УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОКРАТНОГО ЗАМЫКАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ В ОПРЕДЕЛЕННОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Советский патент 1936 года по МПК H01H43/06 

В автоматических электросиловых установках применяются устройства, которые после замыкания какой-либо электрической цепи должны произвести ряд включений, происходящих с определенными выдержками времени в установленной последовательности.

Предлагаемое изобретение относится к подобным устройствам и состоит в конструктивном выполнении, позволяющем в качестве элемента неограниченно большой выдержки времени использовать механизм нормального селекторного ключа.

На чертеже фиг. 1 изображает схематически основную часть предлагаемого устройства, именно его привод; фиг. 2, 3, 4, 5 - положения соединительного элемента привода (кулачкового контактного диска) в различные моменты работы устройства; фиг. 6, 7 - различные электрические схемы устройства, применяемого для управления автоматическими выключателями.

Устройство состоит из поворотного валика 3 с распределительными контактными кулачками или дисками, пружины 2 (пружинный часовой механизм нормального селекторного ключа) и электромагнита 1 с поворотным якорем я для завода пружины 2; цепь катушек К этого электромагнита проведена через контакты контактного кулачкового диска в, входящего в состав передачи от якоря я к пружине 2.

Для соединения якоря и валика с механизмом селекторного ключа используются две оси последнего: ось O₁, на которую обычно насаживается заводная рукоятка, и ось O₂, несущая обычно кодовый диск. При повороте оси О₁ по часовой стрелке на 90° внутри механизма заводится пружина, и защелкивается храповой собачкой.

Если после этого отпустить ось O₂, шестеренки часового механизма придут во вращение. Ось O₁ будет медленно, возвращаться в начальное положение (против часовой стрелки), а ось O₂ будет вращаться по часовой стрелке. При этом, когда ось О₁ повернется обратно на 90°, ось О₂ совершит полный оборот. На ось О₁ насаживается свободно поворотный якорь я электромагнита 1.

На ось О₂ вместо кодового колеса насаживается шестеренка ш, которая посредством сцепленной с нею шестерни передает вращение контактному валику 3. Для того, чтобы завод механизма осуществить, электромагнитным путем, ось O₁ поворачивается не на оборота, а только на . Соответственно этому за один завод пружины шестеренка ш совершает не целый оборот, а только оборота.

При замыкании цепи катушек к электромагнита 1 контактом а электромагнит возбуждается, и якорь я поворачивается из положения, показанного пунктиром на фиг. 2, в направлении, обозначенном стрелкой. Якорь я снабжен ведущим штифтом m, расположенным в прорези контактного диска в, соединенного механически с заводной осью пружины 2. При повороте якоря штифт переходит из положения по фиг. 2 в положение по фиг. 3. В этом положении ведущий штифт захватывает диск в. Диск в поворачивается, и левый призматический контакт защелкивает его в положении по фиг. 4. При защелкивании правый контакт диска в разрывает цепь катушек к, и якорь я отпускается. Благодаря соответствующей величине прорези диска в, размыкание правого контакта происходит тотчас же после того, как повернется заводная ось часового механизма 2. Поэтому в момент прекращения тока в катушках к часовой механизм оказывается уже заведенным, и якорь я начинает медленно возвращаться в исходное положение. Промежуточные шестеренки ш передают движение механизма контактному валику 3. При обратном движении якоря ведущий штифт m скользит в прорези, диска в до тех пор, пока якорь не займет положение по фиг.5. В этом положении штифт снова захватывает и поворачивает диск в, который защелкивается левым призматическим контактом и принимает положение по фиг. 2. Цепь катушки к снова замыкается, якорь снова заводит пружину часового механизма (положения по фиг. 3, 4), и весь процесс протекает описанным образом. Таким образом, пока замкнут контакт а, часовой механизм непрерывно спускается и снова автоматически заводится. Вместе с этим валик 3. с контактными дисками непрерывно вращается. При вращении валика контактные диски могут замыкать или размыкать различные электрические цепи в требуемой последовательности соответствующими выдержками времени.

Такие устройства могут найти неограниченное применение на автоматических электросиловых установках.

На схеме по фиг.6 показан частный случай применения подобного устройства для автоматического повторного включения электрически управляемых силовых выключателей.

