Система обнаружения короткого замыкания выключателя

 

Изобретение относится к системам обнаружения короткого замыкания выключателя, в ответ на образование электрической дуги в защищаемой электрической цепи. Технический результат заключается в повышении быстродействия, снижении размеров и уменьшении стоимости устройства. Система обнаружения короткого замыкания выключателя содержит замкнутый линейный выключатель, соединенный последовательно с защищаемым элементом электрической цепи, протекающий электрический ток через который должен прерываться при обнаружении КЗ. Детектор воспринимает скорость изменения во времени электрического тока в защищаемом элементе электрической цепи. Кремниевый управляемый тиристор имеет управляющий электрод, электрически связанный с выходным сигналом детектора. Кремниевый управляемый тиристор предназначен для закорачивания электрического тока в защищаемом элементе электрической цепи в случае, когда детектор определяет сигналы о том, что скорость изменения тока во времени в защищаемом элементе электрической цепи превышает допустимое максимальное значение скорости изменения, вследствие чего приводится в действие линейный выключатель. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к системам выключателей и, более точно, к системе обнаружения короткого замыкания выключателя, в ответ на образование электрической дуги в защищенной электрической цепи.

Электрические системы летательных аппаратов обычно защищают от больших токов и коротких замыканий посредством специальных устройств - выключателей. Эти выключатели выполнены так, чтобы отключать электроэнергию от защищаемого элемента электрической цепи, если через устройство проходит электрический ток выше предварительно установленного значения. Большие токи могут появляться по ряду причин, например неисправности электрического оборудования или повреждения на участке изоляции электропроводки, что приводит к образованию электрического контакта с элементами конструкции летательного аппарата, которая обычно заземлена.

Размыкание выключателя из-за его конструкции не всегда осуществляется "мгновенно". В некоторых типах выключателей продолжается подача тока в течение до 40 секунд, в два раза выше установленного тока размыкания. Допускается прохождение тока с пятикратным превышением номинальной величины в течение трех секунд, прежде чем произойдет размыкание. Задержки размыкания допускаются потому, что в этих устройствах ток перегрузки осуществляет нагрев биметаллической полоски, которая функционирует как элемент обнаружения в выключателе.

Соответствующие этим требованиям выключатели используются на летательных аппаратах в течение многих лет. При нормальных рабочих условиях и при известных типах повреждений они работают удовлетворительно.

Однако существуют такие типы повреждений, когда задержка размыкания сильно влияет на способность выключателя защищать срок службы и свойства. Например, некоторые типы повреждений электропроводки допускают короткое замыкание на заземление, которое не является "полным коротким замыканием", т.е. прямое электрическое соединение с заземлением фактически при нулевом сопротивлении. Некоторые типы материалов изоляции при электрическом повреждении становятся не изоляторами, а проводниками. Электропроводка может оказаться короткозамкнутой на землю через сопротивление, служащее ограничителем тока, который, в свою очередь, позволяет току проходить к повреждению в течение некоторого времени до размыкания выключателя. Пока это не произойдет, прохождение большого тока может повредить другую электропроводку и вызвать в ней дугу, добавляя подачу электроэнергии в повреждение. Это повреждение может инициировать цепную реакцию, которая быстро ставит под угрозу безопасность летательного аппарата.

Указанные типы повреждений встречаются достаточно часто в системах электропроводки летательных аппаратов, поэтому существует необходимость в устройстве, которое может обнаруживать короткие замыкания через дугу и отключать подачу электроэнергии к защищаемым элементам электрической цепи быстрее, чем это может делать известный выключатель. Кроме того, устройство должно иметь малые размеры, низкую стоимость и не мешать нормальной работе электрических систем летательных аппаратов. Настоящее изобретение позволяет выполнить эти требования и имеет ряд дополнительных преимуществ.

Краткое изложение существа изобретения

В основу настоящего изобретения поставлена задача обнаружения короткого замыкания выключателя. Предложенная система обнаружения короткого замыкания выключателя реагирует и на чрезмерные токи, как в обычном выключателе, так и на КЗ через дугу (иногда называемое "искрением"). Ток перегрузки и КЗ определяют посредством одного элемента выключателя, который позволяет нормально функционировать защищаемому элементу электрической цепи при обычных рабочих условиях, но реагирует мгновенно, когда происходит повреждение. Его можно использовать в условиях, где в настоящее время используются обычные выключатели, но оно прибавляет дополнительную возможность обнаружения КЗ. Система обнаружения КЗ является высоконадежной, но разрушается, когда происходит повреждение. Она имеет малый вес и объем, может быть собрана способом, подобным способу сборки обычных выключателей, и является относительно недорогой. Она не влияет на нормальную работу защищаемого элемента электрической цепи.

