Коммутационное устройство

 

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для отключения больших токов. Цель изобретения - повышение надежности и отключающей способности. При отключении размыкают контакт 37 в цепи многовитковой обмотки дросселя 1. В обмотке 9 дросселя 1 формируется си1- нал на отпирание тиристора 30. При

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) <51)4 Н 01 Н 9 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4259840/24-07 (22) 10 ° 06.87 (46) 23.03.89. Бюл. Р 1! (71) Томский политехнический институт им. С.N.Кирова (72) P.ß.Кляйн и В.И.Попов (53) 621 ° 3. 0 14 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1350693, кл. Н О/ H 9/30.

Авторское свидетельство СССР

Р 1252827, кл. Н 0) Н 9/30, 1983. (54) КОМКУТАЦНОННОЕ УСТРОЙСТВО

/ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено для отключения больших токов. Цель изобретения — повышение надежности и отключающей способHocти. При отключении размыкают контакт 37 в цепи многовитковой обмотки дросселя 1. В обмотке 9 дросселя 1 формируется сигнал на отпирание тиристора 30. При

1467588 включении тиристора 30 накопительный конденсатор 31 разряжается на отключающую обмотку 21 индукционно-динамического привода силовых контактов 13,14,15 и одновременно на обмотку 1! вспомогательного привода, якорь

10,которого механически связан с подвижным ярмом 6 магнитопровода дросИзобретение относится к электротехнике и предназначено для отключения больших токов.

Целью изобретения является повышение надежности и отключающей спо5 собности устройства.

На фиг.l представлена принципиальная схема коммутационного устройства; на фиг.2 — .конструкция устройства; на фиг ° 3 †. магнитопровод дросселя, общий вид; на фиг.4 — сечение

А-А на фиг.3.

Устройство содержит дроссель (фиг,1)р магHHTQIIgoBop KQTop01 Î Вы 15 полнен в виде торцового сердечника

1 с полюсами 2-5 и подвижного ярма

6. На полюсах 2-5 размещены обмотки дросселя: маловитковая 7, многовитковая 8 и дополнительная 9. Маловит- 20 ковая.7 и,многовитковая 8 обмотки разделены на секции и на каждом полюсе сердечника межцу двумя последовательно соединенными секциями многовитковой обмотки 8 размещена секция 25 маловитковой обмотки 7. Дополнительная обмотка 9 может быть расположена на одном из полюсов. Секции многовитковой обмотки 8 всех полюсов соединены между собой встречно-последова- щ тельно, Аналогично соединены и секции маловитковой обмотки 7. Направление намотки секций маловитковой обмотки .7 на каждом полюсе противоположно направлению намотки секций многовитковой обмотки 8. Обтекание этих обмоток соответствующими токами дает возможность получить в полюсах равные и встречно направленные потоки.

Ярмо 6 дросселя закреплено на якоре 40

l0 дополнительного индукционно-динамического привода, который прижат к индуктору ll цилиндрической пружиной селя. Замыкание подвижного ярма 6 магнитопровода I дросселя увеличивает индуктивность дросселя. При этом увеличивается продолжительность паузы малого тока в цепи контактов 13, е

14,15, что повьппает надежность и отключающую способность устройства, 4 ил.

12 ° Ярмо 6 выполнено в виде кольца (фиг.2), внешний и внутренний диаметры которого равны соответствующим диаметрам полюсов сердечника l. Между ярмом 6 и полюсами 2-5 магнитопровода дросселя имеется большой воздушный зазор, B качестве силовых контактов в устройстве использован быстродействующий коммутационный аппарат в котором два сосных изолированных друг от друга токоведущих стержня 13 и 14 замыкаются подпружиненными контактными мостиками 15. Токоведущие стержни !3 и 14 снабжены диэлектрическими цилиндрами 16 и 17 с конической поверхностью, обращенной к контактным мостикам. Оба диэлектрических цилиндра связаны при помощи передаточного звена 18 с якорем 19, размещенным между включающим 20 и выключающим 21 индукторами индукционно-динамического привода. При срабатывании привода диэлектрические цилиндры 16 и 17 входят в межконтактный зазор между контактными мостиками 15 и токоведущими стержнями 13 и 14.

Сердечник 1 дросселя закреплен в корпусе 22 (фиг.2), который присоединен к фланцу 23 коммутационного аппарата. К этому же Фланцу присоединен индуктор 11 дополнительного привода.

Через центральные отверстия в дополнительном приводе и в сердечнике дросселя проходит удлиненный Конец токоведущего стержня 13, который изолирован от металлических деталей дополнительного привода и дросселя втулкой 24 и шайбой 25, К концу токоведущего стержня 13 при помощи гаек

26 и 27 присоединен вывод 28 маловит1467588 ковой обмотки 7, Корпус дросселя закреплен на раме 29, которая служит основанием для коммутационного устройства. Ийдуктор 11 дополнительного привода последовательно соединен с выключающим индуктором 21 привода коммутационного аппарата и через ,тиристор 30 подключен к накопителю

3l энергии (фиг.l). Управляющий электрод и катод тиристора 30 подключены к выводам дополнительной об мотки 9 через стабилитрон 32 и резистор 33. Включающий индуктор 20 привода коммутационного аппарата подключен к накопителю 34 энергии через тиристор 35.

