ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ Советский патент 1970 года по МПК H01H3/24 

Р1зобретение относится к области управления высоковольтными выключателями, например воздушными, и может быть использовано на всех выключателях или других устройствах, управляемых с помощью пневматического привода. В настояодее время для воздушных выключателей, управляемых от пневматического привода, требуются установки мощных аккумуляторных батарей из-за значительного потребления мощности оперативными катушками (электромагнитами). При этом оперативные катушки работают только на постоянном токе.

При известных пневматических приводах нельзя управлять воздушными выключателями от маломощных источников питания, потому что требуются прокладки кабелей для подачи питания с жилами большого сечения.

Для управления воздушными выключателями от маломощных источников питания, в том числе и на переменном токе, и для уменьщения сечения жил питающих кабелей требуется создать устройство с малым потреблением мощности и с очень малым собственным временем срабатывания и временем возврата, чтобы все характеристики выключателя не изменились. Указанная цель достигается при замене заводской электрической схемы управления быстродействующей электропневматической - электропневматическим устройством

такой конструкцни, которая обеспечивала бы минимальное потребление мощности, питание от малолющных нсточников, работу на неременном или постоянном (выпрямленном) токе

при сохранении всех характеристик выключателя.

На фиг. I дана принципиальная схема электропневматического устройства; на фиг. 2 - схема пускового клапана устройства; на

фиг. 3 - пневматический сервомотор.

В качестве примера дано устройство для управления трехфазным воздушным выключателе.м высокого напряжения, которое содержит электропневматический блок управления

}, и пневматические сервомоторы 2 пусковых клапанов фаз выключателя.

Электропневматический блок управления включает электромагниты включения 3 и отключения 4, пусковые клапаны включения 5 и

отключения 6. Он размещен в специальном шкафу или в щкафу уцравлени-я, расположенном у среднего полюса выключателя.

Пневматические сервомоторь 2 смонтированы в щкафах управления пол.юсов выключателя.

От резервуара 7 средней фазы выключателя по трубке 8 к устройству подводится сжатый воздух. Соединение пневматических сервомоторов с пусковыми клапанами выполнено

(4) производится в соответствии с полной схемой монтажной единицы.

Пусковрй клапан 5 устройства состоит из корпуса 10, крышки 11, штока-клапана 12, поршня-клапана 13, сбросного (верхнего) клапана 14, пружины поршня-клапана 15, пружины шток-клапана 16.

Подсоединение трубки 8 к двум пусковым клапанам 5, 6 осуш;ествлено с помощью соединительной трубки 17.

Корпус пускового клапана внутри разделен на три полости. Полость 18 соединена с резервуаром 7 сжатого воздуха. Полость 19 отделена от полости 18 поршнем-клапаном 13. Она соединена тремя трубками 9 с пневматическими сервомоторами 2 полюсов выключателя. Шток-клапан 12 отделяет полость 20 и полость 18 от атмосферы.

Уплотнение в месте соприкосновения тарелок клапанов и седел обеспечивается тем, что тарелки притерты к седлу.

Поршень-клапан имеет канал 21, соединяющий полость 20 под поршнем-клапаном с полостью 18 над ним.

Каналы 21 перекрываются штоком 22 штока-клапана 12 при срабатывании последнего.

Каналы 21 в поршне-клапане 13 и HITOK 22 образуют пневматическую отсечку, которая используется для быстрой подачи воздуха под поршень-клапан 13 при освобождении штокаклапана 12.

Диаметр тарелки 23 штока-клапана 12 выбран на основании соотношения, чтобы сумма статического и дина.мического усилия электромагнита включения 3 (отключения 4) превышала силу максимального статического давления при минимальном напряжении надежной работы электромагнитов:

. РЪЛНП ;5Лз (.макс гз г npie Ь CHCT)I

где

/э.сг, Яэ.днн - статическое и динамическое усилия электромагнита при минимальном напряжении надежной работы;

Рв.макс - максимальное давление воздуха в системе;

Fj, - площадь тарелки 23 штокаклапана /2; npie - сила сжатия пружины

шток-клапана 16;

Рстг- силы веса и инерции подвижных частей электро.магнита 3 (4) штока-клапана 12;

/Сз-коэффициент запаса (не менее 1,5).

