Комбинированный коммутационный аппарат Советский патент 1980 года по МПК H01H83/12 

Изобретение относится к автоматическим выключателям, предназначенным для защиты нкзкоьольтных сетей потре бителей электрической энергии от токов короткого замыкания и от снижения или исчезновения напряжения. Известен коммутационный аппарат с расцепителем минимального напряжения, содержащий двухполупериодвый выпрямитель, накопительный конденсатор пороговый элемент, имеющий входы для подачи опорного и управляющих напряжений 1 . Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает защиту оборудования и персонала при понижении питающего напряжения, не связанного с возникновением режима перегрузки и. короткого залмкания. Наиболее близким по техническим средствам и достигаемому результату является комбинированный .коммутационный аппарат,содержащий трехфазный ав-; тематический выключатель с расцепителем, накопительный конденсатор, подключенные через выпрямитель к сети и через ключ к обмотке электромагнита расцепителя 2. Недостатком аппарата является низкая надежность из-за наличия контактных узлов электромагнитных минимальных рлсцепителей и короткозамыкателя. Цельго изобретения является, повышение надежности. Эта цель достигается тем, что комбинированный выключатель снабжен логическим элементом ИЛИ и тремя функциональными группами элементов, каждая нз которых включает в себя пороговый элемент, имеющий вход для подачи опорного напряжения и два входа для подачи опорного напряжения и два входа для подачи управляющих напряжений, три диода, три конденсатора и три резистивных делителя напряжения, причем одни из резистинных делителей подключены через одни диоды к соответствующим полюсам выключателя со стороны нагрузки, а средние точки этих делителей подключены ко входам порогового элемента для подачи управляющих напряжений, другие резистивные делители подключены через другие диоды к полюсам выключателя со стороны генераторных зажимов, средние точки этих делителей подключены ко входу порогового элемента для подачи опорного капряжения, каждый вход порогового элемента зашунтирован конденсатором, выходы всех noporoBfcox элементов подключены ко входу элемента ИЛИ а его выход ко входу ключа.

На фиг. 1 представлена схема комбинированного коммутационного аппарата; на фиг. 2 - временная диаграмма.

Устройство состоит из автоматичес|сого выключателя 1 с расцепителем, накопительного конденсатора 2, ключа 3, отключающего электромагнита 4, выпрямителя 5, выход которого подсоеди нен к накопительному конденсатору 2, подключенному через ключ 3 к обмотке отключающего электромагнита 4. Кроме того, выключатель содержит логический .элемент ИЛИ 6 и три одинаковые функциональные группы элементов 7. Каждая из этих групп элементов содержит пороговый элемент 8, имеющий один вход для подачи опорного напряжения и два входа для подачи управляющих напряжений и три резистивных делителя напряжения, состоящие из резисторов 9-14 соответственно. Резистивные делители имеют равные коэффициенты деления

-R

ii

10

и разные величины полного сопротивления, причем

RH +R) +Rio.Rii +RM .

Резистивные делители 11-14 через разделительные диоды 15 и 16 подклю,чены к одному из полюсов выключателя со стороны нагрузки, а средние точки этих, делителей подключены ко входам, порогового элемента 8, предназначенным для подачи управляющих напряжений. Резистивный делитель 9, 10, имеющий среднюю величину полного сопротивления, подключен через диод 17 к тому же полюсу выключателя со стороны генераторных зажимов, а средняя точка этого делителя подключена ко входу порогового элемента 8, предназначенному для подачи опорного напряжения. Все три входа порогового элемента зашунтированы конденсаторами 18-20,одинаковой емкости, т.е.

- С

-IS 2.0

При этом условии выполняются следующие соотношения между постоянными заряда bov и разряда То конденсаторов 18-20

%),,Чъ)

t,.4

е, (1о

(Р)я )(р)20

Выходы всех пороговых элементов подключены ко входу схемы ИЛИ б; а ее выход - ко входу ключа 3.

возможны следующие переходные режимы работы устройства: включение выключателя при наличии напряжения на генераторных зажимах, снижение (исчезновение) напряжения -в сети при

включенном выключателе, включение выключателя при отсутствии напряжения на генераторных зажимах, подача на-пряжения на генераторные зажимы при включенном выключателе, подача напряжения на генераторные зажимы при включенном выключателе и наличии глухого короткого замыкания на зажимах нагрузки.

