Устройство для коммутации цепей переменного и постоянного тока Советский патент 1990 года по МПК H01H9/30 

Фие.1

функцией отключения фукиции ограничения токов короткого замыкания. Устройство содержит дроссель, магнитопровод которого состоит из неподвижного сердечника 1 с полюсами, цилиндрического явнополюсного ротора 2 и контактов 3. Между полюсами б и 7 сердечника 1 жестко закреплены электромагнитные экраны 8 и 9, а на ярмах 10 и 11 размещены обмотки 1:2 и 13, соединенные между собой последовательно-встречно. Ротор 2 с полюсами 14 и 15 закреплен на вращающемся валу 16 и размещен концентрически с зазором между полюсами 6, 7 сердечника 1. Между полюсами ротора также установлены электромагнитные экраны 17 и 18. Вал 16 pQTopa сочленен с индук- ционно-динамическим приводом 19. В исходном состоянии ротор 2 зафиксирован так.

что его ось полюсов 14, 15 перпендикулярна полюсам 6, 7 сердечника 1, контакты 3 устройства замкнуты и по обмоткам 12, 13 протекает ток, индуцирующий в ярмах 10

и 11 равные и противоположно направленные потоки. В момент, предшествующий размыканию контактов 3, подается упра- ляющий сигнал на ключевой элемент с;(е- мы управления призодом, который срабатывает и поворачивает ротор 2 до совпадения осей полюсов ротора и сердечника. За счет резкого увеличения магнитной проводимости потоку через ротор динамическая индуктивность обмоток 12, 13 резко возрастает. В результате этого в цепи контактов 3 создается

ступень малого тока, в течение которой производится бездуговое размыкание контактов. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для бездуговой коммутации электрических цепей, может найти применение в устройствах защиты электроустановок от токов короткого замыкания, что расширяет его функциональные возможности. Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет выполнения наряду с функцией отключения функции ограничения токов короткого замыкания. Устройство содержит дроссель, магнитопровод которого состоит из неподвижного сердечника 1 с полюсами, цилиндрического явнополюсного ротора 2 и контактов 3. Между полюсами 6 и 7 сердечника 1 жестко закреплены электромагнитные экраны 8 и 9, а на ярмах 10 и 11 размещены обмотки 12 и 13, соединенные между собой последовательно-встречно. Ротор 2 с полюсами 14 и 15 закреплен на вращающемся валу 16 и размещен концентрически с зазором между полюсами 6,7 сердечника 1. Между полюсами ротора также установлены электромагнитные экраны 17 и 18. Вал 16 ротора сочленен с индукционно-динамическим приводом 19. В исходном состоянии ротор 2 зафиксирован так, что его ось полюсов 14,15 перпендикулярна полюсам 6,7 сердечника 1, контакты 3 устройства замкнуты и по обмоткам 12,13 протекает ток, индуцирующий в ярмах 10 и 11 равные и противоположно направленные потоки. В момент, предшествующий размыканию контактов 3, подается управляющий сигнал на ключевой элемент схемы управления приводом, который срабатывает и поворачивает ротор 2 до совпадения осей полюсов ротора и сердечника. За счет резкого увеличения магнитной проводимости потоку через ротор динамическая индуктивность обмоток 12,13 резко возрастает. В результате этого в цепи контактов 3 создается ступень малого тока, в течение которой производится бездуговое размыкание контактов. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, обеспечивающим бездуговую коммутацию электрических цепей, и может также найти применение в системах защиты сетей и энергоустановок в качестве элемента, ограничивающего ток короткого замыкания.

Целью изобретения является повыщение надежности и расширение функциональных возможностей за счет выполнения наряду с функцией отключения функции ограничения тока короткого замыкания устройства для коммутации цепей переменного и постоянного тока.

На фиг. 1 приведена схема устройства для коммутации цепей переменного и постоянного тока в исходном состоянии; на фиг. 2 - то же, в режиме создания ступени малого тока.

Устройство для коммутации цепей переменного и постоянного тока содержит дроссель, магнитопровод которого состоит из неподвижного сердечника 1 и ротора 2, контактов 3, выводов 4 для подключения нагрузки и источника 5 питания. Магнитопровод дросселя может быть выполнен щихтованным из листов электротехнической стали. Сердечник 1 состоит из полюсов 6 и 7, у которых обращенные одна к другой поверхности имеют цилиндрическую расточку. Между боковыми гранями полюсов 6 и 7 установлены электромагнитные экраны 8 и 9, выполненные, например, на меди в виде кольцевых сегментов. Причем экраны 8 и 9 перфорированы для уменьшения вихревых токов от полей рассеяния. Полюсы 6 и 7 сердечника 1 соединены между собой магнитными ярма- ми 10 и 11, на которых размещены обмотки дросселя. При этом обмотка дросселя предлагаемого устройства идентична маловитковой обмотке известного устройства раз5 деленной на две равные секции, которые соединены между собой последовательно- встречно. Последовательно с обмотками 12 и 13 включены контакты 3, идентичные силовым контактам известного. Ротор 2 дросселя имеет цилиндрическую форму с двумя

0 явновыраженными полюсами 14 и 15 и жестко закреплен на вращающемся валу 16. Ротор 2 размещен между полюсами 6 и 7 сердечника 1 с минимальным воздушным зазором, обеспечивающим его свободное вращение. Вал 16 ротора закреплен в под5 шипниках качения, установленных на корпусе дросселя (не показаны). Между полюсами 14 и 15 ротора установлены электромагнитные экраны 17 и 18, выполненные в виде перфорированных кольцевых сегментов,

например, из меди. Вал 16 ротора механически сочленен с индукционно-динамичес- ким приводом 19, создающим вращательное движение. Управление приводом 19 осуществляется от батарей накопительных конденсаторов через ключевой элемент.