Общая точка соединения многовитковой обмотки и маловитковой обмотки присоединена к неподвижному замыкающему контакту переключателя 36, к подвижному контакту которого присоединен другой вывод многовитковой обмотки 8. При срабатывании переключателя 36 его замыкающий контакт за- 25 мыкает BbIHopbI многовитковой обмотки

8 между собой. Неподвижный размыкающий контакт переключателя соединен с выводом дополнительных контактов

37, другой вывод присоединен к общей точке соединения нагрузки 38 и вывода для подключения источника питания.

Разомкнутое состояние силовых контактных постиков 15 фиксируется фиксаторами 39 и 40 (фиг.2), Переключатель выполнен, например, в виде конечного выключателя, установленного в корпусе 22, на шпиндель которого воздействует ярмо 6 дросселя. При отходе ярма 6 от шпинделя 40 .,размыкающий контакт переключателя 36 размыкается, а замыкающий замыкается и остается замкнутым до тех пор, пока ярмо 6 движется к сердечнику и обратно. 45

В качестве переключателя 36 может быть использовано также реле с замедлителем при возврате. Выбор того или .иного переключателя определяется при настройке коммутационного устройства на конкретные условия работы. Изменение периода замкнутого состояйия мно говитковой обмотки позволяет в определенных пределах регулировать демпфирующее действие короткозамкнутого контура на переходный процесс в дрос55 селе и тем самым подобрать оптималь" ные условия для бездуговой коммутации силовых контактов при заданном значении коммутируемого тока. Последовательно соединенные индукторы 11 и 21 приводов зашунтированы диодом

41, а индуктор 20 зашунтирован диодом 42. Диоды 41 и 42 служат для защиты тиристоров от действия противоЭДС, возникающей в катушках индукционно-динамических приводов при разрядке на них накопителей энергии.

Заряд накопителей 31 и 34 осуществляется через вентиль 43 и зарядную индуктивность 44.

Устройство работает следующим об- разом.

В исходном состоянии силовых контактных мостиков !5 коммутационного аппарата размыкающие контакты переключателя 36 и дополнительные контакты 37 замкнуты. По обмоткам 7 и 8 дросселя протекают токи, обратно пропорциональные числам витков исходя из условия равенства МДС маловитковой 7 и многовитковой 8 обмоток. Ток нагрузки, протекая по маловитковой обмотке 7, создает магнитный поток в полюсах, направление которого на фиг.l показано сплошными стрелками.

Ток управления, значительно меньший по величине, чем ток нагрузки, протекает по секциям многовитковой обмотки 8 и создает магнитный поток в тех же полюсах дросселя противоположного направления по отношению к потоку обмотки 7. Направление потока обмотки

8 показано пунктирными стрелками. Результирующий магнитный поток в полюсах равен нулю.

В связи с тем, что в воздушном зазоре между полюсами 2-5 и ярмом 6 дросселя магнитного потока нет, то на ярмо 6 не действуют никакие электромагнитные силы и оно с якорем 10 прижато пружиной 12 к индуктору 11 дополнительного привода.

При раэмыкании дополнительных контактов 37 ток в цепи многовитковой обмотки быстро затухает и равенство

ИДС обмоток 7 и 8 нарушается. За счет динамической индуктивности маловитковой обмотки, обусловленной возрастающим потокосцеплением, ток нагрузки резко уменьшается до нуля °

Вследствие изменяющегося, потокосцепления дополнительной обмотки 9 в ней индуцируется ЭДС. При определенной величине этой ЭДС, определяемой параметрами стабилитрона 32, тиристор 30

5 14675 отпирается и накопитель 31 разряжается на последовательно соединенные ин- дуктор 11 дополнительного привода и выключающий индуктор 21 коммутацион5 ного аппарата. К моменту срабатыва° ния дополнительного привода в сердечнике дросселя происходит переходный процесс, в результате которого магнитный поток в нем возрастает. При срабатывании дополнительного привода якорь 10 под действием электродинамических сил сжимает пружину 12 и приближает ярмо 6 дросселя к полюсам 2-5 с большой скоростью. В результате lб этого воздушный зазор между ярмом и полюсами быстро уменьшается и магнитная проводимость его увеличивается, Динамическая индуктивность маловитковой обмотки 7 возрастает за счет уве- 20 личения проводимости воздушного зазора. Так как скорость движения ярма 6 большая, то в маловитковой обмотке индуцируется ЭДС движения большой величины, которая увеличивает 26 длительность ступени малого тока.