Режим I. При подаче напряжения Uc на генераторные зажимы выключателя в момент времени tn накопительный coндeнcaтop 2 заряжается через выпрямитель 5,конденсаторы 18 каждой функ циональной группы элементов 7 заряжаются через диоды 17 до напряжения

с с

Ur

п ...-2. . -П П

® V l+-° Ч

С ПОСТОЯННОЙ времени t(T „ . При включении выключателя 1 в момент времени tJ,j)дKOндeнcaтopы 19 и 20 также заряжаются до напряжения j, так как все Резистивные делители имеют равные коэффициенты деления с постоянными времениС;,,),, иС,)2о соответственно.

В связи с тем, что измерительные напряжения U и Q порогового .элемента 8, снимаемые с конденсаторов 19 и 20 не превЕлшают опорного напряжения , снимаемого с конденсатора 18, пороговый элемент не срабатывает. Эпюры напряжений на конденсаторах 18-20 (на входах порогового элемента) представлены на фиг. 2а.

Режим II. При снижении (исчезновении) напряжения,- Uj-в любых фазах сети при включенном выключателе в момент времени (см. фиг. 26) конденсаторы 18-20 соответствующих функциональных групп элементов начинают разряжаться до одного и того же значения напряжения с разными постоянными времени &з ряда t(p)g,t(p)q,t(p)2o . Так какх р))., то напряжение на конденсаторе 20 снижается медленнее, чем напряжение на конденсаторе 13, ив момент времени 1отт(лнапряжение на входе порогового элемента, предназначенном для подачи управляющего напряжения Ugoпревысит напряжение на входе, предназначенном для подачи опорного напряжения на величину, достаточную для срабатывания порогового элемента UcpaB.noporoвый элемент срабатывает и его выходной сигнал через схему ИЛИ б подается на ключ 3. При включении ключа 3 накопительный конденсатор 2 разряжается на обмотку отключающего электромагнита 4. Происходит срабатывание выключателя.

Режим III. При включении выключателя на сеть без напряжения на генераторных зажимах выключатель остается включенным до момента подачи напряжения.

Режим IV. При подаче напряжения 5 Uft. на любую фазу сети при включенном выключателе в момент времени (см, фиг. 2в) конденсаторы 18-20 соответствующей функциональной группы элементов начинают заряжаться до одного и того же уровня напряжения « с разными постоянными времени заряда %)« )2-0 Так как )i, , то напряжение на конденсаторе 19 увеличивается быстрее, чем напряжение на конденсаторе 18 и в момент времени t,J,.,нaпряжение на входе порогового эл мента, предназначенном для подачи управляющего напряжения превысит |напряжение на входе, предназначенном для подачи опорного напряжения , на величину, достаточную для срабатывания порогового элемента , Срабаты.вание порогового элемента 8 приводит к срабатыванию автоматического выклю чателя 1, как было показано выше. Таким образом, срабатывание выключателя, включенного при отсутствии напряжения в сети, происходит практически в момент подачи напряжения и может .рассматриваться как сигнал для включения выключателя на напряжение. Включение выключателя на напряжение осуществляется через промежуток времени, достаточный для заряда конденсатора 18 в момент времени ,. Режим V. При подаче напряжения на Генераторные зажимы при включенном выключателе и наличии глухого короткого замыкания на зажимах нагрузки напряжения на элементах устройства отсутствуют, срабатывание автоматического выключателя обеспечивается узлом максимально токовой защиты. Формула изобретения Комбинированный коммутационный аппарат, содержащий трехфазный автоматический выключатель с расцепителем, накопительный конденсатор, подключенный через выпрямитель к сети и через ключ к обмотке электромагнита расцепителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен логическим элементом ИЛИ и тремя функциональными группами элементов, каждая из которых включает в себя пороговый элемент, имеющий вход для подачи опорного напряжения и два входа дли подачи управляющих напряжений, три диода, три конденсатора и три резистивных делителя напряжения, причем одни из резистивных делителей подключены через одни диоды к соответствующим полюсам выключателя со стороны нагрузки, а средние точки этих делителей подключены ко входам порогового элемента для подачи управляющих напряжений, другие.резистивные делители подключены через другие диоды к полюсам выключателя со стороны генераторных зажимов, средние точки этих делителей подключены ко . входу порогового элемента для подачи опорного напряжения, кажцый вход порогового элемента зашунтирован конденсатором, выходы всех пороговых элементов подк ;ючены ко входу элемента ИЛИ, а его выход ко входу ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 1. Авторское свидетельство СССР № 574809, кл. Н 02 Н 3/08, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР № 413554, кл. Н 01 Н 83/12, 1971.