Быстродействующий выключатель (его варианты) Советский патент 1982 года по МПК H01H75/10 

1

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно в устройствам защиты силовых цепей электрооборудования электроподвижного состава (9ПС) постоянного тока.

Известен быстродействующий выключатель с П-образным электромагнитом, между полюсными наконечниками которого размещена размагничивающая катушка с сердечником, обтекаемая током защищаемой цепи D.

В режимах короткого замыкания поток, возбуждаемый размагничивающей катушкой, направленный в якоре электромагнитной системы противоположно основному потоку удерживающей катушки, вытесняет его в сердечник размагничивающей катушки, суммарный поток через якорь уменьшается и якорь отрывается отключающей пружиной. Такой выключатель обладает большим быстродействием, так как основной поток, сцепленный с удерживающей катушкой.

не меняется и не поддерживается самоиндукцией удерживающей катушки, а только вытесняется из области якоря в область сердечника размагничивающей катушки. Простота устройства выключателя и большое быстродействие привели к распространенному применению этих конструкций выключателей для защиты силовых цепей электрооборудования ЭПС постоянного

to тока. В настоящее время эта система является основной в ЭПС.

Однако при очень быстром увеличивании тока защищаемой цепи ток в

ts размагничивающей катушке может создавать поток обратного направления такой величины, что за собственное время срабатывания электромагнита выключателя якорь снова начинает

