Вакуумный выключатель постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК H01H33/66 H01H9/30 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационным аппаратам постоянного тока высокого напряжения.

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение массогабарит- ных показателей выключателя.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема вакуумного выключателя постоянного тока.

Вакуумный выключатель постоянного тока содержит силовую цепь из последовательно соединенных дросселя 1 насыщения и двух вакуумных камер 2. Для рассеяния электромагнитной энергии, накопленной в индуктивностях отключаемой цепи, силовая цепь шунтирована вариатором 3. Через управляемый разрядник 4 подключен колебательный контур, содержащий индуктивности 5, конденсатор 6, катушку индукционно-динамического привода 7 с индуктором 8. Конденсатор 6 заряжен от источника питания через зарядный резистор 9. Индуктивности 5 колебательного контура шунтированы диодом 10 встречно току основной цепи. Катушка индукционно-динамического привода 7 шунтирована ключевым элементом 11.

Вакуумный выключатель постоянного тока работает следующим образом.

В режиме нагрузки через дроссель 1 насыщения и вакуумные камеры 2 протекает ток нагрузки. Конденсатор 6 колебательного Контура предварительно заряжен до напряжения сети через зарядный резистор 9. При обнаружении перегрузки или короткого замыкания подается сигнал на открытие управляемого разрядника 4. При этом конденсатор 6 колебательно разряжается через диод 10, дроссель 1 насыщения замкнутые вакуумные камеры 2, управляемый разрядник 4 и катушку индукционно-динамического привода 7. Импульс тока через катушку индукционно-динамического привода 7, вызванный разрядом конденсатора 6, приводит к быстрому отталкиванию индуктора 8 и расхождению подвижных контактов вакуумных камер 2. Колебательный ток через управляемый разрядник 4 проходит через ноль, напряжение на конденсаторе 6 достигает максимума в противоположном направлении. После этого подается импульс на включение ключевого элемента 11 и вновь на включение управляемого разрядника 4. Блок запуска управляемого разрядника 4 аналогичен прототипу. Ключевой элемент 11 шунтирует катушку индукционно-динамического привода 7, в результате чего конденсатор 6 разряжается через ключевой элемент 11, управляемый разрядник 4, через дугу вакуумных камер 2, дроссель 1 насыщения ,индукти внести колебательного контура 5. При этом ток в вакуумных камерах 2 начинает уменьшаться, а в катушках

5 колебательного контура создаётся продольное магнитное поле, действующего в межконтактных промежутках камер 2. При достижении током в вакуумных камерах 2 нуля он переходит в коммутирующий контур, камеры начинают восстанавливать свою электрическую прочность. В момент начала уменьшения тока в колебательном контуре на катушках 5 появляется напряжение, которым открывается шунтирующий

диод 10, и энергия, запасенная в индуктивности катушек 5, поддерживает ток в катушках 5 через диод 10. Действие продольного магнитного поля на свободные микрочастицы в вакуумных камерах 2 продолжается.

При заряде конденсатора 6 до напряжения открытия вариатора 3 последний открывается. Ток в цепи колебательного контура уменьшается до нуля, и управляемый разрядник гаснет, отделяя колебательный

контур от цепи нагрузки, энергия, запасенная в индуктивности нагрузки, рассеивается на активном сопротивлении вариатора 3, и, ограничивая напряжение на заданном уровне, вариаторы 3 закрываются. Этим

завершается выключение постоянного тока.

Применение диода, шунтирующего катушку индуктивности колебательного контура, состоящую из двух параллельных

катушек, охватывающих вакуумные камеры напротив места образования дуги, позволяет значительно увеличить время действия продольного магнитного поля в вакуумных камерах после погасания в них тока, а следовательно, уменьшить вероятность повторного пробоя вакуумных камер, чем увеличивается надежность работы выключателя,

Параллельное включе.-ме обмоток позволяет при одинаковой емкости конденсатора 6 и напряжении перезаряда получить больший по амплитуде противоток, необходимый для коммутации вакуумных камер, и значительно уменьшить габариты и массу

катушек.

Введение ключевого элемента параллельно катушке индукционно-динамического привода позволяет производить однократное силовое воздействие на привод основных вакуумных камер, что увеличивает надежность его работы и позволяет сделать катушку индукционно-динамического привода с улучшенными массогаба- ритными показателями.

В качестве ключевого элемента 11 могут применяться дополнительные контакты, связанные с контактами камер 2, или тиристор.

Формула изобретения

1. Вакуумный выключатель постоянного тока, содержащий выводы для подключения источника питания и выводы для подключения нагрузки, две вакуумные камеры, управляемый разрядник, конденсатор, катушку индуктивности, зарядный резистор и катушку индукционно-динамического привода контактов вакуумных камер, причем указанные вакуумные камеры, выводы для подключения нагрузки и вывод для подключения отрицательного полюса источника питания соединены в последовательную цепь, первый вывод указанного конденсатора через зарядный резистор соединен с выводом для подключения отрицательного полюса ис- точника питания, указанный управляемый разрядник и катушка индукционно-динамического привода контактов вакуумных камер соединены в последовательную цепь, один вывод которой подключен к точке сое- динения вакуумной камеры с выводом для подключения нагрузки, другой вывод указанной цепи подключен к точке соединения конденсатора и зарядного резистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и улучшения массогэбаритных показателей выключателя, в него введен диод, ключевой элемент и дроссель насыщения, причем вывод для подключения положительного полюса источника питания через указанный дроссель насыщения соединен с цепью из последовательно включенных вакуумных камео, выводов для подключения нагрузки и вывода для подключения отрицательного полюса источника питания, указанная катушка индуктивности выполнена в виде двух параллельно соединенных цилиндрических катушек, каждая из указанных вакуумных камер размещена внутри соответствующей цилиндрической катушки, вывод для подключения положительного полюса источника питания соединен с катодом указанного диода, анод которого соединен с вторым выводом указанного конденсатора, указанные цилиндрические катушки подключены параллельно указанному диоду, а указанный ключевой элемент подключен параллельно катушке индукционно-динамического привода контактов вакуумных камер.

2.Выключатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что в качестве ключевого элемента использована вспомогательная вакуумная камера, механически связанная с указанным индукционно-динамическим приводом.

3.Выключатель поп.1.отличающий- с я тем, что в качестве ключевого элемента использован тиристор, включенный встречно по отношению к полярности источника питания постоянного тока.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к коммутационным аппаратам постоянного тока высокого напряжения. Цель изобретения - повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей выключателя. При замкнутых контактах 2 конденсатор 6 заряжается через резистор 9 от сети. При отключении выключателя срабатывает разрядник 4 и конденсатор 6 разряжается на катушку 7 индукционно-динамического привода контактов камер 2. После размыкания контактов конденсатор 6 оказывается перезаряженным на обратную полярность. Включается элемент 11 и снова подается команда на включение разрядника 4. При этом конденсатор 6 разряжается и переводит ток в цепи контактов камер 2 через нулевое значение. Магнитное поле катушки 5 способствует более быстрому восстановлению электрической прочности камер 2, что повышает надежность выключателя. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.