При включенном положении силового выключателя А устройство 1, 2, 3 для повторных включений остается в покое. При выпадении выключателя (например от перегрузки) замыкается его вспомогательный контакт а, возбуждая этим реле 2 через диск 2₄. Часовой механизм 2 заводится, валик 3 начинает вращаться. Диск 2₁ замыкает несколько, раз в определенное время цепь, включающего органа силового выключателя А. Если все попытки повторных включений останутся безуспешными (выключатель выпадает вследствие еще длящейся перегрузки), то после того, как диски повернутся на оборота, цепь катушек электромагнита 1 прервется диском 2₂, и устройство остановится в этом положении, давая тревожный сигнал через диск 2₅. Если же в результате попыток включения выключатель останется включенным, то устройство, питаясь через диск 2₃, пройдет положение, соответствующее оборота валика 3, и вернется в исходное положение: В этом положении, при включенном выключателе А, цепь катушек электромагнита 1 прерывается, и устройство останавливается, готовое начать цикл повторных включений при следующем выпадении выключателя.

Аналогично устройство может выполнять другие операции (например, различные переключения при пуске вращающихся преобразователей).

Для того, чтобы устройство останавливалось тогда, когда валик примет определенное положение, достаточно в цепь катушек реле включить соответствующие диски.

На фиг. 7 показана схема для автоматического управления ртутно-выпрямительной установкой.

В этой схеме помимо предлагаемого устройства применен ряд вспомогательных приборов, в частности: 1) реле 6 контроля возбуждения ртутного выпрямителя; 2) реле блокировки 5; 3) кнопочный контактор 7 для переключения управления с автоматического на ручное; 4) кнопки деблокировки 11. Предполагается, что выпрямительная группа снабжена: 1) реле максимальной защиты на стороне переменного тока; 2) максимальной защитой на стороне постоянного тока; 3) селективной защитой; 4) реле Бухгольца; 5) контактным термометром (на анодной плите); 6) контактным вакуумметром.

Реле 6 контроля возбуждения представляет собой электромагнитное реле плунжерного типа с парой размыкающихся и парой замыкающихся контактов. Реле замыкает свои контакты тогда, когда через его катушку протекает нормальный ток возбуждения выпрямителя.

Реле блокировки 5 представляет собой электромагнитное реле с парой размыкающихся и парой замыкающихся контактов. Реле работает при подведении к контактам его катушки нормального вспомогательного напряжения. Реле приводится в действие каким-либо органом защиты (например контактным термометром или вакуумметром), требующим безусловного отключения выпрямительной группы (без попыток повторных включений). Будучи раз возбуждено, реле 5 удерживается далее при помощи собственных контактов до тех пор, пока замкнуты контакты 6 кнопки деблокировки 11.

Кноночный контактор 7, изготовляемый ХЭМЗом для управления приводами масляников, применен в схеме для фиксирования двух режимов: 1) "автоматическое управление"; 2) "ручное управление". При первом режиме замкнуты контакты 7₁, 7₃, 7₅, 7₇, 7₉. При втором все эти контакты размыкаются, а замыкаются недоказанные на чертеже четные контакты; этим все автоматические связи прерываются, и функции управления передаются соответствующим ручным выключателям. Контакты а контактора 7 замыкаются только тогда, пока нажата кнопка. По освобождении кнопки замыкаются контакты 6, а контакты а размыкаются.

Кнопка деблокировки 11 аналогична контактам а и б контактора 7; она может быть выполнена в виде обыкновенного переключателя.

Устройство 1, 2, 3 выполняет следующие операции: 1) производит управление силовыми выключателями выпрямителя в зависимости от функционирования зажигания возбуждения; 2) производит троекратные попытки повторного выключения силовых выключателей после выпадения их от перегрузки; 3) дает тревожный сигнал, если все попытки восстановить нормальный режим выпрямителя останутся безуспешными; 4) включает резервную выпрямительную группу.

В устройстве 1, 2, 3 помещены еще два вспомогательных реле 8 и 4. Реле 8 служит для предотвращения "качания" силовых выключателей. Термин "качание" является переводом немецкото термина "das Pumpen" и английского "the pumping", которые означают явление повторяющихся включений силового выключателя на короткое, под действием одновременно посылаемого приказа включения и срабатывания максимальной защиты. Реле, выполняющие функции реле 8, называются в немецкой литературе "das ".

Реле 8 прерывает приказ включения в тот момент, как только, управляемый силовой выключатель замкнет свои контакты. Больше уже реле не возобновляет приказа включения даже тогда, когда силовой выключатель, (например, под действием максимальной защиты) снова выпадет. Кроме своей основной функции реле 8 обеспечивает то, что посылка приказа включения будет протекать ровно столько времени, сколько это необходимо для полного включения выключателя.

Реле 4 аналогично по конструкции реле 8; оно должно обеспечивать минимальный промежуток времени между последующими повторными включениями.

Провод 13 идет к агрегату охлаждения.

