Устройство для коммутации индуктивных цепей постоянного тока Советский патент 1982 года по МПК H01H9/30 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для коммутации сильноточных индуктивных цепей постоянного тока, преимущественно высокого напряжения, в частности к устройствам коммутации с использованием вакуумных камер и вентильных элементов, и может быть использовано в качестве выключателей на фидерах ж.д. постоянного тока (трамвай, метро, магистральные и пригородные ж.д. 3,3-6,6 кВ, карьерный транспорт ).

Известны устройства для коммутации цепей постоянного тока - электромагнитные выключатели постоянного тока, гашение тока в которых производится через Посредство.дуги, воз:никающей на контактах аппарата после их размыкания. Действием магнитного поля дуга загоняется в специальную дугогасительную камеру, растягивается до критической величины и гаснет 1.

Недостатки такого .типа устройств при использовании их в сильноточных цепях высокого напряжения заключаются в громоздкости самих устройств, необходимости выделения под их монтаж специальных ячеек большого объема и, в конечном итоге, в ненадежности отключения, связанной с наличием внутри устройства мощной, длительное время горящей дуги. Поэтому в последнее время на фидерах электрических ж.д., а также на фиДерах карьерного транспорта 3,3 кВ Для увеличения отключающей способности (увеличения длины дуги) соединяют

10 по два выключателя последовательно. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором последовательно с главным контактом включен дроссель насыщения с сер15дечником из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, а вся цепь из контакта и дросселя насыщения шунтирована цепями перемагничивания, шунтирования и гашения. Цепь

20 перемагничивания содержит предварительно заряженный конденсатор, индуктивность и тиристор, цепь шунтирования тиристор, а цепь гашения содержит предварительно заряженный

25 конденсатор, шунтированный варистором,. индуктивность и тиристор D1. Однако использование описанного устройства в сильноточных цепях высокого напряжения затруднено из30 за необходимости иметь значительное количество последовательно соединен ных тиристоров во всех его цепях, что снижает надежность и экономичность устройства в целом. Кроме того, в устройстве при, его работе потенциал предварительно заряженных конденсаторов выносится в сеть и суммируется о напряжением источника что приводит к наличию опасного потенциала -в сети при отключенных гла ных контактах и тем самым .снижает безопасность обслуживания защищаемо сети. Целью изобретения является повышение надежности устройства его экономичности и безопасности обслуживания .защищаемой сети. Указанная цель достигается тем, что в устройство для коммутации сильноточных индуктивных цепей постоянного тока, содержащее последовательно соединенные дроссель ния с сердечником из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и главные контакты, цепь перемагничивания, включающую в себя последовательно соединенные предварительно заряжаемый конденсатор и тиристор, цепь гашения, включающую в себя вари тор и конденсатор, введены трансформатор тока и диод, вторичнад обмотк трансформатора тока включена последовательно с дросселем насыщения и главными контактами, а его первичная обмотка включена согласно в замкнуты контур, содержащий упомянутые последовательно соединенные предварительно заряженный конденсатор и тиристор встречно-параллельно которому включен диод, причем катод диода и анод тиристора подключены к положительно заряжаемой обкладке конденсатора Кроме того, в устройство введены вспомогательные г онтакты, сблокирова ные с главными контактами, диод, два зарядных и один разрядный резисторы две вакуумные камеры, первая из которых имеет вспомогательный электрод причем вакуумные камеры и диод соеди нены последовательно и подключены параллельно цепи, содержащей вторичную обмотку трансформатора тока, дроссель насыщения и главные контакты через вспомогательные контакты и параллельно одному из зарядных резисторов -и варистору .непосредственно, вспомогательный электрод первой вакуумной камеры подключен к точке соединения одной из обкладок конденсатора и одного из выводов другого- зарядного резистора, другой вывод которого соединен с одним из выводов разрядного резистора и общей шиной, другой вывод разрядного резистора подключен к точке соединения второй вакуумной камеры и анода днода, катод которого подключен к другой обкладке конденса.тора. Следует заметить, что предлагаемые исполнения цепей перемагничивания, шунтирования и гашения могут быть использованы как.совместно, так И по отдельности. В случае, когда используется только цепочка перемагничивания, она во всех случаях подключается в цепь выкл19чателя так же, как указано выше через вторичную обмртку трансформатора тока. В случае, когда используются только цепи шунтирования и.гашения, они подключаются параллельно цепи, состоящей из дросселя насыщения и главных контактов. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит главные контакты 1, дроссель 2, насыщения, контур 3 перемагничивания, где вторичная обмотка 4 трансформатора тока включена последовательно в цепь главных контактов, а первичная 5 - в последовательный контур конденсатора 6, параллельно и встречно включенных тиристоров 7 и диода 8. Параллельно главному контакту, дросселю насыщения и вторичной обмотке,трансформатора тока включен блок 9 шунтирования и гашения через вспомогательный контакт 10, причем блок 9 содержит три параллельные цепочки. Первая цепочка образована варистором 11, вторая зарядным резистором 12, а третья последовательно соединенными первой вакуумной камерой 13 с вспомогательным электродом 14, второй вакуумной камерой 15 и диодом 16. Вспомогательный электрод 14 первой вакуумной камеры соединен с конденсатором 17 и зарядным резистором 18, другой вывод которого соединен с общей шиной. АНОД, диода 16 соединен с общей шиной источника питания через разряднйй резистор 19. Устройство работает следующим образом. Во включенном положении устройства контакты главные 1, вспомогательные 10 и вакуумных камер 13 и 15 замкнуты. Конденсаторы 6 устройства предварительно заряжены с полярностью, указанной на чертеже. Конденсатор 17 заряжен через первый 12 и второй 18 зарядные резисторы. Через главные контакты 1, дроссель 2 насыщения. и вторичную обмотку 4 трансформатора тока протекает нарастающий во времени ток электрической цепи. При достижении током величины уставки подается сигнал на открытие тиристора 7, и предварительно заряженная емкость б разряжается через первичную обмотку 5 трансформатора тока. Вследствие этого по вторичной оботке 4 трансформатора тока и далее

