УСТРОЙСТВО для ГАШЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1968 года по МПК H02P9/12 

С увеличением мощности турбо- и гидрогенераторов потребовались автоматы гашения поля на номинальный ток до 6000 а, способные отключать цепи обмоток возбуждения при токах до 1200 а. В Советском Союзе выпускается автомат гашения поля АГП-30, рассчитанный на номинальный ток 3000 а и :поз:воляющий отключать цепи обмоток возбуждения до 6000 а.

Предложено устройство для гашения магнитного поля, в конструкции которого имеются существенные отличия , по сравнению с автоматами АГП-30, что дает новому устройству ряд значительных преимуществ.

У автоматов АГП-30 подвижлые главный и разрывные контакты установлены на одной общей траверсе и общий вес подвижных контактов и траверсы составляет 2,8 кг.

В предлагаемом устройстве траверса подвижных разрывных контактов отделена от траверсы подвижных главных контактов, вес траверсы с подвижными контактами составляет всего 1,3 кг, что позволяет более чем в два раза повысить скорость размыкания контактов без применения очень сильных возвратных пружин и уменьшить силу ударов траверсы об упор. В результате была достигнута такая же электрическая износоустойчивость разрывных контактов при токах до 12000 а, как у АГП-30 при 6000 а, и более

чем в два раза повышена механическая износоустойчивость устройства. Кроме того, подвижная часть включающего устройства отделена от траверс подвижных контактов и после

включения возвращается в исходное полол ение.

Траверса подвижных главных контактов связана с подвижной частью привода посредством пружин. После включения главных контактов подвижная часть включающего устройства возвращается в исходное положение и растягивает эти пружины, что дополнительно увеличивает скорость размыкания главных контактов и уменьшает удар подвижных частей об упор. Применение подобных возвратных пружин не потребовало увеличения тяговых усилий включающего з-ттройства.

Подвижные главные контакты, так же как и у автомата АГП-30, выполнены в виде роликов с серебряными ободками, но, если контакты АГП-30 замыкаются и размыкаются практически одновременно, то в описываемом устройстве каждая пара контактов замыкается и размыкается в определенной последовательности. Благодаря этому удалось существенно снизить электрический износ главных контактов при отключении токов до 12000 а и довести его до требований задания. 3 :. Horo мостика с выступами в средней части (сверху и снизу), которые могут поворачнваться в соответствующих гнездах обоймы и вкладыша и обеспечивают самоустановку контактов при включении и одновременность5 расхождения их при отключении. Однако в отличие от АГП-30 выступ на нижней части сделан в виде полуцилиндра, а не в виде полусферы, как у АГП-30. Такое выполнение позволило ограничить самоустановку контак-IQ тов при включении плоскостью, проходяш,ей через контакты, параллельной стенкам разрывной камеры, и избежать задевания контактов за стенки камеры и, следовательно, также повысило износоустойчивость контак-; 5 тов. Неподвижные главные конгаКгы, так же как и у АГП-30, представляют собой прямые квадратные шины с серебряными напайками в местах контактирования и с плоскими выво-20 дами, однако, в отличие от АГП-30, каждый из колтактов имеет по два вывода, расположенных с противоположных концов. Ьлагодаря тому, что ток подводится к средней части контактов с двух сторон, удалось увеличить25 номинальный ток устройства в два раза практически без увеличения сечения главных неподвижных контактов. Все основные подвижные узлы и детали предлагаемого устройства перемеш.аются пря-зо молинейно и с целью уменьшения трения и исключения возможности заеданий движутся на шариковых подшипниках качения. Траверсы главных и разрывных контактов запираются во включенном положении одним35 запираюш,им элементом, который при отключении устройства сперва освобождает траверсу главных контактов, а после того, как главные контакты разомкнутся, освоболадает траверсу разрывпых контактов. Такая копст-40 рукция запираюш,его устройства позволила решить вопрос о разделении траверс разрывных и главных подвижных контактов и увеличила надежность работы коммутационного узла устройства. Запирающий элемент выпол-45 нен на подшипниках качения. Проводники, соединяющие пластины дугогасительной решетки с шунтирующими решетку сопротивлениями, выведены через специальные отверстия в пластинах и в боковых50 нрижимных изоляционных пластинах решетки. У АГП-30 эти проводники выведены непосредственно от хвостовиков пластин решетки через щель в изоляционной прокладке, изолирующей пластины решетки от наружного55 магнитопровода. При коммутации токов около 6000 а в эту щель выбрасываются ионизированные газы. Применение нового способа вывода проводников в предлагаемом устройстве позволило сделать всю решетку полностью60 закрытой, что исключает выброс ионизированных газов за ее пределы. Катушки магнитного дутья разрывной камеры предлагаемого устройства, обеспечивающие схождение дуги с контактов, растя-65 .- - . 4 -гивание ее и вхождение в дугогасительную решетку, выполнены плоскими и расположены 1юд верхней частью наружного магнитопровода. Замыкание магнитного потока осуществляется не через стальные сердечники как в АГП-30, а через верхнюю часть наружного магнитопровода. Благодаря этому потоки рассеивания системы практически отсутствуют. Это позволило уменьшить индуктивность катушек при сохранении потока в рабочем зазоре и уменьшить вредное- влияние насьщения сердечников при коммутации токов до 12000 а, повысить надежность работы устройства при коммутации как предельных, так и критических токов. Верхняя часть катушек второй ступени электромагнитного дутья экранирована дополнительным магнитопроводом, что исключило возможность торможения дуги в зоне решетки, где направление поля, создаваемого катушками второй ступени дутья, не совпадает с направлением радиального поля. При переходе дуги на рога одновременно с включением катушек второй ступени магнитного дутья в предлагаемом устройстве производится отключение катушек первой ступени дутья, что исключает возможность торможения дуги при переходе ее в область камеры, лежапдую за пределами контура катушек первой ступени дутья, Резюмируя вышесказанное, молшо сделать вывод о том, что предлагаемая конструкция устройства для гашения магнитного поля создает возможность надежной работы крупных электрических машин при новых более высоких параметрах возбуждения, На фиг. 1 схематически изображено описываемое устройство во включенном положении, вид сбоку; на фиг. 2 - описываемое устройство в отключенном положении, вид спереди; на фиг. 3 - главные неподвижные контакты; на фиг. 4 - траверса главных подвижных контактов в момент размыкания цепи главных неподвижных контактов; на фиг. 5 и,зображен мостик подвижного разрывного контакта в момент отхода от неподвижных разрывных контактов; на фиг. 6 - кольцевая дугогасительная решетка; на фиг. 7 - половина симметричной разрывной камеры; на фиг. 8 показаны электрические схемы главной цепи устройства для двух положений электрической дуги и на фиг. 9 - система магнитного дутья с указанием распределения магнитных потоков. На основании 1 коробчатого типа смонтированы все основные узлы устройства: неподвижные главные контакты 2, траверса 3 подвижных главных контактов, траверса 4 подвижных разрывных контактов, разрывная камера 5, система магнитного дутья, кольцевая дугогасительная решетка 6, набор шунтирующих решетку сопротивлений 7, включающее устройство 8, запирающие элементы 9 Е 10 и отключающее устройство 1L