Начиная с хода сердечника электромагнита 3 (4), равного 0,1 возможного его перемещения, сумма с статического и динамического усилий имеет максимальную величину и почти не изменяется с перемещением сердечника. В то же время потребление мощности электрома1пита люи таком .оде близко к минимальной величине. Диаметры тарелок и отверстий клапанов пусковых клапапов должны быть выбраны по этому условию.

Перемещение а поршня-клапана 13 должно

быть равно ходу б электромагнита 3 (4), так как от этого зависит количество пропускаемого через клапан воздуха.

Использование динамического усилия и тем самым минимальное потребление .мощности

обеспечивают также наличие зазора в между сердечником электромагнита 3 (4) и головкой 24 щтока-клапана 12.

Зазор б устанавливается равным 0,1 хода б электромагнита 3 (4) подвижной системы пускового клапана 5 (или 6).

Диаметр полости 19 корпуса Ш пускового клапана 5 (6) выбран таким образом, чтобы достигалось равенство площади боковой поверхности цилиндра с диаметром полости 19

и высотой, равной -перемещению а порщняклапана (ходу сердечника электро.магнита) и общей площади соединительных трубок. Диаметр внутренней кромки тарелки сбросного клапана 14 должен быть равен диаметру

полости 19.

Это обеспечивает минимальное собственное время срабатывания пускового клапана 5(6), подачу рабочего тела (струи сжатого воздуха) с пачального момента движения порщняклапана 13 к пусковым сервомоторам 2, передачу командного пневмоимпульса со скоростью движения ударной волны сжатого воздуха, заполнение при рабочем ходе пускового клапана 5 (6) соответственно.

Подача рабочего тела одновременно с началом рабочего хода нускового клапана 5 (6} обеспечивается также взаимным расположением щтока-клапана 12, сбросного клапана 14, порщня-клапана 13, электромагнита 5 (4) на

одной вертикальной оси.

Пнев.матический сервомотор 2 представляет собой диафрагменный клапан и состоит из корпуса 25, крышки 26, щтока 27, порщня 28, резиновой диафрагмы 29, пружины 30.

Особенностью пневматических сервомоторов 2 является наличие резиновых диафрагм 29, которые в данной конструкции применены для устранения завихрений и зависания поршня 28 при рабочем ходе, что обеспечивает быстродействие. Диафрагма 29 позволяет также устранить перекосы и затирания штока 27 из-за действия силы давления воздуха строго по оси сервомотора, что обеспечивает надежность работы.

Угол прогиба резиновой диафрагмы 29 взят не более 15° для достижения ее долговечности при 5000 срабатываний и более.

Во фланце крышки имеются три отверстия 31, угол наклона их к оси серво.мотора 30°. Отверстия расположены под углом 120° одно относительно другого. Все указанное обеспечивает равномерность распределения давления при ударном действии струи рабочего тела.

Крышка сервомотора имеет два дополнительных отверстия 32, сообщающих полость 33 сервомотора с наружным пространством. Диаметр отверстий 32 выбирается из соотношения

рр

Сбр.ОТВ Сбр. ОТ8 г. fc

-- -- и,/О

тр

под.отв

где

сбр.отв- суммарное сечение отверстий 32 сброса воздуха;

под.отв- суммарное сечение отверстий 31 для подачи воздуха в полость сервомотора;

- сечение трубки 9, по которой подается воздух.

Такое соотношение сечений обеспечивает практически одновременный возврат поршня 28 сервомотора 2 в исходное положение вместе с пусковым клапаном 5 (6} н электромагнитом 3 (4) после снятия командного электрического импульса.

При подаче и.мпульса па включение (отключение) электромагнит включения (отключения) срабатывает и приподнимает тарелку 23 шток-клапана 12.