В соответствии с изобретением система обнаружения короткого замыкания выключателя содержит замкнутый линейный выключатель, подключенный последовательно с защищаемым элементом электрической цепи (включающим в себя электрическую нагрузку и идущую к ней линию электропроводки), прохождение тока по которой должно прерываться при перегрузке по току или коротком замыкании. Система содержит также детектор скорости изменения электрического тока в защищаемом элементе электрической цепи и рабочий элемент размыкания выключателя, в ответ на сигнал детектора. Элемент приведения в действие (размыкания) выключателя размыкает выключатель в том случае, если детектор обнаруживает, что скорость изменения тока в защищаемом элементе электрической цепи превышает допустимое максимальное значение изменения скорости.

Линейный выключатель предпочтительно является восстанавливаемым выключателем, но он может быть выключателем типа разового, плавкого предохранителя.

Элемент приведения в действие выключателя предпочтительно содержит кремниевый управляемый тиристор (КУТ) и, в некоторых случаях, резистор в цепи управляющего электрода КУТ. Системы обнаружения КЗ выключателей, используемые в выключателях постоянного тока (ПСТ), можно выполнять с одним КУТ. Системы обнаружения КЗ выключателей для выключателей переменного тока (ПМТ) используют два КУТ, чтобы работать с реверсируемым потенциалом напряжения.

Для выключателей постоянного тока КУТ от линии заземлен. Для выключателей переменного тока второй КУТ подсоединен в противоположной полярности линии и заземлен. Независимо от того, осуществляется ли работа на переменном или постоянном токе, и имеют ли цепи провод заземления или заземляются локально, КУТ в возбужденном состоянии пропускают ток из линии к заземлению (или наоборот). Этот тип связи, называемый цепью "шунтирующего вентиля", вызывает прохождение большого тока через нормальный ограничивающий ток линейный выключатель. Линейный выключатель приводится в действие или "размыкается", прекращая прохождение тока к нагрузке. Кроме того, тиристоры КУТ, благодаря обеспечению пути с низким сопротивлением на землю по сравнению с линией или повреждением линии, фактически мгновенно прекращают прохождение тока к повреждению и предотвращают дальнейшее повреждение.

Детектор КЗ через дугу запускает КУТ. Детектор может иметь различные формы. В отношении конструкции и работы он может быть магнитно насыщаемым или не насыщаемым.

В одном варианте выполнения детектор содержит проводящий экран (типа медной проволоки в оплетке), окружающий электрическую линию, которая является частью защищаемой электрической цепи. Эта конструкция может, в свою очередь, быть заключена внутри магнитопроницаемой трубки, которая может быть насыщаемой. Конструкция имеет естественный встроенный воздушный зазор для манипулирования постоянными токами и обеспечивает низкую индуктивность для пониженной чувствительности к нормальным изменениям цепи, которые могут стимулировать ложные запуски. Низкая индуктивность и чувствительность делают эту форму детектора особенно полезной для цепей с большим постоянным током.

Второй тип маленького эффективного в магнитном отношении детектора может быть сконструирован, используя ферритовые бронесердечники из основанных на никель-магнитных материалах, которые легко насыщаются. Маленький размер облегчает введение детектора в выключатель цепи. Токами величиной 20-30 ампер можно управлять с малыми омическими потерями.

Индуктивность первичной обмотки детектора маленькая. КУТ запускаются только при очень больших низкочастотных переходных процессах или при быстрых низкоомных процессах. Эти низкие значения токов появляются как дополнение к нормальному первичному току в цепи и форсируют сердечник катушки индуктивности детектора к насыщению. Катушка индуктивности создает импульсы напряжения (LdI/dt) противоположной полярности, поскольку ее кривая работы входит в область насыщения сердечника и выходит из нее. Большой ток КЗ удерживает сердечник в состоянии насыщения в течение большого интервала времени наличия КЗ. Это подразумевает короткий рабочий цикл с увеличивающейся индуктивностью при уменьшении тока КЗ. Следовательно, имеется большая обратная электродвижущая сила (запускающий импульс). Имеется также короткий рабочий цикл вхождения в насыщение. Это может иметь эффект зарядки емкости управляющего электрода КУТ, достаточной для удержания устройства о режиме электропроводности, напряжение на аноде циклически отключается. Устройства КУТ, выбранные для этого применения, предпочтительно конструируют с внутренними, короткими замыканиями так, что анодное напряжение и напряжение на управляющем электроде относительно катода, пока электропроводность не нарушена, оказываются почти равными.

Все идентичные полупроводниковые приборы имеют разброс рабочих параметров. Элементы приведения в действие выключателей должны быть выполнены для более идентичного функционирования внешних схем, если используется соответственная последовательно включенная обратная связь по току. В этом применении полное сопротивление (последовательный резистор) можно вводить в линию возбуждения управляющего электрода. Последовательный резистор имеет величину, в несколько раз большую эффективного резонансного сопротивления управляющего электрода в момент запуска. Результатом этой обратной связи является большее напряжение, подаваемое от детектора. Большие значения добавочного сопротивления понижают чувствительность схемы. Если чувствительность слишком высокая, то запуск может происходить при нормальном значении электропитания или повторной установке выключателя.