Неподвижные главные контакты 2 выполнены в виде двух параллельных токопроводов, имеющих на концах башмаки для подсоединения токоподводящих шин или кабелей.

Траверса 3 несет подвижные главные контакты 12 - двенадцать медных роликов с кольцевыми серебряными напайками. По бокам траверса имеет направляющие для сочленения с плоскими шариковыми подшипниками 13 качения. Нажатие на роликовые контакты передается от нажимных пружин 14 через систему рычагов 15. Роликовые контакты расположены на разных уровнях, средние выше, а крайние ниже, что достигается благодаря применению упорной оси 16 с переменным диаметром, жестко -связанной с траверсой 4 и с якорем П включаюш,его устройства. Опорная плошадка траверсы 3, под которую при включении устройства подходят верхние подшипикки запираюш,его элемента 10, расположена под некоторым углом к плоскости его движения.

Траверса 4 представляет собой цилиндр, на верхнем конце которого закреплен стакан 18 с разрывными контактами 19, выполненными в виде фигурного мостика (фиг. 5), снабженного в середине выступами полусфе,рической формы сверху и полуцилиндрической снизу. Нажатие на разрывные контакты осуш,ествляется с помош;ью нажимной пружины 20 через специальный колпачек 21, с полуцилиндрической выборкой. Траверса 4 имеет по бокам направляюш;ие для сочленения с плоскими шариковыми подшипниками 13 качения. На траверсе укреплен шариковый подшипник 22 для установки ее на запираюший элемент 10.

Разрывная камера 5 состоит из двух симметричных частей. В фигурные пазы камеры вкладываются фигурные рога 23 и неподвижные разрывные контакты 24. В зоне разрывных контактов укреплены вкладыши 25 (фиг. 7) из дугостойкого материала, защишаюшие поверхность камеры от металлизации при отключении.

Система магнитного дутья (фиг. 9) устройства включает катушки 26 первой и катушки 27 второй ступеней дутья, катушки 28 (фиг. 6) кольцевой дугогасительной решетки и магнитопроводов 29-33. Катушки 26 и 27 расположены оод верхним магнитопроводом 29, экранирующим верхнюю часть их витков.