Полость 20 под поршнем-клапаном 13 сообщается с атмосферой, давление под поршнемклапаном 13 падает, и он под действием сжатого воздуха опускается, сжимая пружину 15 и открывая доступ воздуху в верхнюю полость 19. Наружное отверстие последней перекрывается клапаном 14.

Сжатый воздух из верхней полости 19 поступает по трубкам 9 в сервомоторы включения (отключения) полюсов.

Поступающий под крышку 26 сжатый воздух пере.мещает диафрагму 29 н поршень 28 со штоком 27 и вызывает срабатывание пускового клапана выключателя.

Площадь поршня 28 выбрана таким образом, чтобы работа выключателя, начиная с давления в трубках пневматического управления 10-12 атм, обеспечивала срабатывание выключателя при достил ении струей сжатого воздуха полости 33 сервомотора 2.

После вынолнения операций выключатель своими блок-контактами размыкает цепь электромагнита включения (отключения) 3 (4).

Под действием давления воздуха и пружины 16 шток-клапан 12 возвращается в исходное положение, открывая канал 21 в норщнеклапане 13 и перекрывая сообщение нижней полости 20 с атмосферой.

По каналу 21 в поршне-клапане 13 происходит быстрое уравновешивание давлений воздуха в полостях 18 и 20. Пружина поршняклапана 15 возвращает норшень-клапан 13 в исходное положение. Полость 19 с системой трубок 9 и сервомоторами 2 фаз выключателя сообщается с атмосферой. Воздух из всей системы пнев.матического управления поступает в атмосферу через отверстие сбросного клапана 14 и через отверстия 32 в крышке сервомоторов 2.

Предмет изобретения

1.Электропневматнческое устройство для управления высоковольтными выключателями,

напри.мер воздушными или с пневматическим приводом, содержащее пусковые клапаны, каждый нз которых снабл ен поршнем-клананом, штоком-клапаном и сбросным клапаном, электромагниты с сердечником, пневматические сервомоторы, снабженные крышкой с отверстня.мп для подачн воздуха, резиновой диафрагмой и поршнем со штоко.м, и соединительные трубки, отличающееся тем, что, с нелью снижения нотребляемой мощности, диаметры, тарелок и отверстий поршня-клапана, штока-клапана и сбросного клапана выбраны исходя из соотношения хода сердечника электромагнита к возможному его перемещению, равного 1 ; 10, лрнчем перемещение поршпяклапана равно величпне хода электромагнита, а между сердечником электромагнита и штоком-клапаном .предусмотрен зазор, равный 0,1 хода электромагнита.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, Io, с целью повыщения его быстродействия

путем использования пневматического импульса при расстоянии до управляемого объекта в несколько метров, диаметр тарелки поршня-клапана выбран таким, чтобы отношение живого сечения полости, закрываемой порщнем-клапано.м, к общему сечению соединительных трубок не было больще двух.

3.Устройство по нп. 1 и 2, отличающееся тем, что диаметр внутренней кромки тарелки

сбросного клапана равен диаметру полости над поршнем-клапаном.

4.Устройство по пи. 1-3, отличающееся тем, что, с целью снятия пневматического импульса одновременно со снятием электрического илгаульса, в пусковом клапане предусмотрепа пневматическая отсечка, выполненная в виде штока и канала в поршне-клапане, а в крышке пневматического сервомотора нредусмотрены дополнительные отверстия, сообщающие полость под его крышкой с наружны.м нространством, при отношении общей площади этих отверстий к площади отверстий для подачи воздуха не более 0,75.

5.Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что, с целью уменьшения собственного

времени срабатывания пнев.матического -сервомотора и устранения перекоса, затирания поршня со штоком, резиновая диафрагма и.меет прогиб не более 15°, а три подающих воздух отверстия в крышке сервомотора наклонены к ее оси под угло.м в 30° и расположены под углОхМ в 120° одно к другому.

шпп

ЙГШ

Тиг /

f,.a г

г7

32