Коммутационное устройство Советский патент 1989 года по МПК H01H9/30 

1

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для отключения больших токов.

Целью изобретения является повышение надежности и отключающей способности устройства.

На фиг.1 представлена принципиальная схема коммутационного устройства; на фиг. 2 - .конструкция устройства; на фиг.З - магнитопровод дросселя, общий вид; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.З.

Устройство содержит дроссель (фиг.), -магнитопровод которого выполнен в виде торцового сердечника 1 с полюсами 2-5 и подвижного ярма 6. На полюсах 2-5 размещены обмотки дросселя: маловитковая 7, многовит- ковая 8 и дополнительная 9. Маловитковая 7 и.многовитковая 8 обмотки разделены на секции и на каждом полюсе сердечника между двумя последовательно соединенными секциями много- витковой обмотки 8 размещена секция маловиткрвой обмотки 7. Дополнительная обмотка 9 может быть расположена на одном из полюсов. Секции многовит ковой обмотки 8 всех, полюсов соедине нь1 между собой встречно-последова- тельно. Аналогично соединены и секци маловитковой обмотки 7. Направление намотки секций маловитковой обмотки 7 на каждом полюсе противоположно направлению намотки секций многовит- ковой обмотки 8. Обтекание этих обмоток соответствующими токами д ает возможность получить в полюсах равные и встречно направленные потоки. Ярмо 6 дросселя закреплено на якоре 10 дополнительного индукционно-дина- мического привода, который прижат к индуктору 11 цилиндрической пружиной

0

5

0

5

0

5

0

12. Ярмо 6 выполнено в виде кольца (фиг.2), внешний и внутренний диаметры которого равны соответствующим диаметрам полюсов сердечника 1. Между ярмом 6 и полюсами 2-5 магнйтопровода дросселя имеется большой воздуш- ньш зазор.

В качестве силовых контактов в устройстве использован быстродействующий коммутационный аппарат в котором два сосных изолированных друг от друга токоведущих стержня 13 и 14 замыкаются подпружиненными контактными мостиками 15. Токоведущие стержни 13 и-14 снабжены диэлектрическими цилиндрами 16 и 17 с конической поверхностью, обращенной к контактным мостикам. Оба диэлектрических цилиндра связаны при помощи передаточного звена 18 с якорем 19, размещенным между включающим 20 и выключающим 21 индукторами индукционно-динамического привода. При срабатывании привода диэлектрические цилиндры 16 и 17 вхо-. дят В межконтактный зазор между контактными мостиками 15 и токоведущими стержнями 13 и 14.

Сердечник I дросселя закреплен в корпусе 22 (фиг.2), которьм присоединен к фланцу 23 коммутационного аппарата. К этому же фланцу присоединен индуктор 11 дополнительного привода. Через центральные отверстия в дополнительном приводе и в сердечнике дросселя проходит удлиненный конец токоведущего стержня 13, который изолирован от металлических деталей дополнительного привода и дросселя втулкой 24 и шайбой 25. К концу токо- Заедущего стержня 13 при помощи гаек 26 и 27 присоединен вывод 28 маловитto

15

20

25

31467588

ковой обмотки 7. Корпус дросселя закреплен на раме 29, которая служит основанием для коммутадионного уст- ройства. Ийдуктор 11 дополнительного привода последовательно соединен с выключакяцим индуктором 2 привода коммутационного аппарата и через .тиристор 30 подключен к накопителю 31 энергии (фиг.1). Управляющий электрод и катод тиристора 30 подключены к выводам дополнительной обмотки 9 через стабилитрон 32 и резистор 33. Включающий индуктор 20 привода коммутационного аппарата подключен к накопителю 34 энергии через тиристор 35.

Общая точка соединения многовит- ковой обмотки и маловитковой обмотки присоединена к неподвижному замыкающему контакту переключателя 36, к подвижному контакту которого присоединен другой вывод многовитковой обмотки 8. При срабатывании переключателя 36 его замыкающий контакт замыкает выводы многовитковой обмотки 8 между собой. Неподвижный размыкающий контакт переключателя соединен с выводом дополнительных контактов 37, другой вывод присоединен к общей точке соединения нагрузки 38 и вьшо- да для подключения источника питания. Разомкнутое состояние силовых контактных постиков 15 фиксируется фиксаторами 39 и 40 (фиг.2).