Схема по фиг.7 работает следующим обрезом. Включение выпрямительной группы на автоматическую работу производится нажатием кнопки контактора 7. Замкнувшийся контакт 7₉ включает зажигание (возбуждение). По установлении нормального режима возбуждения реле 6 при нажатой кнопке контактора 7 включаются выключатели В и С. Цепь тока: плюс, 7₁, 6а, 7а, 7₃, 9б,б₁ - катушка включения масляника, минус. Параллельно: плюс, 7₁, 6а, 7а, зажим 3, контакт 8б, зажим 4, катушка включения быстродействующего автомата С, минус. Оба выключателя включаются, подключая группу на нормальную работу.

При выпадении масляного выключателя (например, вследствие перегрузки) выпадает сблокированный с ним быстродействующий автомат С. Цепь тока: плюс, контакт 7₁, б₂, 7₅, катушка 10 выключения, контакт а₃, минус. Выпрямитель полностью отключается.

С выпадением быстродействующего автомата С замыкаются его контакты б₄, возбуждая электромагнит 1. Цепь тока: плюс, контакт 7₁, 7б, зажим 1, катушки электромагнита 1, диск в, диск 3₄, зажим 7, контакт б₆, минус. Якорь электромагнита 1 поворачивается.

Диск в разрывает контакт, выключая электромагнит. Под действием заведенной пружины механизма времени якорь постепенно возвращается в исходное положение. Диски 3₁, 3₂, 3₃, 3₄, 3₅, 3₇; 3₈ начинают вращаться. Через 8 секунд диск в замыкается снова, и происходит вторичный завод пружины. Одновременно замыкается контакт диска 3₁, производя включение масляника и быстродействующего автомата. Цепь тока: плюс контакт 7₁, контакт 6а, зажим 2, диск 0, диск 3₁, контакт 4б, зажим 3, контакт 7₃, 9б, б₁, катушка включения масляника В, минус. Параллельно: плюс, контакт 7₁, 6а, зажим 2, диск 0, диск 3₁, контакт 4б, 8б, зажим 4, катушка выключения быстродействующего автомата, минус. Масляник и быстродействующий автомат включаются.

Масляник контактами б₁ прерывает цепь тока своего соленоида включения, а быстродействующий автомат возбуждает реле 3, которое размыкает цепь соленоида включения автомата С. Цепь тока: плюс, 7₁, зажим 2, диск 0, диск 3₁, катушка реле 8, зажим 8, контакт а₅, минус.

Реле 8 остается возбужденным, прерывая приказ включения все время, пока диск 3₁ замкнут, независимо от положения автомата С. Цепь тока: плюс, 7₁, 6а, зажим 2, диск 0, диск 3₁, катушка 8, контакт 8а, зажим 5, минус. В течение первого поворота дисков происходит переключение питающей цепи электромагнита 1 с диска 3₄ на диск 3₅, так что устройство 1, 2, 3 проходит дальнейшие положения независимо от положения автомата С. Цепь тока: плюс, контакт 7₁, контакт 7б, зажим 1, катушки электромагнита 1, диск в, диск 3₅, зажим 5, минус.

Если причина, вызывающая выпадение масляного выключателя, исчезла в течение первой выдержки времени, так что быстродействующий автомат остался выключенным, то, пройдя промежуточные положения (цепь тока: плюс, контакт 7₁, контакт 7б, зажим 1, катушки 1, диск в, диск 3₅, зажим 5, минус) и последнее положение (цепь тока: плюс, контакт 7₁, контакт 7_б, зажим 1, катушки 1, диск в, диск 3₃, зажим 7, контакт 6б, минус), приходит в исходное положение и остается в покое.

Если же первая попытка включить масляник осталась безуспешной (масляник выпал в момент включения), то через 16 секунд (в конце хода дисков в третьем положении) диск 3₁ снова замыкает цепи включения масляника и автомата, как и в первый раз. Процесс включения происходит точно так же.

Если масляник выпал не одновременно с первым включением, а несколько позднее, то при замыкании контактного диска 3₁ приказ включения не будет дан, так как иначе требуемая выдержка времени между выпадением масляника и повторным включением была бы нарушена. Это достигается с помощью реле 4, которое возбуждается в том случае, если к моменту замыкания контактов диска 3₂ масляник и быстродействующий автомат останутся включенными. Цепь тока: плюс, контакт 7₁, контакт 6а, зажим 2, диск 0, диск 3₂, катушка 4, зажим 6, контакт а₂, а₆, минус. После этого реле 4 уже остается возбужденным независимо от положения выключателей, пока диск 3₂ замыкает свой контакт. Цепь тока: плюс, контакт 7₁, контакт 6а, зажим 2, диск 0, диск 3₂, катушка 4, контакт 4а, зажим 6, минус. В начале четвертого хода валик 3₂ разрывает цепь катушки реле 4 и, если к этому времени выключатели уже выпали, то контакты 4б снова замыкаются, подготовляя цепь приказов включения.

