Бездуговое контактное отключающее устройство Советский патент 1982 года по МПК H01H9/30 H01H33/59 

1

Изобретение относится к электроаппаратостроению, а именно к бездуговым коммутационным устройствам пере.менного тока.

Известны бездуговые контактные аппараты, содержащие силовые контакты и шунтирующий их синхронизирующий узел, состоящий из последовательно соединенных катущки, электропроводной упругой пластины, синхронизирующего и вспомогательного контактов, причем синхронизирующий и вспомогательный контакты замыкаются в момент подачи команды на отключение, а размыкаются синхронно, т. е. перед нулем тока 1.

Данные устройства имеют невысокую надежность работы и недостаточную точность синхронизации процесса р-азмыкания синхронизирующего и вспомогательного контактов, так как стабильность работы синхронизирующего узла зависит от величины коммутируемого тока.

Известны также устройства, содержащие главный контактный разрыв, защунтированный двумя вспомогательными контактными разрывами со встречно включенными вентилями. Включение всех трех параллельных пар контактов и удержание их в замкнутом положении осуществляет электромагнитный привод. Бездуговое отключение параллельных вспомогательных ветвей осуществляется поочередным обесточиванием еще двух электромагнитов в паузу тока,

5 создаваемую вентилями 2.

Подобные устройства позволяют осуществлять практически бездуговое отключение, однако не являются быстродействующими. Их время отключения достигает 20 мс.

,Q Кроме того, для перехода тока главной цепи в щунтирующую ветвь, содержащую силовой вентиль, между размыкающимися контактами главного разрыва неминуемо возникает дуга, падение напряжения на которой должно превысить напряжение,

15 достаточное для покрытия силового вентиля.

Известно устройство, содержащее блок синхронизации в коммутируемой цепи, основной нормально замкнутый контактный

20 разрыв, параллельно которому подключена цепочка из нормально замкнутого вспомогательного контактного разрыва и токоограничивающего активного сопротивления, причем контакты основного разрыва размыкаются от импульса блока синхронизации, а контакты вспомогательного разрыва размыкаются автоматически после введения в отключаемую цепь токоограничивающего сопротивления. Синхронизация процесса размыкания контактов основного разрыва позволяет уменьшить падение напряжения на токоограничивающем сопротивлении даже при больших индуктивностях цепи 3. Однако для облегчения гашения дуги в основном разрыве значение активного сопротивления необходимо брать как можно меньшим (дуга в основном разрыве не возникает при короткозамкнутой шунтирующей перемычке). В то же время, чем выше значение токоограничивающего сопротивления, тем легче происходит дугогашение во вспомогательном разрыве. В сильноточных цепях (единицы килоампер и выще) если сопротивление выбрано относительно большим, то на контактах основного разрыва горит дуга. Напряжение на дуге должно превысить падение напряжения на активном сопротивлении, чтобы ток мог перетечь в шунтирующую цепочку со вспомогательным разрывом. Если же сопротивление невелико, то дуга будет гореть дольше на контактах вспомогательного разрыва. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее основной и вспомогательные контактные разрывы со своими приводами, блок синхронизации, включающий в себя активный и индуктивный щунты, два переменных резистора и нуль-орган, причем основной, вспомогательный контактные разрывы и индуктивный шунт, включенные последовательно, активный шунт подключен параллельно вспомогательному контактному разрыву, переменные резисторы подключены параллельно активному и индуктивному шунтам, подвижные выводы переменных резисторов соединены с входами нуль-органа, выход нуль-органа соединен с приводом основных контактных разрывов 4. Недостатком известного устройства является то, что в нормальном состоянии часть основного тока течет по низкоомно.му активному шунту. Кроме того, в сильноточных цепях основной выключатель имеет большие габариты и массивную контактную систему. Ввиду инерционности контактной системь точность синхронизированного отключения у него невысокая, что снижает надежность работы устройства. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что в бездуговом контактном отключающем устройстве, содержащем основной и вспомогательный контактные разрывы со своими приводами, блок синхронизации, включающий в себя активный и индуктивный шунты, параллельно которым включены пере.менные резисторы, нуль-орган, входы которого соединены с подвижными выводами переменных резисторов, причем индуктивный шунт включен последовательно с основным контактным разрь вом, вспомогательный контактный разрыв и активный шунт соединены последовательно и подключены параллельно основному контактному разрыву, а выход нуль-органа соединен с приводо.м вспомогательных контактов. На чертеже изображено бездуговое контактное отключающее устройство. Устройство содержит основной нормально замкнутый контактньш разрыв, состоящий из неподвижного 1 и подвижного 2 контактов и вспомогательный нормально разомкнутый контактный разрыв, состоящий из неподвижного 3 и подвижного 4 контактов. Последовательно с неподвижным контактом 3 вспомогательного разрыва включен резистор 5, который является активным шунтом блока синхронизации. Индуктивность 6, стоящая в коммутируемой цепи, представляет собой индуктивный шунт блока синхронизации. К синхронизирующему блоку относятся также потенциометры 7 и 8, посредством своих выводов соединенные с электронным нуль-органом 9. Подвижный контакт 2 основного разрыва имеет .электромагнитный привад 10, катушка которого через двухполюсную кнопку 11 управления подключена к первичной обмотке питающего трансформатора 12, который в свою очередь может питаться от ком.мутируе.мой цепи. Размыкание контактов 1 и 2 основного разрыва при обесточивании катушки электромагнита 10 осуществляется под действием пружины 13 и силы тяжести его якоря. Подвижный контакт 4 вспомогательного разрыва имеет импульсный привод индукционно-динамического типа в виде двух катушек, катушки 14 включения и отключения 15, а также диска 16, жестко связанного с контактом 4. Катушки 14 и 15 получают питание соответственно от емкостных накопителей 7 и 18, предварительно заряжаемых от трансформатора 12 через выпрямители 19 и 20. Разряд емкостного накопителя 17 на катушку 14 включения осуществляется замыканием пары контактов двухполюсной кнопки управления 11. Разряд емкостного накопителя 18 на катушку 15 отключения осуществляется открыванием тиристора 21 посредством синхронизирующего сигнала с нуль-органа 9, поступающего в цепь управления этого тиристора. Устройство работает следующим образом. В нормальном состоянии контакты 1 и 2 основного разрыва замкнуты, а контакты 3 и 4 вспомогательного разрыва разомкнуты. Путь тока - от клеммы а через замкнутые контакты 2 и 1 к клемме б. При подаче команды на отключение включается двухполюсная кнопка 11 управления. При этом

