, второго конденсатора, к второму выводу обмотки первого реле времени, к катодам первого и второго тиристоров, к анодам первого и второго стабилитронов, к аноду первого диода, к концу вторичной обмотки датчика тока, зашунтированной параллельно соединенными седьмым резистором, третьим конденсатором и замыкающим контактом второго реле времени, к началу вторичной обмотки датчика тока подключен управляющий электрод первого тиристора и катод первого стабилитрона, причем начало первичной обмотки датчика тока соединено с катодом третьего диода, а конец - с I катодом четвертого диода, с вторым выводом для подключения контакта уп- равления электромагнита включения привода выключателя и с первым выводом кнопки опробования, второй вывод

конденсаторами и двумя быстродейстяу- ющими промежуточными реле с замыкающими контактами, причем к выводу для подключения к нейтрали сети присое5 динен анод первого диода, первый вывод четвертого конденсатора, зашун- тированього десятым резистором, первые выводы одиннадцатого и двенадцатого резисторов, вторые выводы котоtO рых подключены соответственно к управляющему электроду второго тиристора, соединенному с первым выводом замыкающего контакта второго промежуточного реле, и к второму выводу вто15 рого конденсатора, а вывод для подключения к отрицательному полюсу выпрямителя соединен с первым выводом тринадцатого резистора, зашунтирован- ного упомянутой цепочкой из последо20 вательно соединенных размыкающих

контактов первого и второго реле времени, с первым выводом четырнадцатого резистора и с первьм выводом пятого конденсатора, к второму выводу кото25 рого подключены анод девятого диода и катод восьмого диода, анод которого роединен с вторым выводом четырнадцатого резистора и с первым выводом

пятнадцатого резистора, второй выкоторой подключен к четвертому выводу зо вод которого подключен к первому переключателя режимов, третий вывод выводу обмотки второго промежуточно- которого соединен с вторым выводом щестого резистора, первый вывод восьмого резистора подключен к аноду шестого диода, катод которого соединен „ с анодом светодиода, второй вывод третьего резистора подключен к катоду третьего стабилитрона непосредственно, и через первый 1)азмыкающий контакт первого реле времени - к управляющему электроду третьего тиристора и второму,выводу четвертого резистора, вывод для подключения к фазе сети соединен с анодом седьмого диода,

между катодом которого и вторым выво- ,г вод которой соединен с первым вьшодом дом первого конденсатора включен да- первого конденсатора,к второму вьшоду

которого под ключ ей первый вьшод восемнадцатого резистора, а его второй вьшод соединен с вторыми вьшодами четвертого конденсатора,замыкающего контактавто40

го реле, второй вывод которой соединен с катодом девятого диода, и к первым выводам шестнадцатого и семнадцатого резисторов, причем второй вывод шестнадцатого резистора соединен с вторым выводом тринадцатого резистора, а второй вывод семнадцатого резистора через замыкающий контакт первого промежуточного реле - с вьшодом для подключения к положительному полюсу трехфазного выпрямителя и с nepBFiiM выводом обмотки первого промежуточного реле, второй вывятый резистор, между вторым выводом первого конденсатора и анодом второго тиристора включена вторая катушка индуктивности, вторые- выводы второго конденсатора и второго резистора соединены между собой, а вторые размыкающие контакты обоих реле времени соединены в последовательную цепочку, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения надежности работы, оно дополнительно снабжено выводом для подключения к нейтрали сети, семью резисторами, одним диодом, двумя

50

55

рого промежуточного реле ис катодомвто- рого стабнлитронаупричем второй вьгоод восьмого резистора соединен с пятым выводом переключателя режимов,шестой вывод которого обьединен с вторым.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что кнопки опробования и контроля объединены в одну кнопку с тремя замыкающими контактами.

конденсаторами и двумя быстродейстяу- ющими промежуточными реле с замыкающими контактами, причем к выводу для подключения к нейтрали сети присоединен анод первого диода, первый вывод четвертого конденсатора, зашун- тированього десятым резистором, первые выводы одиннадцатого и двенадцатого резисторов, вторые выводы которых подключены соответственно к управляющему электроду второго тиристора, соединенному с первым выводом замыкающего контакта второго промежуточного реле, и к второму выводу второго конденсатора, а вывод для подключения к отрицательному полюсу выпрямителя соединен с первым выводом тринадцатого резистора, зашунтирован- ного упомянутой цепочкой из последовательно соединенных размыкающих

контактов первого и второго реле времени, с первым выводом четырнадцатого резистора и с первьм выводом пятого конденсатора, к второму выводу которого подключены анод девятого диода и катод восьмого диода, анод которого роединен с вторым выводом четырнадцатого резистора и с первым выводом

вод которого подключен к первому выводу обмотки второго промежуточно-

го реле, второй вывод которой соединен с катодом девятого диода, и к первым выводам шестнадцатого и семнадцатого резисторов, причем второй вывод шестнадцатого резистора соединен с вторым выводом тринадцатого резистора, а второй вывод семнадцатого резистора через замыкающий контакт первого промежуточного реле - с вьшодом для подключения к положительному полюсу трехфазного выпрямителя и с nepBFiiM выводом обмотки первого промежуточного реле, второй выкоторого под ключ ей первый вьшод восемнадцатого резистора, а его второй вьшод соединен с вторыми вьшодами четвертого конденсатора,замыкающего контактавто0

5

рого промежуточного реле ис катодомвто- рого стабнлитронаупричем второй вьгоод восьмого резистора соединен с пятым выводом переключателя режимов,шестой вывод которого обьединен с вторым.

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что кнопки опробования и контроля объединены в одну кнопку с тремя замыкающими контактами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное, например для питания электромагнитов включения высоковольтных выключателей от сети переменного тока. Целью изоб-. ретения является повышение надежности в работе устройства. К выводам 1 и 2 устройства подключают соответственно положительный и отрицательный полюсы трехфазного выпрямителя. К выводам 3 и 4 - соответственно фаза и нейтраль трехфазной питающей сети. К вы- § водам 5 и 6 подключают обмотку и контакты управления электромагнита вклю- ГЛ чения привода выключателя. При вклю 6