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

Изобретение относится к электротехнике , а именно к устройствам для коммутации цепей постоянного тока, преимущественно сильноточных цепей высокого напряжения, в частности к устройствам коммутации с использованием контактных и вентильных элементов, и Южeт быть использовано в качестве выключателей на фцдерах железных дорог постоянного тока (трамвай, метро, магистральные и пригородные железные дороги 3,3-б,б карьерный транспорт), на фидерах под станций электролизных цехов и прокат ных станов. Известны устройства для комг/1утации цепей постоянного тока - электромагнитные выключатели постоянного тока, гашение тока в которых произво дится посредством дуги, возникающей на контактах аппарата после их размы кания. Действием магнитного поля дуга загоняется в специальную дугогаси тельную камеру, растягивается до. кри тической величины и гаснет Г1 3Недостатки этих устройств при использовании их в сильноточных цепях высокого напряжения заключается в ненлдежности отключения, связанной с наличием внутри устройства мощной, длительное время горящей дуги. Наиболее близким к изобретению техническим решением является комм тирующее устройство, содержащее два последовательно включенных электромагнитных выключателя, один из которых шунтирован резистором, что-должно убыстрить отключение шунтированного выключателя, обеспечить передачу тока в резистор,, его ограничение резистором и последующее.облегченное гашение тока другим выключателем f 2 J. Однако вследствие относительно медленного нарастания напряжения на дуге обоих выключателей в начальной стадии отключения тока резистор вводится очень медленно, что несколько облегчает условия гашения дуги шунтированного выключателя и утяжеляет их для другого выключателя и в целом/ растягивает процесс отключения цепи. Поэтому в практике более эффективным является устройство, содержащее два последовательно включенных выключателя, из которых ни один не шунтирован резистором, и в настоящее время используется в качестве типового коммутирующего устройства на всех фидерах электрических железных дорог. а также на ф дерах карьерного транспорта 3,3 кВ. Целью изобретения является повы-шение отключающей способности устрой ства н увеличение ресурса его работы Указанная цель достигается тем, что устройство для коммутации электрических цепей постоянного тока, содержащее два последовательно включенных электромагнитных выключателя ЭЛИН из KOTopfcix вднтирован резистором, снабжено диодом и быстродейству ющим управляемым ключом, причем диод включен последовательно с шунтиру ющим резистором в проводящем направл нии, а быстродействующий управляемый ключ .подключен параллельно диоду и шунтирующему резистору, в качестве быстродействующего ключа использован тиристорный ключ с конденсаторным гашением. При этом устройство снабжено датч ком тока, блоком управления и зарядным резистором, датчик тока включен в защищаемую цепь последовательно с выключателями, выход датчика тока подключен, к входу блока управления, выходы которого соединены с. цепями управления выключателей и ти эисторов ключа, зарядный резистор включен меж ду выводом для подключения отрицател ного полюса источника питания и точкой соединения коммутирующего тирист ра и конденсатора ключа. Применение быстродействующего управляемого ключа позволяет очень быс ро (за доли миллисекунды) перевести ток первого выключателя в силовой тиристор ключа, при последующем закрытии которого коммутирующим контуром ключа отключаемый ток столь же быстро перевйдится в шунтирующий резистор и огра ничиваёт ток, легко отключаемый вторым выключателем. На чертеже изображена схема устро ства. Устройство содержит последователь но соединенные электромагнитные выкл чатели 1 и 2, параллельно выключателю 1 подсоединена цепь, содержащая последовательно соединенные шунтирующий резистор 3 и диод 4, параллельн им включен управляемый тиристорный ключ 5, содержащий силовой тиристор коммутирующий тиристор 7 и конденсаiTop 8. Диод 4 предназначен для предотвращения разряда конденсатора 8 через шунтирующий резистор 3 при закрытии силового тиристора 6, Зарядны резистор 9 подключен между шиной Минус источника напряжения и катодом коммутирующего тиристора 7. Датчик тока 10 включен последовательно с выключателями.1 и 2 в защищаемую цепь и соединен с блоком 11 управлггния. Блок 11. управления предназнасе.н для согласованного по време ни управления моментами отключения выключателей 1,- 2 и открытия тиристоров б и 7. Позицией 12 показано -место короткого замыкания в защищаемой цепи. Устройство работает следующим образом. В отключенном положении устройства выключатели 1 и 2 отключены, тиристоры 6 и 7 закрыты, по цепи Плюс источника напряжения, диод 4, резистор 3, конденсатор 8, резистор 9, шина - Минус источника напряжения заряжается конденсатор 8 ключа 5 с полярностью, указанной на чертеже. Во включенном положении устройства контакты выключателей 1 и 2 замкнуты и через них подается напряжение в защищаемую цепь. При повреждении в цепи, например при коротком замыкании в точке 12, датчик 10 тока срабатывает и выдает ситнал на блок 11 управления. Последний ретранслирует сигнал в цепи отключения выключателей 1 и 2 и в цепь управления силового тиристора 6. Так как падение напряжения на тиристоре б невелико и много меньше напряжения открытой дуги, передача тока из выключателя 1 в цепь тиристора б про- исходит практически мгновенно, как только начнут расходиться контакты выключателя. Спустя время, необходимое для деионизации межконтактного промежутка (1-1,5 мс), устройство 11 управления подает сигнал на открытие коммутирующего тиристора 7. Последний открывается, закрывает.силовой тиристор б и переводитток цепи на себя. Под действием этого тока конденсатор 8 Перезаряжается, на нем появляется напряжение (фиг. 1), под действием которого ток начинает проходить по диоду 4 и резистору 3, ограничиваясь по величине. В момент достижения напряжения на конденсаторе 8 максимашьного значения тиристор 7 автоматически закрывается.В последующие моменты времени ограниченный .резистором 3 ток легко отключается выключателем 2. Подключение к первому выключателю быстродействующего управляемого ключа и ввод диода в цепь шунтирующего резистора позволяет быстро перевести ток из главных контактов первого выключателя в цепь шунтирующего резистора и, тем самым, ограничивает величину тока короткого замыкания, а втоой выключатель более легко и быстро тключает этот ограниченный ток, что овышает отключающую способноств предагаемого устройства по сравнению с звестным,-Отключение тока первым вылючате1 ем практически .без дуги и олее легкие условия отключения второо выключателя повышают ресурс работы стройства в целом.