Если вторая попытка включить автомат также осталась безуспешной, то через 24 секунды дается третий последний приказ включения. Если причина выпадения масляного выключателя уже устранена и выключатели остаются включенными, то устройство возвращается в исходное положение.

Если и третья попытка включить выключатели осталась безуспешной, то устройство 1, 2, 3 оставляет их выключенными и, пройдя седьмое положение, останавливается в положении блокировки. Посылается приказ включения резервной группе; цепь тока: плюс, контакт 6₄, зажим 9, диск 3₈ и далее через зажим 10 на резервную группу, минус; одновременно дается сигнал, зажим 11, диск 3₇, зажим 12.

Если же масляник выпал не одновременно со вторым включением, а несколько позднее, то третий приказ включения не будет дан, так как иначе требуемая выдержка времени между выпадением масляника и повторным включением была бы нарушена. Это достигается с помощью реле 4, как и перед вторым приказом включения. В этом случае устройство 1, 2, 3 непосредственно переходит в положение блокировки.

В случае, серьезных нарушений нормального режима работы (ухудшение вакуума, недопустимый нагрев анодной плиты, обратное зажигание или неисправность силового трансформатора) возбуждается реле блокировки 5, к которому по проводу 12 подводится минус от селективного реле, от вакуумметра, от термометра и, от реле Бухгольца. Цепь тока: плюс, катушка 5, контакты реле защиты (вакуумметра, термометра, реле Бухгольца и т.д.), минус.

Реле блокировки 5, возбудившись, держит свои контакты замкнутыми до тех пор, пока по устранении причины его возбуждения не будет нажата кнопка деблокировки 11. Цепь тока: плюс, катушка 5, контакт 5а, контакт 11б, минус.

В возбужденном состоянии реле 5 контактами 5б разрывает цепь тока возбуждения, отключая этим выпрямитель посредством реле 6. Цепь тока: плюс, контакт 7₁, контакт 6б, контакт a₁, катушка. 9 выключения, минус. Параллельно: плюс, контакт 7₁, контакт 6б, контакт 7₅, катушка 10 выключения, контакт а₃, минус.

Выпавший быстродействующий автомат приводит и действие устройство 1, 2, 3, которое проходит положения от первого по седьмое включительно. во время прохождения этих циклов приказов включения выключателям не дается, так как теперь, в цепи включения контакт 6а разомкнут. Придя в положение блокировки {восьмое) устройство 1, 2; 3, как и всегда, дает тревожный сигнал диском 3₇ и включает резервную группу диском 3₈.

Возвращение устройства 1, 2, 3 из положения блокировки (восьмого) в исходное положение (первое) производится нажатием кнопки 11. Электромагнит 1 возбуждается и производит завод пружины механизма времени. Цепь тока: плюс, контакт 7₁, контакт 7б, зажим 1, электромагнит 1, диск 3₃, зажим 6, контакт 11а, минус.

Пройдя восьмое положение, устройство 1, 2, 3 попадает в исходное (первое) положение и производит включение выключателей согласно нормальному режиму повторных включений.

1. Устройство для многократного замыкания различных электрических цепей в определенной последовательности, состоящее из электромагнита и валика с контактными кулачками или дисками, приводимого во вращение поворотным якорем указанного электромагнита, отличающееся тем, что кулачковый контактный диск в, соединенный механически с заводной осью пружины 2, используемой для вращения валика, снабжен дугообразным вырезом, в котором расположен конец закрепленного в якоре я ведущего штифта m, с той целью, чтобы штифт m после поворота якорем я диска в, завода пружины 2 и размыкания цени электромагнита 1 контактами диска в мог скользит и этом прорезе во время замедленного обратного хода якоря без сцепления с диском в и сцепляться с ним для возвращения диска в в исходное положение через промежуток времени, необходимый для поворота валика пружиною 2.

2. В устройстве по п. 1, используемом для управления автоматическим электрическим выключателем, применение реле 4, служащего для создания необходимой минимальной выдержки времени между последующими повторными включениями.

3. В устройстве по п. 2 применение реле 8, служащего для прерывания цепи включающего органа выключателя в момент его включения, с целью предотвращения повторного включения этого выключателя после нового автоматического выключения его.