Синхронизирующее устройство Советский патент 1980 года по МПК H01H9/56 H01H33/44 

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности к синхронной коммутации переменного тока, и предназначено для работы в комплексе с вакуумными, элегазовыми и воздушными синхронными выключателями.

Известны сихронизирующие устройства, построенные на электронных схемах с трансформатором тока либо на принципе магнитных усилителей, служащие для выдачи сигнала на исполнительный орган синхронного выключателя 1 и 2.

Недостатки этих устройств - сложность конструкции, малый диапазон отключаемых токов, низкая точность синхронизации, значительные габариты.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является синхронизирующее устройство, которое содержит два магнитопровода с воздущными зазорами с перемычкой на одном из них, две вспомогательные обмотки, одна из которых намотана на перемычку, а другая на магнитопровод с воздущными зазорами, соединенные через активное сопротивление, выходную обмотку, намотанную на перемычку 3.

Эта конструкция отличается сложностью изготовления магнитопроводов, низкой точностью синхронизации, малым диапазоном отключаемых токов (низкий предел отключаемого тока - около 1 кА), необходимостью усиливать выходной сигнал. Указанные недостатки объясняются тем, что практически в замкнутом контуре, созданном вспомогательными обмотками, кроме синусоидальной составляющей тока действует еще и импульсная ЭДС, обусловленная перемагничиванием перемычки и искажающая форму вспомогательного тока. Согласно закону

10 электромагнитной индукции импульсная составляющая вспомогательного тока приводит к тому, что выходной импульс имеет значительную длительность, которая меняется при изменении величины отключаемого тока, вызывая тем самым больщие погрешности синхронизации. Для уменьщения вредных явлений, вызываемых пиковой составляющей вспомогательного тока, сечение перемычки делается намного меньще сечения магнитопровода, создающего синусоидальную ЭДС. Но в этом случае полезный сигнал настолько слаб, что он становится соизмеримым с сигналом помехи, наводимым в выходной обмотке полями рассеяния. Поэтому выходную обмотку необходимо экранировать.

помещая ее внутрь сердечника, имеющего сложную коьфигурацию. Несмотря на это, при приемлемых размерах синхронизирующего устройства выходной сигнал получается настолько слабым (доли вольта), что неизбежно требует усиления перед подачей на исполнительный орган (тиристор индукционно-динамического привода, пиротехнический заряд и др.).

Цель изобретения - улучщение эксплуатационных показателей синхронизирующего устройства.

Указанная цель достигается тем, что в синхронизирующее устройство, содержащее источник питания, клеммы для подключения исполнительного органа, токопровод, магнитопровод с зазором, сердечник пик-трансформатора, обмотку пик-трансформатора к обмотку магнитопровода, введены двухтактный усилитель, четыре полупроводниковых диода и переменный резистор, причем двухтактный усилитель выполнен на двух гранзисторах, включенных по схеме с общей базой, а обмотка пик-трансформатора выполнена из двух секций, при этом обмотка магнитопровода включена в одну диагональ моста, образованного двумя полупроводниковыми диодами и переходами эмиттер-база транзисторов, переменный резистор включен в другую диагональ этого моста, коллекторные выводы транзисторов соединены с одной диагональю другого моста, образованного .секциями обмотки пик-трансформатора и двумя другими полупроводниковыми диодами, а клеммы для подключения исполнительного органа включены в другую диагональ этого другого моста.

На фиг. 1 изображено синхронизирующее устройство, общий вид; на фиг. 2 -,принЛипизльная схема устройства; -на фиг. 3 - .рнвые токов и намагничивающих сил.

icTp04CTBo содержит магнитопровод 1 с ,;оздущным зазором, надетый на токопровод 2, с намотанной на него обмоткой 3, сердечник 4 пик-трансформатора с обмоткой 5, надетой на токопровод, и усилитель 6, состоящий из двух транзисторов 7 и 8, регулировочного сопротивления 9, диодов 10-13 и источника 14 постоянного напрях ения, в качестве которого -может служить заряженная емкость.