20 притягиваться к полюсным наконечникам. Выключатель не срабатывает, наступает его опрокидывание. Это явление вероятно из-за увеличения мощностей современных тяговых подстанций с увеличенными токами короткого замыкания, а также широко го внедрения бесконтактных датчиков когда размагничивающий поток в аварийных режимах создается одновремен но несколькими катушками, питаемыми разными бесконтактными датчиками, а резервирование защиты дополнительно осуществляется также размагничивающей катушкой, обтекаемой силовым током. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является быстродействующий выключатель, содержащий контактную систему, П-образный сердечник с удерживающей катушкой, размагничивающую катушку с сердечником, размещенную между по люсными наконечниками П-образного сердечника, и якорь с возвратной пружиной Г2. В ЭТОМ выключателе зона электромагнитной системы выключателя с р магничивающей катушкой выполнена отдельной ветвью электромагнита, а якорь расположен в середине электро магнита. Однако из-за технологической сло ности электромагнитной системы и неполного исключения явления перемагничиваиия эта система в конструк циях выключателей распространения не получила. Целью изобретения являемся повышение надежности работы выключателя путем исключения возможности перемагничивания выключателя при больши скоростях нарастания тока короткого замыкания и улучшения технологичности при изготовлении. Поставленная цель достигается те что выключатель снабжён дополнитель ной размагничивающей катушкой, в одном из полюсных наконечников сердечника выполнены окна, в которых размещена дополнительная размагничивающая катушка, которая включена последовательно с основной размагничивающей катуш;кой, причем сечение полюсных наконечников сердечника выбрано таким, что их насыщение наступает после достижения тока уставк выключателя. В другом варианте выполнения быст родействующего выключателя поставлен ная цель достигается тем, что он снабжен дополнительной размагничиваю щей катушкой и датчиком аварийных режимов, в одном из полюсных наконечников сердечника выполнены окна, в которых размещена дополнительная размагничивающая катушка, которая подключена к датчику аварийных режимов, причем уставка датчика аварийных режимов выше, чем уставка выключателя. На фиг. 1 и 2 схематически показаны варианты выполнения быстродействующего выключателя. Быстродействующий выключатель (фиг. 1) состоит из П-образного сердечника 1, на котором установлена удерживающая катушка 2, создающая магнитный поток, удерживающий якорь 3. Размыкание установленного на якоре 3 подвижного контакта 4 выключателя осуществляется пружиной 5. Между полюсными наконечниками 6 П-образного сердечника установлена размагничивающая катушка 7 с сердечником 8. Катушка 7 включена последовательно с дополнительной размагничивающей катушкой 3, расположенной в окнах 10 полюсного наконечника. Быстродействующий выключатель работает следующим образом. Катушка 2 создает магнитный поток, удерживающий якорь 3 в притянутом к полюсным наконечникам положения. Силовой ток i от контактной сети через токоприемник 11 проходит через подвижный k и неподвижный 12 контакты выключателя, дополнительную размагничивающую 9 и основную размагничивающую 7 катушки в тяговые двигатели 13. При коротком, замыкании в цепях тяговых двигателей 13 магнитный поток размагничивающей катушки 7., -направленный встречно в якоре 3 электромагнита основному потоку удерживающей катушки 2, увеличивается и вытесняет этот поток из якоря в сердечник 8 размагничивающей катушки 7. Сечение полюсных наконечников 6 электромагнита выбрано таким образом (определяющий размер С1 сечения), что насыщение в этом сечении потоками дополнительной размагничивающей катушки 9 обтекаемой аварийным тском 1 наступает после того, как достигается ток уставки выключателя размагничивающей катушкой 7 и электромагнит начинает отключение. Насыщение полюсного наконечника 6, наступающее после достижения тока уставки выключателя, не влияет на собствен5. мое время срабатывания быстродействующего выключателя, но не позволяет возрастать потоку размагничивающей катушки 7 после тока уставки в такой мере, чтобы снова притянуть якорь 3 к полюсным наконечникам и исключает опрокидывание выключателя. В целях сокращения потерь электрической энергии в катушке 9 можно осуществить питание этой катушки от вспомогательного бесконтактного датчика 1А только в аварийных режимах (фиг. 2), в нормальных режимах катуш ка обесточена. Тогда силовой ток i проходит по цепи, контактная сеть токоприемник 11 - подвижный контакт k - неподвижный контакт 12 - размагничивающая катушка 7 - тяговые двигатели 13. В аварийном режиме ток в размагничивающей к.атушке 7 создает такой магнитный поток, направленный в якоре встречно основному потоку удерживающей катушки 2, который вытесняет-этот основной поток в сердечник 8 размагничивающей катушки и при токе уставки происходит срабатывание электромагнита. После этого датчи.к Н с уставкой срабатывания выше уставки срабатывания выключателя (уставка катушки 7) подает ток в катушку 9, насыщает полюсный (наконечник 6 и исключает опрокидычние выключателя. Таким образом, включением двух последовательно соединенных катушек одна из . которых размещена между полюсными наконечниками, а вторая в окнах полюсных наконечников, и выбором сечения полюсного наконечника таким образрм, что его насыщение наступает после достижения тока уставки выключателя, или включением катуш ки, расположенной в окнах полюсных наконечников, датчиком аварийного ре жима после достижения тока уставки выключателя без уменьшения быстродей ствия технологического и простого в изготовлении выключателя с П-образны магнитопроводом удается исключить опрокидывание и неотключение выклю чателя при больших скоростях нараста ния тока короткого замыкания. Формула изобретения 1. Быстродействующий выключатель содержащий контактную систему, П-об3разныи сердечник с удерживающей катушкой, размагничивающую катушку с сердечником, размещенную между полюсными наконечниками П-образного сердечника, и якорь с возвратной пружиной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его работы путем исключения возможности перемагничивания выключателя при больших скоростях нарастания тока короткого замыкания и улучшения технологичности при изготовлении, он снабжен дополнительной размагничивающей катушкой, в одном из полюсных наконечников сердечника выполнены окна, в которых размещена дополнительная размагничивающая катушка, которая, включена последовательно с основной размагничивающей катушкой, причем сечение полюсных наконечников электромагнита выбрано таким, что их насыщение наступает после достижения тока уставки выключателя. 2. Быстродействующий выключатель, содержащий контактную систему, П-образный сердечник с удерживающей катушкой, размагничивающую катушку с сердечником, размещенную между полюет ными наконечниками П-образного сердечника, и якорь с возвратной пружиной, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его работы путем исключения возможности перемагничивания выключателя при больших скоростях нарастания тока KopoTKord замыкания и улучшения технологичности при изготовлении, он снабжен дополнительной размагничивающей катушкой и датчиком аварийных режимов, в одном из полюсных наконечников сердечника выполнены окна, в которых размещена дополнительная размагничивающая катушка, которая подключена к датчику аварийных режимов, примем уставка датчика аварийных режимов выше,чем уставка выключателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Батальв Н.М., Петров Б.П. Тяговые электрические аппараты. М., Энер1969, с. 136. 2, Голубев А.И. Быстродействующие автоматические выключатели. М-Л., Энергия, 196, с. 83 (прототип).