ра.змыкающаяся пара контактов кнопки 11 обесточивает катушку электромагнитного привода 10 .подвижного контакта 2 основного разрыва. Одновременно замыкающая пара контактов кнопки 11 замыкает емкостный накопитель 17 на катушку 14 включения привода подвижного контакта 4 вспомогательного разрыва. Под действием электромагнитных сил отталкивания между катушкой 14 и короткозамкнутым диском 16 подвижный контакт 4 вспомогательного разрыва двигается на замыкание с неподвижным контактом 3. Подвижный контакт 2 основного разрыва под действием силы тяжести якоря электромагнита 10 и пружины 13 двигается на размыкание с неподвижным контактом 1. Поскольку индукционно-дина.мический привод обладает очень высоким быстродействием, замыкание контактов 3 и 4 происходит раньше, чем разомкнутся контакты 2 и 1. Тогда под действием падения напряжения на дуге, возникаюндей на размыкаюпдихся контактах 1 и 2,- имеющей исчезающе малое время существования, ток из ветви основного разрыва перетекает в параллельную ветвь вспомогательного разрыва. Исчезающе малое время существования дуги на контактах основного разрыва обеспечивается небольшим значением сопротивления резисторов 5 в ветви со вспомогательным разрывом. Резистор 5 в предлагаемом устройстве не выполняет функцию токоограничения и выбирается небольшим, достаточным лишь для выработки блоко.м синхронизации сигнала, пропорционального коммутируемому току. С индуктивного щунта 6 снимается сигнал, пропорциональный скорости изменения коммутируемого тока. Оба эти сигнала с помощью потенцио.метров 7 и 8 умножаются на некоторые коэффициенты, и в момент равенства суммы этих сигналов нулю нуль-орган вырабатьшает синхронизирующий импульс, отпирающий тиристор 21. Йре.мя упреждения нуля отключаемого тока можно регулировать потеицкол е: рами 7 и 8. Таким образом, тиристор 21 открывается и емкост-ь накопителя 18 резко разряжается на катушку 15 отключения. Контакты 3 и 4 при этом размыкаются с большой скоростью непосредственно перед нулем отключаемого тока, т. е. практически без загорания дуги.

Подвижный контакт 4 в разомкнутом положении фиксируется защелкой.

В предлагаемом устройстве применяется известная схема синхронизации Н. М. Чернышева.

Активное сопротивление в коммутируемой цепи, преодолевается путем кратковременного включения активного шунта в коммутируемую цепь, а именно на время от момента подачи команды на отключение до момента полного отключения цепи, осуществляемого вспо.могательным контактным разрывом. При этом уменьшаются до минимума

потери энергии на нагрев активного шунта, что особенно важно в сильноточных цепях. В отличие от известных, предлагаемое отключающее устройство позволяет осуществлять практически бездуговую ко.ммутацию сильноточных электрических цепей, так как в нем используют небольшое активное сопротивление в ветви со вспомогательным разрывом. Применение известной схемы синхронизации позволяет получать маленькие величины времени упреждения нуля тока, что в сочетании с быстродействующим приводом вспомогательного разрыва, обеспечивает высокую эффективность синхронизированного отключения, поскольку значительно уменьшается время горения дуги на контактах вспомогательного разрыва. В качестве контактного устройства вспомогательного разрыва может применяться быстродействующий аппарат с торцовыми контактами, например быстродействующий воздушный автоматический выключатель.

Бездуговая коммутация позволяет повысить отключающую способность контактных систем основного и вспомогательного разрывов, приближая их коммутационную износостойкость к механической, а также их надежность и безопасность работы.

Применение электромагнитного привода обеспечивает нужную последовательность переключений при использовании одной двухполюсной кнопки уппавлення.

30

Формула изобретения

Бездуговое-контактное отключающее устройство, содержащее основной и вспомогательный контактные разрывы со своими приводами, блок синхронизации, включающий в себя активный и индуктивный шунты, параллельно которым подключены переменные резисторы, нуль-орган, входы которого соединены с подвижными выводами переменных резисторов, причем индуктивный шунт включен последовательно с основным контактным разрывом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, вспомогательный контактный разрыв и активный шунт соединены последовательно и подключены параллельно основному контактному разрыву, а выход нуль-органа соединен с приводом вспомогательных контактов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 324659, кл. Н 01 Н 9/30, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР Ко 197713, кл. Н ОГН 9/30, 1964.

3.Буткевич Г. В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей «Энергия, 1973,с. 11.

4.Авторское свидетельство СССР jYo773770, кл. Н 01 Н 33/60, 1979.