Автоматический выключатель

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автоматических выключателях. Цель изобретения - повышение точности работы выключателя. Это обеспечивается тем, что в узел контроля энергии дуги отключения введены перемножитель сигналов и логические и пороговые элементы. Блок питания этого узла подключен к независимому стабильному источнику питания. Последовательно с контактами автоматического выключателя включен безындуктивный шунт, который подключен к первому входу перемножителя сигналов, второй вход которого подключен через делитель напряжения к клеммам контактов. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

is Н 01 Н 73/38

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;г г т,- —.. г, ) (21) 46557 ЪЗ /07 (22) 27.02,89 (46) 15.06.91, Бюл. ¹ 22 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) Б.А.Смирнов, В.Е.Райнин, А.С.Кобозев и Ю.А.Матвейчук (53) 621.316.547 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1541687, кл. Н 01 Н 73/38, 1988. (54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехниИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных коммутационных аппаратах. в частности в автоматических выключателях.

Целью изобретения является повышение точности работы выключателя.

На чертеже показана принципиальная схема выключателя в однополюсном исполнении.

Автоматический выключатель содержит механизм электродинамического разведения подвижных контактов 1 с неподвижными контактами 2, электромагнитный расцепитель 3. механизм свободного расцепления 4, рукоятку 5, исполнительный механизм 6 узла контроля энергии дуги отключения, содержащего блок питания 7. подключенный к независимому источнику, содержащий в свою очередь накопительный конденсатор 8, подключенный к выходу блока питания, беэындуктивный шунт 9, включенный в рассечку шины соответствующего полюса, делитель напряжения 10, перемножитель сигналов 11, интегратор 12. первый пороговый элемент 13, второй пороговый элемент 14 и третий пороговый элемент 15, „„Я2„„1656608 Al ке и может быть использовано в автоматических выключателях. Цель изобретения— повышение точности работы выключателя.

Это обеспечивается тем, что в узел контроля энергии дуги отключения введены перемножитель сигналов и логические и пороговые элементы. Блок питания этого узла подключен к независимому стабильному источнику питания. Последовательно с контактами автоматического выключателя включен безындуктивный шунт, который подключен к первому входу перемножителя сигналов, второй вход которого подключен через делитель напряжения к клеммам контактов. 1 ил. логический элемент ИЛИ-НЕ 16. логический элемент И 17, преобразователь 18, электронное реле 19. дистанционный приЪ вод 20. воздействующий на рукоятку 5, и дугогасительную камеру 21, в которой размещены подвижные контакты 1 и неподвижные контакты 2.

Блок питания 7 содержит гальванически развязанные между собой цепи: 0 с — входную цепь, подключенную к неза- (Л висимому источнику, 0 — выходную цепь с накопительным кон- 0 денсатором 8, необходимым для обеспечения срабатывания исполнительного механизма 6 и питания преобразователя 18. — выходную цепь, подключенную к ос- ° тальным элементам узла контроля энергии дуги отключения. юй

Делитель напряжения 10, выполненный на резисторах. предназначен для преобразования высокого напряжения. снимаемого с подвижных и неподвижных контактов, в напряжение, необходимое для входного сигнала перемножителя сигналов 11. В качестве перемножителя сигналов может быть применена интегральная микросхема.

1656608

Пороговые элементы 13, 14 и 15 представляют собой коммутирующие устройства, выполненные по схеме компаратора.

Порог срабатывания первого порогового элемента 13 настраивается на величину входного сигнала, соответствующего энергии дуги при коротком замыкании, происходящем на шинах, расположенных ниже второго (нижнего) выключателя, Порог срабатывания третьего порогового элемента 15 настраивается на величину входного сигнала, соответствующего энергии дуги при коротком замыкании, происходящем на шинах, расположенных между первым и вторым (верхним и нижним) выключателями.

Так как энергия дуги при коротком замыкании на шинах между первым и вторым выключателями в 2-3 раза больше, чем в случае короткого замыкания на шинах ниже второго выключателя, то и порог срабатывания элемента 15 должен быть также в 2-3 раза больше порога срабатывания элемента

13.

Преобразователь 18 представляет собой устройство, обеспечивающее гальваническую развязку входного сигнала и усиление его по мощности, достаточной для управления электронным реле 19. В качестве преобразователя 18 может быть применен оптоэлектронный ключ.

Один из входов перемножителя сигналов 11 подключен через делитель напряжения 10 к подвижному контакту 1 и неподвижному контакту 2, а второй вход подключен к безындуктивному шунту 9, Выход перемножителя сигналов 11 подключен непосредственно по входу второго порогового элемента 14 и одновременно подключен через интегратор 12 ко входам первого порогового элемента 13 и третьего порогового элемента 15. Выходы второ о порогового элемента 14 и третьего порогового элемента 15 подключены соответственно к первому и второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ 16, а его выход и выход первого порогового элемента 13 подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И 17, а выход последнего через преобразователь 18 подключен ко входу электронного реле 19, выход которого подключен к управляющей цепи ис; олнительного механизма 6 через блок питания 7.

Автоматический выключатель работает следующим образом.

Во включенном положении выключателя подвижные и неподвижные контакты 1 и

2 замкнуты, конденсатор 8 заряжен до полного напряжения, при этом выходные цепи

10

55 блока питания 7 обеспечивают питанием все цепи узла контроля энергии дуги отключения.

