Устройство для коммутации сильноточных цепей постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H01H33/04 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам коммутации сильноточных цепей постоянного тока высокого напряжения, и может быть использовано в качестве вы- ключателей на фидерах железных дорог постоянного тока, а также на фидерах промышленного и карьерного транспорта

Целью изобретения является повышение отключающей способности устройст- ва и улучшение его габаритостоимост- ных показателей.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - се чение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - ДУ- гогасительный рог.

Устройство содержит электромагнитный механизм 1, неподвижный 2 и подвижный 3 силовые контакты, соединенные с направляющими рогами k, 5 для движения дуги, помещенные в дугогасительную камеру 6, где также размещены деионные решетки 7 между дополнительными электродами 8-12 и варисторы 13 присоединенные между наружными выводами от дополнительных электродов, и разрядную цепочку 1А, состоящую из диода 15 и резистора 16, присоединенную анодом диода 15 через резистор 16 к минусу источника 17, а катодом диода 15 к дополнительному электроду 12, установленного вблизи направляющего рога 5, соединенного с подвижным контактом 3, присоединенным к активно-индуктивной нагрузке 18. Концы направляющих рогов 4, 5 и дополнительных электродов 8, 12 выполнены в виде параллельно расположенных разрезных колец.

Устройство работает следующим образом.

При отключении тока нагрузки или аварийного режима размыкаются сило

0

5

Q

5

0

5

0

5

вые контакты 2 и 3 под действием электромагнитного механизма 1, между ними появляется дуга, которая под действием поперечного магнитного поля или воздушного поддува поднимается по направляющим рогам k и 5, занимая последовательно положения I, II, III и IV. При достижении дугой положения II она касается дополнительных электродов 8-12 и распадается ча ряд последовательных коротких дуг, а также автоматически подключает параллельно нагрузке 18 разрядную цепочку 1 из дмода 15 и резистора 16, через короткую дугу между электродом 12 и направляющим рогом 5. В промежутках между направляющим рогом Ц и дополнительным электродом 8, а также рогом 5 и электродом 12 дуга очень быстро достигает положения III и затем IV, где начинает вращаться между параллельно расположенными концами разрезных колец. При достижении дугой положения III она касается также деион- ных решеток 7 и дробится на множество последовательных дуг между пластинами деионной решетки. Вследствие этого напряжение между дополнитель- ными электродами 8-12 резко возрастает и, достигнув значений напряжения открытия варисторрв 13, переводит ток из деионных решеток 7 в варисторы. В результате этого множество последовательных дуг между пластинами решеток 7 и дополнительными электродами 8-12 быстро распадаются, восстанавливая электрическую прочность воздушного промежутка между пластинами решетки, а отключаемый ток начинает уменьшаться и протекает от направляющего рога Ь через вращающуюся дугу, положение IV, к дополнительному электроду 8, через варисторы 13, дополнительный электрод 12, вращзрщуюся дугу и направляющий рог 5. Электромагнитная энергия, запасенная в индуктивности отключаемой нагрузки 18 подстанции, рассеивается в виде тепла -на активном сопротивлении 16 разрядной цепочки 1 и варис- торах 13, благодаря чему ток в ва- ристорах быстро уменьшается до нуля, одновременно гаснет вращающаяся дуга между направляющим рогом А и дополнительным электродом 8, отделяя воздушным промежутком варисторы 13 от плюсового вывода источника 17 питания. Одновременно через нагрузку 18, разрядную цепочку 1 и вращающуюся дугу между дополнительным электродом 12 и направляющим рогом 5 некоторое время протекает спадающий разрядный ток и, как только разность потенциалов между электродом 12 и рогом 5 станет меньше напояжения горения короткой дуги, последняя погаснет и автоматически отделит воздушным зазором разрядную цепочку Ни варисторы 13 от нагрузки 18. На этом процесс отключения тока устройством закончен.

Применение в устройстве деионных решеток между дополнительными электродами и варисторов, присоединенных параллельно этим решеткам к дополнительным электродам, позволяет повысить отключающую способность устройства за счет очень быстрого поднятия напряжения на дуге, а варисторами ограничить на допустимом уровне и поддерживать его постоянным, независящим от тока, что позволяет отключить аварии за минимальное время„ Исключается необходимость использования в устройстве вакуумной камеры с приводом, конденсаторов и блока подзаряда, что улучшает его габарито- стоимостные показатели.