Кольцевая дугогасительная решетка (фиг. 6) состоит из набора медных пл-астин 34, отделенных друг от друга фибровыми кольцевыми прокладками 35. Медные пластины 34 набраны на изолированном внутреннем магнитопроводе 33. По краям решетки устадавлены катушки магнитного дутья 2S, создающие радиальное поле. Пластины решетки изолированы от наружного магнитопровода кожухом 36 из винипласта. Вырезы в пластинах направлены по касательной к кольцевому зазору. Проводники 37 от пластин цугогасительной рещетки выведены к шунтирующим сопротивлениям специальным термостойким проводом через отверстия в пластинах 4 и Б боковых нажимных изоляционных пластинах 58, с помощью которых осуществлена стяжка решетки. Шунтирующие рещетку сопротивления 7 представляют собой фарфоровые цилиндры с намоткой из константановой проволоки разных сечений. Включающее устройство 8 содержит яко,рь

17 с щарнирно закрепленным на нем рычагом 39, сердечник 40 и включающую катущку 41. Якорь по бокам имеет направляющие для сочленения с плоскими ша.риковыми подшипниками 13. Якорь включаюшего устройства

не имеет жесткой связи с траверсами подвижных главных и разрывных контактов.

Запирающий элемент 9 выполнен в виде фигурной пластины, одной стороной опирающейся на шариковые подшипники сверху и

снизу. Центры осей верхних подшипников расположены на разных расстояниях от линии, соединяюшей центры осей нижних подшипников.

Отключающее устройство соленоидного типа содержит отключающую катушку 42, наружный магнитопровод со стопом 43 и якоря 44 с бойком.

Включение предлагаемого устройства осушествляется подачей напряжения на катушку 41, якорь 17 притягивается к сердечнику 40 и перемещает своими упорами траверсу 3 подвижных главных контактов в сторону неподвижных контактов 2, а рычагом 39 - траверсу 4 подвижных разрывных контактов.

Сначала включаются разрывные контакты 19, замыкающие цепь разрывных контактов, а затем главные контакты 12, закатывающиеся между неподвижными главными контактами 2. Обе траверсы удерживаются во включенном положении с помощью одного и того же запирающего элемента 10, который под катывается под наклонную площадку травер сы 3 и под подшипник 22 на траверсе 4 и удерживается во включенном пололсении загшрающим элементом 9. После снятия напряжения катушки 41 якорь 17 включающего устройства с рычагом 39 отпадает в исходное положение. При включении и отключении все основные узлы устройства-траверса 3,

траверса 4,, якорь 17, запираюший элемент 9, запирающий элемент 10 двил ;утся прямолинейно на щарикоподщипниках или плоских подщипниках качения с шариками. Отключение устройства производится подачей напряжения на отключаюшую катушку 42, якорь 44 отключающего устройства, притягиваясь к стопу 43, ударяет своим бойком по запирающему элементу 9. Элемент 9 освобождает запирающий элемент 10, который

под действием горизонтальной составляющей силы давления на него со стороны траверсы 3 выкатывается сначала из-под траверсы подвижных главных контактов 3, а затем из-под подшипника 22, укрепленного на траВ результате траверса 3 начинает двигаться раньше траверсы 4, обеспечивая тем самым перекрытие при размыкании контактов. Электрическая дуга, возникшая на разрывных контактах под действием магнитного поля катушек 26 первой ступени магнитного дутья, переходит на рога 23 и включает цепь катушек 27 второй ступени магнитного дутья. Под действием магнитного поля катушек 27 второй ступени магнитного дутья электрическая дуга движется по рогам 23 разрывной камеры 5 и проникает в кольцевую дугогасительную решетку 6, выключая катушки 28. Под действием созданного катушками 28 радиального магнитного поля электрическая дуга приходит в быстрое вращательное движение и при подходе тока к нулю поочередно гаснет сначала в секциях, шунтируемых сопротивлениями, а затем в нешунтированных секциях дугогасительной решетки. Предмет изобретения 1. Устройство для гашения магнитного поля крупных электрических , содержащее контактную систему с подп1ружиненны ми контактными мостиками, дугогасительную систему с катушками магнитного дутья и кольцевой решеткой и привод с защелкой, отличающееся тем, что, с целью повышения номинального тока, отключающей способности, электрической и механической износоустойчивости, траверсы, несущие подвижные главные и разрывные контакты, разделены, отделены от подвижных частей включающего устройства привода и снабжены общим запирающим элементом, а катушки магнитного дутья дугогасительной системы расположены между крышкой камеры и верхней частью магнитопровода, катушка второй ступени экранирована дополнительным магнитопроводом. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, неподвижные главные контакты контактной системы выполнены с подводом тока с двух сторон к месту контактирования, а параллельно включенные подвижные главные контакты выполнены так, что размыкаются разновременно. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что запирающий элемент защелки выполнен на подшипниках качения. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что контактный мостик в месте сопряжения с колпачком пружины имеет иолуцилиндрическую поверхность, а в месте сопряжения с траверсой - полусферическую. l 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что. отве-рстия дугогасительной решетки расположены на боковых пластинах дугогасительной решетки.

39

i/г

fus 2

У /////////////// ///А

////////////////////////

42

-4-

/5Фиа.4

А А

20Фиг 5

4Фив

38

A -A

..

1-Э

.гР г-й3

-27

-26