Переключатель выполнен, например, в виде конечного выключателя, установленного в корпусе 22, на шпиндель которого воздействует ярмо 6 дросселя. При отходе ярма 6 от шпинделя

.размыкающий контакт переключателя 36 размыкается, а замыкающий замыкается и остается замкнутым до тех пор, пока ярмо 6 движется к сердечнику и обратно. .

В качестве переключателя 36 может быть использовано также реле с замедлителем при возврате. Выбор того или иного переключателя определяется при настройке коммутационного устройства на конкретные условия работы. Изменение периода замкнутого состояйия мно- товитковой обмотки позволяет в определенных пределах регулировать демп- фирукяцее действие короткозамкнутого контура на переходный процесс в селе и тем самым подобрать оптималь-. вые.условия для бездуговой коммутации силовых контактов при заданном

30

35

40

45

5

0

5

значении коммутируемого тока. Последовательно соединенные индукторы 11 и 21 приводов зашунтированы диодом 41, а индуктор 20 зашунтирован диодом 42. Диоды 41 и 42 служат для защиты тиристоров от действия проти- воЭДС, возникающей в катушках индук- ционно-динамических приводов при разрядке на них накопителей энергии. Заряд накопителей 31 и 34 осуществляется через вентиль 43 и зарядную индуктивность 44.

Устройство работает следующим об- разом.

В исходном состоянии силовых контактных мостиков 15 коммутационного аппарата размыкающие контакты переключателя 36 и дополнительные контакты 37 замкнуты. По обмоткам 7 и 8 дросселя протекают токи, обратно пропорциональные числам витков исходя из условия равенства МДС маловитковой 7 и многовитковой 8 обмоток. Ток нагрузки, протекая по маловитковой обмотке 7, создает магнитный поток в полюсах, направление которого на фиг.1 показано сплошными стрелками. Ток управления, значительно меньший по величине, чем ток нагрузки, протекает по секциям многовитковой обмотки 8 и создает магнитный поток в тех же полюсах дросселя противоположного направления по отношению к потоку обмотки 7. Направление потока обмотки 8 показано пунктирными стрелками. Результирующий магнитный поток в полюсах равен нулю.

В связи с тем, что в воздушном зазоре между полюсами 2-5 и ярмом 6 дросселя магнитного потока нет, то на ярмо 6 не действуют никакие электромагнитные силы и оно с якорем 10 прижато пружиной 12 к индуктору 11 дополнительного привода.

При размыкании дополнительных контактов 37 ток в цепи многовитковой обмотки быстро затухает и равенство МДС обмоток 7 и 8 нарушается. За счет динамической индуктивности маловитковой обмотки, обусловленной возрастающим потокосцеплением, ток нагрузки резко уменьшается до нуля. Вследствие изменякнцегося, потокосцеп- ления дополнительной обмотки 9 в ней индуцируется ЭДС. При определенной величине этой ЭДС, определяемой параметрами стабилитрона 32, тиристор 30

отпирается и накопитель 31 разряжается на последовательно соединенные ин- уктор 11 дополнительного привода и выключающий индуктор 21 коммутационного аппарата, К моменту срабатывания дополнительного привода в сердечнике дросселя происходит переходный процесс, в результате которого магнитный поток в нем возрастает. При срабатьшании дополнительного привода якорь 10 под действием электродинамических сил сжимает пружину 12 и прибижает ярмо 6 дросселя к полюсам 2-5 с большой скоростью. В результате этого воздушный зазор между ярмом и полюсами быстро уменьшается и магнитная проводимость его увеличивается. инамическая индуктивность маловитко- вой обмотки 7 возрастает за счет увеичения проводимости воздушного зазора. Так как скорость движения ярма 6 большаяэ то в маловитковой обмотке индуцируется ЭДС движения большой величины, которая увеличивает длительность ступени малого тока. Дойдя до полюсов 2-5 и расходовав кинетическую энергию, ярмо 6 дросселя под действием силы сжатой пружины 12 возвращается к индуктору П. Ярмо 6 не будет притягиваться к полюсам дросселя, так как магнитный поток в зазоре будет мал вcлeдctвиe ступени малого тока в обмотке 7 и электромагнитная сила, создаваемая им, не достаточна для преодоления силы сжатия пружины.