При коротком замыкании под действием электродинамических сил, а затем после срабатывания электромагнитных расцепителей и под действием механизма подвижные 1 и неподвижные 2 контакты расходятся и в цепь вводится дуга, ограничивающая ток короткого замыкания. При появлении дуги с делителя напряжения 10 на один из входов перемножителя сигналов 11 поступает напряжение, пропорциональное напряжению дуги, а на другой вход поступает напряжение,снимаемое с шунта 9. пропорциональное току дуги, в результате на выходе перемножителя сигналов 11 появляется напряжение, пропорциональное мощности. выделяемои в дуге, а на выходе интегратора

12 появляется напряжение, пропорциональное энергии ду-и.

Поскольку ток срабатывания электромагнитного расцепления 3 ниже уровня тока, ограниченного дугой, то за время существования дуги происходит срабатывание механизма свободного расцепления 4, но при этом. рукоятка 5 выключателя удерживается дистанционным приводом 20 во включенном состоянии.

При коротком замыкании имеют место два случая.

1. Короткое замыкание происходит на шинах, расположенных ниже второго выключателя. В этом случае энергия дуги будет в 2-3 раза меньше по сравнению с энергией дуги в том случае, если бы короткое замыкание произошло на шинах, расположенных между первым и вторым выключателями. В результате сначала сработает второй пороговый элемент 14, настроенный на начальную мощность дуги, а затем сработает первый пороговый элемент 13, настроенный на меньший уровень энергии дуги, при этом третий пороговый элемент 15 не будет срабатывать, так как он настроен на больший уровень энергии дуги, В результате на первом входе логического элемента ИЛИ—

НЕ 16 и на втором входе логического элемента И 17 появится логическая "1", а на втором входе логического элемента ИЛИHF 16 и первом входе логического элемента

И 17 будет логический "0". При этом на выходе логического элемента И 17 будет также сигнал нулевого уровня, в результате электронное реле 19 останется отключенным, а управляющая цепь исполнительного механизма 6 будет обесточена. Такое состояние будет поддерживаться в момент горения дуги. Как только дуга погаснет, выходной сигнал второго порогового элемента 14 станет

1656608

55 равен "0", а на выходе первого порогового элемента 13 останется сигнал прежнии, т.е.

"1", так как интегратор 12 удерживает в памяти сигнал предшествующего режима горения дуги.

В результате на двух входах логического элемента ИЛИ-НЕ 16 будет "0", а на двух входах логического элемента И 17 и на его выходе установится "1". Полученный сигнал через преобразователь 18 воздействует на вход электронного реле 19, которое сработает и подключит цепь питания исполнительного механизма 6, который в свою очередь сработает, в результате замкнутся подв кные 1 и неподвижные 2 контакты.

2. Короткое замыкание происходит на шинах расположенных между вторым и первым выключателями. В этом случае в момент горения дуги на двух входах логического элемента ИЛИ вЂ” НЕ 16 будет "1", на первом входе логического элемента И 17 будет "0", на втором входе логического элемента И 17 будет "1", в результате на выходе логического элемента И 17 будет "0". При исчезновении дуги на первом входе логиче ского элемента ИЛИ-НЕ 16 установится "0", на его втором входе будет "1", в результате на первом входе логического элемента И 17 будет "0". на втором входе останется "1", а на выходе логического элемента И 17 будет оставаться сигнал нулевого уровня.

В результате электронное реле 19 не включится и исполнительный механизм 6 не сработает. как в момент горения дуги, так и после ее исчезновения, В первом случае будет подана команда на взвод выключателя, это соответствует режиму К3, когда выключатель расположен по условиям селективности вне зоны срабатывания. Во втором случае когда на взвод выключателя подаваться не будет, этот случай соответствует режиму К3, когда выключатель расположен ближе к источнику энергии, а в токоограничении участвуют как минимум два выключателя.

Таким образом, благодаря введению в узел контроля энергии дуги отключения вместо преобразователя Холла, допускающего искажения выходного сигнала, перемножителя сигналов, а также благодаря введению дополнительных логических и пороговых элементов и подключению блока питания к независимому источнику создает10

50 ся возможность значительно повысить точность работы выключателя и тем самым расширить область его применения.

Формула изобретения

Автоматический выключатель, содержащий механизм свободного расцепления. дистанционный привод, расположенные в каждом полюсе токоподвода подвижный контакт и дугогасительную камеру, механизм электродинамического разведения контактов с неподвижным контактом. электромагнитный расцепитель. исполнительный механизм, который установлен с возможностью воздействия на расцепляющий рычаг механизма свободного расцепления в сторону зацепления с отключающей защелкой механизма свободного расцепления, узел контроля энергии дуги отключения, состоящий из блока питания, подключенного к источнику питания, интегратора, порогового элемента, вход которого подключен к выходу интегратора. реле. выходная цепь которого подключена к исполнительному механизму через блок питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы, в узе контроля энергии дуги отключения дополнительно введены перемножитель сигналов, делитель напряжения, безындуктивный шунт, преобразователь, логические элементы

ИЛИ-НЕ и И. второй и третий пороговые элементы, причем один из входов перемножителя сигналов подключен через делитель напряжения к зажимам контактов. другой вход подключен к безындуктивному шунту. включенному в рассечку токоподвода, выход перемножителя сигналов подключен ко входу интегратора, вход второго порогового элемента подключен к выходу перемножителя сигналов, вход третьего порогового элемента подключен к выходу интегратора, выходы второго и третьего пороговых элементов подключены к соответствующим входам логического элемента ИЛИ-НЕ, а выход первого порогового элемента и выход логического элемента ИЛИ-НЕ подключены к соответствующим входам логического элемента И, выход которого подключен через преобразователь к входу реле, при этом блок питания подключен к независимому источнику.

1656608

l

1

1

I

I

I (I ( (1 (I

1 !

I (3

Составитель Н.Косточко

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M.Пожо

Редактор В.Фельдман

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

Заказ 2310 Тираж 354 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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