Устройство для эвакуации энергии из обмоток магнитных систем Советский патент 1979 года по МПК H02H7/00 H01F6/00 

1

Изобретение относится к области электротехники И может быть использовано при защите обмоток крупных магнитных систем, накапливающих магнитную энергию, в сверхпроводящей технике (защита магнитов имлульоных и .постоянного тока, индуктивных накопителей, трансформаторов, электрических машин и других устройств в случае внезапного перехода их обмоток из сверхпроводящего в нормальное состоян ие). Изобретение может быть -использовано также при гащении магнитного поля крупных синхронных электрических машин обычйого пополнения с тиристорными преобразователями (например гидрогенераторов с тиристорной схемой самовозбуждения).

Известны устройства для эвакуации энергии из сверхпроводящих магнитов, в которых используется разряд на электрическую дугу, горящую в кольцевой дутогасительной решетке автомата гашения поля.

Известно также устройство, состоящее из подсоединенного последовательно к сверхпроводящему магниту быстродействующего выключателя (сверхпроводящего, вакуумного или тиристорного) и присоединенной к выводам выключателя дугогасительной рещетки, шунтированной проходя1щей сквозь диски рещетки пла1вкой проволокой.

Ир и работе этого устройства осуществление подряд нескольких эва1куаций энергии на одну И ту же рещетку невозможно. Иеред повторной эвакуацией энергии необходима установка новой плавкой проволоки. Это неудобно в случаях эвакуации энергии из сверхпроводящих магнитов и вовсе исключает применение устройст1ва с одной плавкой проволокой для гащения магнитного поля крупных синхронных мащин обычного исполнения с тщристорной схемой самовозбуждения, где необходимо обеспечить возможность автоматических повторных включений и соответственно вероятных повторных эвакуации энергии на одну и ту же рещетку непосредственно после нредыдущего срабатывания устройства, без остановки на смену плавкой проволоки.

Цель изобретения - повышение надежности устройства и расщирение его функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в предложенном устройстве плавкий элемент выполнен в виде по крайней мере двух плавких проволок, из которых соединена через коммутатор с .край|ними дискамИ и изоли,рована от остальных.

Иа чертеже изображено устройство для эвакуации энергии многократного дейст1вия с использованием тиристоров в качестве

Включающих устройств и показано, как оно подсоединено к магниту и источнику ийтаНИЯ.

Предложенное устройство состоит из быстродействующего выключателя 1 и нодключенной .параллельно ему кольцевой дугогасительной рещетки 2 (показаны только медные дискн решетки), ,к одному,из крайних дисков которой («anipHMeip левому) подсоедннены несколько плавких проволок 3, изолированных от всех других дисков решетки, например покрытых лаком, н подсоединенных другими овоими концами к включающим устройствам 4, например к анодам тиристоров. Другие полюсы (катоды тиристоров) включающих устройств объединены и общая точка их соединена с другим крайним (правым) диском дугогасительной решетки. Все устройство подсоединено последовательно к цепи, состоящей из источника 5 питания н магнита 6.

Предложенное устройство в схеме, например, со сверхпроводящим магнитом работает следующим образом.

Чувствительный датчик (на чертеже «е показан), фиксируюший переход обмотки магнита 6 в нормальное («еоверхпровоДяшее) состоящие, одновременно подает сигнал на отключение бысцродействующего выключателя 1 и включение одного из включающих устройств 4 (открытие одного из тиристоров). После отключения выключателя 1 рабочий ток от источника 5 питания к сверхпроводящему .магниту 6 начинает протекать по соответствующей плавкой проволоке 3 и сжигает ее, что инициирует электрическую дугу во всех промежутках решетки 2. Сразу после этого соответствую.щее включающее устройство (открытый тиристор) оказывается шунтированным, благодаря перемычке, соединяющей общую точку катодов ти.ристо1ров с крайним (правым) диском дугогасительной решетки, ток через это включающее устройство больше не протекает, а эвакуация энергии осуш,ествляется на дугогасительную решетку. Плавки проволоки 3 смещены одна относительно другой так, что вра|Щающая.ся в дутогаснтельной решетке электрическая дуга не задевает других проволок. Повторная эвакуация возможна непооредственно по окончании предыдущей, .при этом работа схемы аналогична, только срабатывает второе включающее устройство 4 и дугу в решетке 2 инициирует другая плавкая проволока 3 и т. д.

При гашении поля крупных гидрогенераторов с тиристорной схемой самовозбуждения возможно осуществление автоматического повторного включения (АПВ) а(Лрегатов, поскольку в случае неуспешно.го АПВ предложенное устройство обеспечивает повторную эвакуацию энергии. Схема соединеннй элементов устройства многок ратной ЭВакуацпи позволяет значительно снизить

номннальные ток и рассеиваемую мощность включающих устройств, например тиристоров, по сравнению с рабочим током устройства, поскольку они работают только кратковременно (в течение времени сгорания плавкой прО)Волоки и зажи1гания дуги во всех промежутках решетки) и не должны быть рассчитаны на пропускание рабочего тока магнита в течение всего вр.емени эвакуации анерлни. Это обстоятельство особенно важно при эвакуации энергии из крупных оверХ1Проводящих магнитных систем, когда время эвакуации может измеряться десятками секунд.

Необходимо также отметить, что наличие перемычки, соединяющей общую точку включающих устройств (катоды тиристоров) с крайним (правым на чертеже) диском дугогасительной решетки, не только

позволяет снизить номинальные параметры включающих устройств, но и обеспечивает многократность срабатывания устройства. Без этой перемычки нельзя при отсутствии электрического контакта проволок на крайНИИ правый диск (до сгорания очередной проволоки), а затем при очередном срабатывании устройства получить зстойчивую электрическую дугу IB |Крайнем правом промежутке, сохранив ее вращение под действием магнитного дутья для равномерного нагрева медных дисков промежутка.

Необходимыми усло.виями достижения безопасности сверхпроводящих обмоток ускорителя даже в случае их аварийного

перехода из сверхпроводящего состояния в нор1мальное являются: во-первых, четкая работа чувствительного датчика перехода, во-вторых, достаточно высокая электрическая прочность электроизоляционной конструкции всей магнитной системы, что позволяет эвакуировать энер.гию при постоянном напряжении, величина которого определяется конструкцией сверхироводника и обмотки ма.гнитов, а также величиной запасенной энергии системы. Вопросы коммутации тока и эвакуации энергии решаются при помощи предложенного устройства оптимально.

Формула изобретения

Устройство для эвакуации анергии из обмоток магнитных систем, в том числе сверхпроводящих, содержащее быстродействующий выключатель с подсоединенной параллельно ему дисковой дугогасительной рещеткой, шунтированной Проходящим сквозь диски решетки плавким элементом, отличающееся тем, что, с целью повыщения

его надежности и расширения функциональных возможностей, плавкий элемент выполнен в виде по крайней мере двух плавких проволок, каждая из которых соединена через коммутатор с крайними дисками и изолиоована от остальных.

-f-Г

I I

-1-1I I

14 // И-

ro

/

V