Быстродействующий коммутационный аппарат Советский патент 1988 года по МПК H01H33/42 

иг.1

Изобретение относится к электро- аппаратостроению и может быть использовано в электроэнергетических установках, например, в качестве быстродействующих короткозамыкателей и отделителей . .

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и уменьшение разброса времени срабатывания- аппарата.

На фиг, 1 схематично изображен предложенный коммутационный аппарату на фиг. 2 и 3 - зависимости изменени токов ускорения IUCK торможения торм скорости и пути подвижного контакта.

В металлическую камеру 1 аппарата наполненную элегазом (SF) , введены проводники 2, проходящие внутри изоляционных вводов 3. Неподвижный контакт 4 розеточного типа находится под высоким потенциалом, подвижный контакт 5 через изоляционный шток 6 соединен с якорем индукционно-динами ческого привода аппарата. Индукционно-динамический привод содержит разгоняющий индуктор 7, представляющий собой плоскую много- витковую катугаку, и тормозящий индуктор 8 - катушку соленоидного типа, выполненные из медной шины и залитые эпоксидным компаундом. У индуктора 7 расположен якорь 9, пред- ставлякяций собой диск,рабочая поверхность которого для снижения активных потерь при протекании поверхностных токов в якоре выполнена из материала с хорошей электропроводностью, например из меди или алюминия. Якорь 9 через шток 6 жестко соединен с дополнительным якорем 10, представляющим собой полый цилиндр, внешняя поверхность которого покрыта материалом с хоров1ей электропроводностью например медью, а внутренняя поверхность выполнена из легкого и прочного материала 5 например из сплавов , алюминия,

Быстродействующий коммутационньй аппарат работает следующим образом.

При поступлении команды с пульта управления или от релейной защиты в момент времени t, открываются тор 12 основного накопителя 11 и тиристор 14 дополнительного накопителя 13 энергии. Накопители 11 и 13 разряжаются соответственно на разгоняю- :щий индуктор 7 и тормозящий индуктор

0

5

0

5

0

8. При протекании тока по ин;туктору 7 создается сильное импульсное магнитное поле, которое разгоняет якорь 9,а вместе с ним подвижный контакт 5 и дополнительный якорь 10. Параметры тормозящего контура и расстояние 5д между торцами индуктора 8 и якоря 10 выбирают таким образом, чтобы к моменту вхождения якоря 10 в индуктор 8 (начало процесса торможения) ток в нем был близок к максимальному значению (фиг. 2). В момент максимума тока в тормозящем индукторе он шунтируется диодом 15, поэтому энергия дополнительного накопителя 13, за вычетом потерь на активных сопротивлениях, переходит в энергию магнитного поля индуктора 8. При вхождении якоря 10 в индуктор 8 магнитное, поле индуктора сжимается, кинетическая энергия подвижных частей аппарата переходит в энергию магнитного поля тормозящего индуктора и в активные потери. Основные соотношения, связываюп;ие ток в катушке 8 с кинетической энергией подвижных частей аппарата без учета активных потерь . следующие:

,1

W

м

4i;/2

;

(1)

W.

Т- KW, .,/Li(2)

iW.

Lo си

L 2

WM - W., (K - 1)W, (3)

M

Lo

L-M.

KI

M

.(4)

0

5

0

5

где W

мИ W

fivW

L,

M

И L

Иэнергия магнитного поля холостого индуктора 8 и индуктора с якорем соответственно} приращение магнитной энергии;

индуктивность холостого индуктора и индуктора с якорем-; ток в холостом индукторе и в индукторе с якорем,

кратность изменения индуктивности системы/ емкость и напряжение дополнительного накопителя энергии.

В случае полного торможения под- вижных частей аппарата приращение магнитной энергии в индукторе 8 должIMК Сии3

но быть равно кинетической движущихся частей, т.е.

2

iW Е mvV2, (К - 1)W Е,

-где m и V - масса и скорость подвиж-

ных частей аппарата. . Из вьфажения (6) можно определить энергию дополнительного накопителя, необходимую для полного торможения .

си

mv

2(К -.1)

Таким образом, когда якорь 10 входит в тормозящий индуктор 8, его кинетическая энергия переходит в энер- гию магнитного поля и в джоулев нагрев. Вследствие джоулевых потерь энергия тормозящего накопителя долж, mv

на быть выше чем о(к-1)

Компенсировать активные потери следует путем увеличения .напряжения накопителя U.

Длина тормозящего соленоида Ij, on- ределяет величину пути торможения подвижных частей, длина цилиндрического якоря Ij, должна быть равна длине соленоида 1 . Если , « 1с, то мала взаимоиндуктивность между индуктором и якорем, увеличение 1, l. -не приводит к увеличению взаимоиндуктивности между индуктором и якорем, однако увеличивается масса подвижных частей. ., -

Расстояние, проходимое подвижным контактом аппарата.

S 1, «- 5„,

(8)

291

,

ю

15

2025

30 35 40

87

где срч средний диаметр ускоряющего индуктора ( /3 - расстояние, на котором происходит разгон якоря 9 плоского индуктора). Торможение подвижных частей аппарата происходит при вхождении дополнительного якоря 10 в полость индуктора 8. При замыкании контактов аппарата подвижные части имеют скорость, отличную от нуля, однако поверхность тормозящего индуктора 8 не подвергается ударным механическим нагрузкам, что повьппает ресурс работы аппарата.

При срабатывании основного накопителя возникают мощные электромагнитные помехи, которые могут осуществить запуск дополнительного накопителя . Поэтому для повышения помехоустойчивости следует осуществить одно-, временный запуск основного и дополнительного накопителей знергии, а параметры тормозящего контура С и L подобрать таким образом, чтобы ток в тормозящем контуре достиг мaкcи yмaJ в момент времени t, когда якорь- пройдет путь Sg и войдет в полость соленоида. Время t можно определить по средней скорости движения подвижного контакта аппарата

-бкл

-вкл

где v - средняя скорость подвижвкл

время включения аппарата,

Зная время начала вхождения дополнительного якоря в тормозящий соленоид, параметры тормозящего контура выбирают из условия

ВКЛ

(9)

45

Изобретение относится к электро- аппаратостроению и может быть использовано в электрических установках в качестве коммутатора. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и уменьшение разброса времени срабатывания аппарата. Устройство содержит металлическую камеру 1, заполненную элегазом,.в которой раз мещены-неподвижный 4 и подвижный 5 контакты, подвижный контакт 5 через изоляционньй шток 6 соединен с якорем 9 индукционно-динамического привода. Для торможения подвижной части аппарата применяется тормозящий индуктор 8 соленоидного типа, котЬ- рый взаимодействует с дополнительным якорем 10. Система управления явля-ет- g ся помехоустойчивой. Приведены соот- ношения, определяющие длину якоря, тормозящего индуктора, параметры тор- мозярдего контура. 3 ил. СЛ

где 1р - длина соленоида и цилиндрического якоряj . Sg - расстояние между торцами

индуктора и якоря. Величина расстояния S должна выбираться таким образом, чтобы во время разгона якоря 9 импульсным магнитным полем индуктора 7 дополнительный якорь 10 не вошел в полость тормозя- щего индуктора 8. Для этого необходимо, чтобы

Dcp,,/3,

где L и С - индуктивность и емкость

тормозящего контура. В предлагаемом аппарате устранены ударные механические нагрузки на поверхность тормозящего индуктора, повышена помехоустойчивость работы основного и дополнительного накопителей энергии, уменьшен разброс .времени срабатывания.

Формула изобретения

Быстродействующий коммутационный аппарат, содержащий корпус, в кото/

/

ycff

mopti