5 Привод имеет фиксирующее устройство для фиксации крайних положений подвижной части.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ротор 2 дросселя

зафиксирован так, что ось его полюсов 14

0 и 15 перпендикулярна оси полюсов 6 и 7 неподвижного сердечника 1. Контакты 3 замкнуты, по секциям обмоток 12 и 13 протекает номинальный ток нагрузки. При этом в ярмах 10 и 11 неподвижного сердечника 1 индуцируются магнитные потоки, равной величины и

5 встречного направления. Результирующий магнитный поток в магнитопроводе дросселя равен нулю. Поток рассеяния в ротор 2 не проникает, так как он заэкранирован экранами, 8, 9, 17 и 18. Это устраняет электромагнитное взаимодействие между полюсами ротора и сердечника в исходном состоянии. В момент, непосредственно предшествующий размыканию контактов 3, подается управляющий сигнал на ключевой элемент схемы управления индукционно-динамичес- ким приводом. Привод срабатывает и с большой скоростью поворачивает ротор 2 на 90°. При этом ось полюсов 14 и 15 ротора совмещается с осью полюсов 6 и 7 сердечника 1. В результате этого организуется путь для магнитных потоков ярм 10 и 11 через полюса 6 и 7, воздушные зазоры и полюса 14 и 15 ротора. Потокосцепление секций обмоток 12 и 13 резко возрастает, индуктивное сопротивление их увеличивается. В секциях обмоток 12 и 13 наводится ЭДС самоиндукции. Кроме того, в процессе быстрого движения полюсов 14 и 15 ротора 2 к полюсам б и 7 сердечника 1 изменяющаяся магнитная проводимость воздушного зазора обуславливает возникновение ЭДС движения в секциях обмоток 12 и 13, действующую в том же направлении, что и ЭДС самоиндукции. Причем по мере увеличения взаимного перекрытия полюсов 6 и 14, а также полюсов 7 и 15 возникающие электромагнитные силы взаимодействия между ними обуславливают ускоренное движение ротора до совмещения осей этих полюсов. В результате этого под действием ЭДС самоиндукции и ЭДС движения ток в обмотке дросселя скачком уменьшается до нуля. В этот момент производится размыкание контактов 3 без электрической дуги. Так как в предлагаемом устройстве отсутствует многовитковая обмотка, аналогичная известной, которая является источником перенапряжения в последнем, надобность в высокоомных резисторах в устройстве отпадает.

После размыкания контактов 3 магнитный поток в дросселе затухает, между полюсами ротора 2 и сердечника 1 прекращаются силы взаимодействия.

Возврат ротора в исходное состояние осуществляется обратным ходом индукцион- но-динамического привода.

Кроме функции отключения цепи, предлагаемое техническое решение может выполнять функцию токоограничивающего элемента в устройствах защиты электротехнических установок от токов короткого замыкания. Для этого обмотка 12 (13) дросселя включается последовательно в защищаемую цепь,

а ключевой элемент схемы управления индук- ционно-динамическим приводом предлагаемого устройства должен быть связан с датчиком тока, установленным в защищаемой цепи. В качестве датчика тока может быть,

, например, реле максимального тока. При возникновении короткого замыкания в защищаемой цепи датчик тока выдает управляющий сигнал на ключевой элемент схемы управления приводом устройства. Индукцион- но-динамический привод срабатывает, уст5 ройство работает по описанной схеме.

Таким образом, основным преимуществом изобретения является отсутствие многовитко- вой обмотки, дополнительных контактов и высокоомных резисторов, что повыщает надежность устройства и снижает расход об моточной меди. А введение индукционно- динамического привода повышает быстродействие и расщирлет его функциональные возможности.

25

Формула изобретения

Устройство для коммутации цепей переменного и постоянного тока, содержащее дроссель с обмотками на магнитопроводе, силовые контакты и выводы для подключения нагрузки и источника питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей за счет выполнения наряду с функцией отключения функции ограничения токов короткого замыкания, оно снабжено индукционно-динамическим приводом и электромагнитным экраном, магнитопровод дросселя выполнен в виде сердечника с полюсами и цилиндрического явнополюсного ротора, установленного концентрически с зазором между полюсами сердечника на вращающемся валу, механически связанном с индукционно- динамическим приводом, при этом полюса сердечника соединены между собой ярмами, на которых размещены обмотки, которые соединены между собой последовательно-встречно, а между полюсами сердечника и между полюсами ротора установлены электромагнитные экраны.

Фиг. г