Формула изобретения

1.Устройство для коммутации электрических цепей постоянного тока, содержащее два последовательно включенных электромагнитных выключателя, один из которых шунтирован резистором, о тличающееся тем, что, с повышения отключающей способности и повышения ресурсу работы, оно снабжено диодом и быстродействующим управляемым ключом, причем диод включен no-tj следовательно с шунтирующим резистором в проводящем направлении, а быстродействующий управляемый ключ подключен параллельно диоду и шунтируюпдему резистору. . :

2,Устройство по п. 1, о т л ичающе еся тем, что в качестве быстродействующего управляемого ключа использован тиристорный ключ с конденсаторным гашением.

3. Устройство по п. 2, о т л ичающееся тем, что оно снабжено датчиком тока, блоком управления и зарядным резистором, датчик тока включен в защищаемую цепь последовательно с выключателями, выход датчика тока подключен к входу блока управления, выходы которого соединены с цепями управления выключателей и тиристоров ключа, зарядный резистор включен между выводом для подключения отрицательного полюса источника питания и точкой соединения коммутирующего тиристора ключа и конденсатора ключа.

I Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Брон О. Б. Электрическая дуга в аппаратах управления.« Госэнергоиздат, 1954.

2.Голубев А. И. Быстродействующие автоматические выключатели. - Энергия, 1964, с. 146.