В устройстве эффект от совместного применения деионных решеток, которые помещены в камеру устройства между дополнительными электродами, и варис- торов, присоединенных к выводам от дополнительных электродов, параллельно деионным решеткам снаружи камеры, состоит в том, что в такой комбинации деионные решетки используются не по основному назначению, т.е. не для гашения тока, а только для быстрого подъема напряжения на подключенных параллельно варисторах и как следствие для мгновенного переключения то

557598

ка в варисторы и быстрого его бграни- чения. По этой причине решетка может быть выполнена в весьма ограниченных габаритах из тонких металлических пластин и даже из изоляционных пластин с нижними торцами из стальных скобок.

Указанное преимущество от выполЮ -нения камеры с рядом деионных решеток а виде отдельных секций, помещенных между дополнительными электродами внутри камеры, и шунтирование их сек циями варисторов снаружи камеры про15 является в том, что все решетки заполняются дугой одновременно и тем самым достигается максимальная скорость подъема напряжения ча всех варисторах устройства, Это не наблюда20 лось, если бы одна большая решетка была шунтирована одним мощным блоком ааристоров,,

Разбиение вэристорного блока на секции следует из рисунка первичных

25 материалов и из указания о их присоединении.,

Эффект от выполнения концов дополнительных электродов, размещенных вблизи направляющие рогов и концов

30 направляющих рогов в виде параллельно расположенных разрезных колец, состоит в том, что позволяет резко сократить их дуговой износ за счет вращения дуги, а также обеспечивается постоянно отсоединенное положение варисторов от питающей и защищаемой сети, что позволяет более чем в 2 раза поднять ресурс устройства при заданном количестве варисторов или

4Q снизить необходимое число варисторов при заданном ресурсе за счет исключения эффекта старения варисторов под напряжением. Формула изобретения

Устройство для коммутации сильноточных цепей постоянного тока, содержащее электромагнитный механизм, силовые контакты, дугогзсительную

камеру с двумя направляющими рогами, несколькими дополнительными электродами в камере и разрядную цепочку, состоящую из последовательно соединенных резисторов и диода, причем

анод диода присоединен через резистор к минусу источника питания, катод диода к дополнительному электроду, расположенному вблизи направляющего рога, соединенного с подвижным кон71

тактом и нагрузкой, отличающееся тем, что, с целью повышения отключающей способности устройст ва и улучшения его габаритостоимост- ных показателей, оно снабжено деион- ными решетками, которые помещены в камеру устройства между дополнительными электродами и варисторами, при5575988

соединенными к выводам от дополнительных электродов, параллельно де- ионным решеткам снаружи камеры, причем верхние концы дополнительных электродов, размещенных вблизи направляющих рогов и концы направляющих рогов выполнены в виде параллельно расположенных разрезных колец.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве выключателя высокого напряжения на фидерах железных дорог постоянного тока, промышленного и карьерного транспорта. Цель изобретения состоит в повышении отключающей способности устройства и улучшении его габаритостоимостных показателей. Устройство содержит электромагнитный механизм 1, неподвижный 2 и подвижный 3 силовые контакты, соединенные с направляющими рогами 4, 5 для движения дуги, помещенные в дугогасительную камеру 6, направляющими рогами 4, 5 для движения дуги, помещенные в дугогасительную камеру 6, где также размещены деионные решетки 7 между дополнительными электродами 8, 9, 10, 11, 12 и варисторы 13. Варисторы 13 присоединены к наружным выводам от дополнительных электродов 8, 9, 10, 11, 12 параллельно деионным решеткам 7. Разрядные цепочка 14 состоит из диода 15 и резистора 16 и присоединена анодом диода 15 через резистор 16 к минусу источника 18, а катодом диода 15 - к дополнительному электроду 12, установленному вблизи направляющего рога 5, соединенного с подвижным контактом 3 и нагрузкой 17. Концы направляющих рогов 4, 5 и дополнительных электродов 8, 12 выполнены в виде параллельно расположенных разрядных колец. 3 ил.

в 12Фиг 2

$12

Фиг.З