Одновременно с процессом спадания тока нагрузки и срабатыванием дополнительного привода срабатывает привод коммутационного аппарата. По- . скольку разряд накопителя 31 происходит также и на индуктор 21, то якорь 19 перемещается в сторону индуктора 20. При этом вместе с якорем 19 перемещаются диэлектрические цилиндры 16 и 17, так как они связаны с ним. Перемещение цилиндров 16 и l7 происходит навстречу друг другу вдоль то- коведущих стержней 13 и 14. Ролики, имеющиеся на контактных мостиках 15, прокатываясь по конической поверхнос- ,ти диэлектрических цилиндров 16 и 17, отжимают контактные мостики 15 от

ка в токовитковой обмотке в секциях многовитковой обмотки 8 индуцируется ЭДС. Поскольку многовитковая обмотка 8 по крайней мере на период движения ярма 6 дросселя находится в замкнутом состоянии, то ток в ней, обусловленный наведенной ЭДС, оказывает демпфирукщее действие на магнитный

поток маловитковой обмотки. В результате этого длительность ступени малого тока в цепи силовых контактов увеличивается. На контактах переключателя 36 и дополнительных контактах 37

не возникает перенапряжение, так как ЭДС многовитковой обмотки действует в замкнутом контуре.

Замыкание контактной системы коммутационного аппарата производится

путем подачи управляющего импульса на тиристор 35. При этом накопитель 34 разряжается на включакяций индуктор 20. Под действием электродинамических сил якорь 19 перемещается к

индуктору 21 и фиксируется устройствами 39 и 40. Б этом положении устройство вновь готово для следующего цикла коммутации.

Таким образом, коммутационное устройство позволяет расширить диапазон ступени малого тока в цепи силовых контактов и нагрузки в пределах, достаточных для бездуговой коммутации контактов быстродействующего коммута- цион:ного аппарата. Это дает возможность повысить отключающую способ- ность коммутационного устройства. Устройство позволяет синхронизировать момент размыкания контактов с

длительностью ступени малого тока, что обеспечивает повьш1ение его надеж ности.

45

50

Формула изобретения

Коммутационное устройство, содер-. жащее вьтоды для подключения источника питания и выводы для подключения нагрузки,, силовые и дополнительные контакты, дроссель, на магнитопрово- де которого намотаны встречно мало- витковая и многовитковая обмотки, причем первый вывод для подключения источника питания, маловитковая об

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для отключения больших токов. Цель изобретения - повышение надежности и отключающей способности. При отключении размыкают контакт 37 в цепи мно- говитковой обмотки дросселя 1. В обмотке 9 дросселя 1 формируется си1- нал на отпирание тиристора 30. При

токоведущих стержней 13 и 14. Контак- gg мотка, силовые контакты, выводы для .ты размыкаются в период ступени мало- подключения нагрузки и второй вывод

для. подключения источника питания образуют последовательную цепь, перго тока без электрической дуги. При размыкании дополнительных контактов 37 и в период резкого уменьшения товый вывод многовитковой обмотки соевый вывод многовитковой обмотки соединен с первым выводом для подключения источника питания, второй вывод многовитковой обмотки через указанный вспомогательный контакт соединен с вторым выводом для подключения источника питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и отключающей способности устройства, в него введены дополни- тельная обмотка дросселя, переключающая контактная группа, резистор, стабилитрон и вспомогательный индукционный индукционно-динамический привод, причем Б качестве привода силовых контактйв использован индукционно- динамический привод с включающей и отключающей катушками, двумя накопительными, конденсаторами, двумя тиристорами и двумя обратными диодами, включающая катушка индукционно-дина- мического привода силовых контактов зашунтирована одним из обратных диодов и через один из тиристоров подключена к одному из накопительных конденсаторов, отключающая катушка индукционно-динамического привода силовых контактов и катушка вспомогательного индукпионно-динамического привода соединены в последовательную цепь, которая зашунтирована одним из обратных диодов и через один из тиристоров подключена к одному из накопительных конденсаторов, магнито- провод дросселя выполнен в виде сердечника с пазами и снабжен подвижным ярмом, которое закреплено на якоре вспомогательного индукционно-динамического привода и механически связано с переключающим контактом переключающей контактной группы, выводы дополнительной обмотки дросселя через последовательно соединенные резистор и стабилитрон подключены к управлякщему переходу тиристора, подключающего указанную цепь из последовательно соединенных обмоток индук- ционно-динамических приводов, размыкающий контакт переключающей контактной группы включен в цепь между дополнительным контактом и многовитковой обмоткой, замыкающий контакт переключающей контактной группы подключен к первому выводу для подключения источника питания,

r W

4м.г

гтгв

Ч

А -А

Vui. f