по контуру вакуумные камеры 13,15диод 1б-вспомогательные контакты Ю-главные контакты 1-дроссель 2 насыцения проходит ток, перемагничивающий сердечник дросселя 2 насыщения и вытесняющий ток из главных контактов 1 в вакуумные камеры 13, 15, диод 16, вспомогательные контакты 10.

Вследствие малого падения напряжения на контактах вакуумных камер н диоде 16 перемагничивание сердечника дросселя 2 идет при малом напряжении и, следовательно, длительно. В цепи главных контактов образуется пауза малого тока. Диод 8 служит для создания в цепи главных контактов и дросселя насыщения об- . ратного тока, большего чем отключ.ае1«ый ток цепи, что необходимо для rieремагничивания дросселя в обратном направлении.. В паузу малого тока размыкаются главные контакты 1 и. контакты вакуумных камер 13 и 15, в которых возникает вращающаяся дуга. В вакуумной камере 13 враща р,щаяся дуга касается вспомогательного электрода 14 и разряжает заряженный конденсатор 17. Вследствие этого дуга в камере 15 гаснет и ток цепи начинает проходить по цепи вакуумная камера 13-вспомогательный электрод 14-конденсатор 17-вспомогательные контакты 10 и перезаряжает конденсатор 17. В момент времени, когда ток через конденсатор 17 достигнет максимума и. начнет уменьшаться, начинает протекать ток от общей

шины через разрядный резистор 19, диод 16 и вспомогательные контакты 10, поддерживаемый индуктивностью цепи. Одновременно с этим через диод 16 по цепи первая вакуумная камера 13 вспомогательный электрод 14конденсатор 17-диод 16-разрядный резистор 19-общая шина питания завершается перезаряд конденсатора 17, поддерживаемый индуктивностью источника питания. Избыток энергии цепи, запасенный в индуктивности источника, сбрасывается в варистор 11 при достижении на конденсаторе 17 напряжения, равного напряжению открытия варистора 11, и ток в цепи до

устройства прекращается, а по индуктивной цепи после устройства течет затухающий ток через индуктивность . отключаемой цепи, разрядный резистор 19, диод 16 и вспомогательный контакт 10. После затухания тока в индуктивной цепи размыкается вспомогательный контакт 10.

Таким образом, в предлагаемом устройстве для коммутации сильноточ-г ных индуктивных цепей постоянного тока дуговой износ главных контактов исключается полностью/ а использование вакуумных камер в контуре гашения позволяет использовать устройство в сильноточных цепях высокого напряжения без применения значительного количества последовательно и параллельно соединенных тиристоров, что повышает надежность и экономичность его работы.

Формула изобретения

1.Устройство для коммутации индуктивных цепей постоянного тока, содержащее последовательно соед1Й1енные дроссель насыщения с сердечником

15 из материала с прямоугольной петлей

гистерезисаи главные контакты, цепь . перемагничивания, включающую в себя последовательно соединенные предварительно заряжаемьой конденсатор и

20 тиристор, цепь гашения,- включающую в себя варистор и конденсатор, о тл и ч а ю щ е е «с я тем, что, с целью повышения надежности устройств .и безопасности его обслуживания, в

25 него вв.едены трансформатор тока и диод, вт.оричная обмотка трансформа, тора тока включена, последовательно с дросселем насыщения и главными контактами, а его первичная обмотка

30 включена согласно в замкнутый контур содерйсащий упомянутые последовательно соединенные предварительно заряжаемый конденсатор и тиристор, встре, но-параллельно которому включен диод

35 причем катод диода и анод тиристора подключены к положительно заряжаемой обкладке конденсатора. .

2.Устройство по п..1, о т л и чающееся тем, что, с целью

40 повышения экономичности устройства,

в него введены вспомогательные контакты, сблокированные с главными контактами, диод, два зярадных и один разрядный резисторы, две ваtc куумные камеры, первая из которых имеет вспомогательный электрод, причем вакуумные камеры и диод соединены последовательно и подключены параллельно цепи, содержащей вторичную обмотку трансформатора:тока, дроссель насыщения и главные контакты через вспомогательные контакты и параллельно одному из зарядных резисторов и варистору непЪсредственно, вспомогательный электрод первой

55 вакуумной камеры подключен к точке соединения одйой из обкладок конденсатора и одного из выводов другого зарядного резистора, другой вывод которого соединен с одним из выводов разрядного резистора и общей шиной, другой вывод разрядного резистора подключен к точке соединения второй вакуумной камеры и анода диода, катод которого подключен к

65 гой обкладке конденсатора. ч r LilrFFLlF T i. голубев А.И. Быстродействующие, автоматические выключатели. Энергия, тран формЙоры, . Реферативный научно-технический сбооник. М. , Информэнерго 71979 И с.6.

+