Устройство работает следующим образом.

Отключаемый ток 11 создает в магнитопроводе 1 магнитный поток Ф i, совпадающий с ним по фазе. Это совпадение обеспечивается наличием воздущного зазора в магнитопроводе 1. ЭДС, наводимая в обмотке 3,согласно закону электромагнитной индукции пропорциональна производной от потока, т. е. Е jp а следовательно, Е . Ток I г совпадает по фазе с ЭДС, поскольку его цепь имеет активный характер нагрузки, т. е. I г , и является управляющим током двухтактного усилителя, состоящего из транзисторов 7 и 8, работающих по схеме с общей базой, т. е. в режиме генератора тока. Это означает, что выходной сигнал усилителя по форме в точности повторяет входной сигнал. Если Упм-ц не превыщает по величине напряжение источника

питания, то выходной ток Jj строго синусоидален. Напряжение источника питания выбирается таким образом, чтобы при максимальном отключаемом токе (режим короткого замыкания) оно превыщало У ц.Сформированный усилителем ток 11 г совпадает

по фазе с управляющим током Ig, следовательно, Зг. пропорционален . При замыкании кнопки К на одном из плеч усилителя начинает формироваться полуволна тока Та, протекающая по половине обмотки 5 (), создающая намагничивающую силу Рг. К сердечнику пик-трансформатора приложено, таким образом, две намагничивающие силы - Е(, обусловленная отключаемым током 1 (, и Fa. Момент t (, когда су.ммарная намагничиваюпхая сила проходит нулевое

0 значение, сердечник пик-трансформатора резко перемагничивается, вызывая импуЛьс напряжения в обмотке 5, который подается на исполнительный орган со второй половины обмотки 5 (fil) через диод 12. Сопротивлением переменного резистора 9 регу лируется величина тока 1г (Зг), а следовательно, и FZ что позволяет регулировать величину упреждения т. При изменении полярности на обмотке 3 второе плечо уси лителя работает аналогично.

0Выходной сигнал предложенного устройства обладает достаточной мощностью что позволяет подавать его непосредственно на исполнительный орган. Кроме того, нет необходи.мости экранировать выходную обмотку и потому сердечник пит-трансформа1тора имеет тороидальную форму, что значительно упрощает изготовление.

Поскольку устройство работает лишь в области подхода отключаемого тока к нулевому значению, то для него безразличен характер тока в остальной части полупериода. Это позволяет синхронно отключать как синусоидальный ток, так и ток, содержащий апериодическую составляющую.

Формула изобретения

Синхронизирующее устройство,содержащее источник питания, клеммы для подключения исполнительного органа, токопровод, магнитопровод с зазором, пик-трансформатор с сердечником и обмоткой, обмотку, намотанную на магнитопровод, причем магнитопровод и сердечник пик-трансформатора надеты на токопровод, отличающееся тем, что, с целью улучщения эксплуатационных показателей устройства, в него введены двухтактный усилитель, четыре полупроводниковых диода и переменный резистор, причем двухтактный усилитель выполнен на двух

транзисторах, включенных по схеме с общей базой, а обмотка пик-трансформатора выполнена из двух секций, при этом обмотка, намотанная на магнитопровод, включена в одну диагональ моста, образованного двумя полупроводниковыми диодами и переходами эмиттер-база транзисторов, переменный резистор включен в другую диагональ этого моста, коллекторные выводы транзисторов соединены с одной диагональю другого моста, образованного секциями обмотки пик-трансформатора и двумя другими полупроводниковыми диодами, а клеммы для подключения исполнительного органа включены Б другую диагональ указанного другого моста.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 445939, кл. Н 01 Н 33/44, 1972.

2.Патент ФРГ № 1160526, кл. 21 с, 35/07, I960.

3.Патент ФРГ JVb 1463586, кл. 21 с, 68/01, 1964.