Дойдя до полюсов 2-5 и расходовав кинетическую энергию, ярмо 6 дросселя под действием силы сжатой пружины 12 возвращается к индуктору 11.

Ярмо 6 не будет притягиваться к полюсам дросселя, так как магнитный по. ток в зазоре будет мал вследствие ступени малого тока в обмотке 7 и электромагнитная сила, создаваемая им, не достаточна для преодоления силы сжатия пружины.

Одновременно с процессом спадания тока нагрузки и срабатыванием дополнительного привода срабатывает при" 4< вод коммутационного аппарата. Поскольку разряд накопителя 31 происходит также и на индуктор 21, то якорь

19 перемещается s сторону индуктора

20. При этом вместе с якорем 19 пере- 46 мещаются диэлектрические цилиндры

16 и 17, так как они связаны с ним.

Перемещение цилиндров 16 и 17 происходит навстречу друг другу вдоль токоведущих стержней 13 и 14. Ролики, имеющиеся на контактных мостиках 15, прокатываясь по конической поверхнос,ти диэлектрических цилиндров 16 и 17, отжимают контактные мостики 15 от токоведущих стержней 13 и 14. Контакты размыкаются в период ступени малого тока без. электрической дуги. При размыкании дополнительных контактов

37 и в период резкого уменьшения то"

88 6 ка в токовитковой обмотке в секциях многовитковой обмотки 8 индуцируется

ЭДС. Поскольку многовитковая обмотка

8 по крайней мере на период движения ярма 6 дросселя находится в замкнутом состоянии, то ток в ней, обусловленный наведенной ЭДС, оказывает демпфирующее действие на магнитный поток маловитковой обмотки ° В результате этого длительность ступени малого тока в цепи силовых контактов увеличивается, На контактах переключателя 36 и дополнительных контактах 37 не возникает перенапряжение, так как

ЭДС многовитковой обмотки действует в замкнутом контуре.

Замыкание контактной системы коммутационного аппарата производится путем подачи управлякщего импульса на тиристор 35. При этом накопитель

34 разряжается на включающий индуктор 20. Под действием электродинамических сил якорь 19 перемещается к индуктору 21 и фиксируется устройствами 39 и 40. В этом положении устройство вновь готово для следующего цикла коммутации.

Таким образом, коммутационное устройство позволяет расширить диапазон ступени малого тока в цепи силовых контактов и нагрузки в пределах, достаточных для бездуговой коммутации контактов быстродействующего коммутационного аппарата. Это дает возможность повысить отключающую способность коммутационного устройства.

Устройство позволяет синхронизировать момент размыкания контактов с длительностью ступени малого тока, что обеспечивает повышение его надеж" ности.

Формула изобретения

Коммутационное устройство, содер". жащее выводы для подключения источника питания и выводы для подключения нагрузки,. силовые и дополнительные контакты, дроссель, на магнитопроводе которого намотаны встречно маловитковая и многовитковая обмотки, причем первый вывод для подключения источника питания, маловитковая обмотка, силовые контакты, выводы для подключения нагрузки и второй вывод для. подключения источника питания образуют последовательную цепь, первый вывод многовитковой обмотки сое1467588 динен с первым выводом для подключения источника питания, второй вывод многовитковой обмотки через укаэанный вспомогательный контакт соединен

5 с вторым выводом для подключения источника питания, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения надежности и отключающей способности устройства, в него введены дополнительная обмотка дросселя, переключающая контактная группа, резистор, стабилитрон и вспомогательный индукционный индукционно-динамический привод, причем в качестве привода силовых 15 контактов использован индукционнодинамический привод с включающей и отключающей катушками, двумя накопительными конденсаторами, двумя тиристорами и двумя обратными диодами, 2р включающая катушка индукционно-динамического привода силовых контактов зашунтирована одним из обратных диодов и через один из тиристоров подключена к одному из накопительных 25 конденсаторов, отключающая катушка индукционно-динамического привода силовых контактов и катушка вспомогательного индукпионно-динамического привода соединены в последовательную цепь, которая эашунтирована одним из обратных диодов и через один иэ тиристоров подключена к одному из накопительных конденсаторов, магнитопровод дросселя выполнен в виде сердечника с пазами и снабжен подвижным ярмом, которое закреплено на якоре вспомогательного индукционно-динамического привода и механически связано с переключающим контактом переключающей контактной группы, выводы дополнительной обмотки дросселя через последовательно соединенные резистор и стабилитрон подключены к управляющему переходу тиристора, подключающего указанную цепь из последовательно соединенных обмоток индукционно-динамических приводов, размыкающий контакт переключающей контактной группы включен в цепь между до" полнительным контактом и мнаговитковой обмоткой, замыкающий контакт переключающей контактной группы подключен к первому выводу для подключения источника питания °

l46 7588

Составитель А. Колядин

Редактор С.Пекарь Техред M. Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 1200/47 Тираж 694 Подписное

ВЯЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101