Система обнаружения КЗ выключателя способна обнаруживать и обычные условия перегрузки по току, а также условия искрения, и прерывать цепь защищаемого элемента электрической цепи при появлении нарушения любого типа. В случае искрения, система прерывает цепь намного быстрее, чем обычный выключатель. Чувствительность детектора устанавливают так, что ожидаемые электрические переходные процессы, типа пусковых выбросов напряжения и пусковых нагрузок двигателя, не запускают КУТ. Устройство не интерпретирует неверно эти состояния и непреднамеренно не размыкает выключатель и не отключает электроэнергию от некоторой части системы. Последнее очень важно для работы летательного аппарата.

Броски тока и переходные процессы при включении подачи электропитания могут вызывать существенные переходные процессы в цепи, однако они все же являются нормальными. Эти токи могут иметь большие максимальные значения, но обычно ограничены верхним пределом частоты, близким к 1000 Гц. Система обнаружения КЗ выключателя в соответствии с изобретением оперирует с очень маленькими значениями индуктивности, обычно меньше чем 100 микрогенри, так что чувствительность значительно уменьшается на частотах порядка 1000 Гц и ниже. Элемент выключателя, подсоединенный последовательно в защищаемой цепи, конструируют так, чтобы принимать и не реагировать на переходные процессы. Таким образом, система не включается, когда происходят нормальные выбросы тока и переходные процессы.

Система обнаружения КЗ выключателя способна работать так, чтобы обнаруживать изменения тока, которые меньше нормального рабочего тока, типа начинающейся дуги в конце длинного жгута электропроводки. Эта возможность имеет большое значение для работы на частоте 400 Гц, типа имеющихся во многих электрических системах летательного аппарата, где полное сопротивление электропроводки из-за длины жгута проводов естественно может ограничивать протекание тока подтверждения, даже через развивающееся образование дуги (или даже огня).

В предпочтительных вариантах осуществления, система обнаружения КЗ выключателя имеет малый вес и относительно низкую стоимость, так что ее можно использовать для защиты многих цепей в условиях полета, где вес является важным фактором. Она имеет также маленький размер, так что ее можно использовать в новых цепях или модифицировать в существующих цепях без чрезмерных ограничений пространства. Небольшой размер позволяет также размещать ее в упаковке примерно такого же размера, как линейные выключатели. Систему можно конфигурировать в виде добавления к существующему выключателю, если замена выключателя невозможна. Детектор или даже все устройство, отличное от самого выключателя, можно удалять из выключателя, например, в конце длинного жгута проводов.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из последующего более подробного описания предпочтительного варианта осуществления.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает блок-схему системы обнаружения КЗ выключателя, согласно изобретению;

фиг.2 - блок-схему предпочтительной системы обнаружения КЗ выключателя для использования в цепях постоянного тока, согласно изобретению;

фиг.3 - схематическое изображение предпочтительного варианта выполнения чувствительного элемента (детектора), согласно изобретению;

фиг.4А-В - электрические схемы первого и второго вариантов системы обнаружения КЗ выключателя для использования в цепях постоянного тока, причем фиг.4А изображает способ коаксиального соединения, а фиг.4В изображает способ трансформаторного соединения.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Система 20 (фиг.1) обнаружения КЗ выключателя служит для защиты электрической цепи 22 от перегрузок по току (чрезмерно высоких токов) и КЗ. Система 20 обнаружения КЗ выключателя соединена последовательно с защищаемой электрической цепью 22 посредством электрической линии 24.

Система 20 содержит линейный выключатель 26, который может быть восстанавливаемым выключателем или разовым плавким предохранителем. Линейный выключатель 26 обычно является закрытым элементом, допускающим прохождение через него электрического тока некоторой выбранной максимальной величины, при превышении которой происходит разрушение. В качестве линейного выключателя 26 используют обычный восстанавливаемый выключатель 26 или разовый плавкий предохранитель. Линейный выключатель 26 функционирует так, чтобы прерывать протекание электрического тока в электрической линии 24 при выбранных условиях. Одним из условий является появление чрезмерно высокого электрического тока в электрической линии 24. Другим условием является КЗ, иногда называемое искрением, которое разрывает или размыкает линейный выключатель.

Появление КЗ осуществляется детектором 28, который измеряет скорость изменения электрического тока I в электрической линии 24 в функции времени t или dI/dt. Выходной сигнал 30 детектора 28 поступает на элемент 32 выключателя, который вызывает размыкание выключателя 26 и прерывание прохождения электрического тока через выключатель 26, когда выходной сигнал 30 имеет скорость изменения протекания электрического тока dI/dt, большую чем допускаемое максимальное значение скорости изменения.

В этом случае линейный выключатель 26 чувствителен и к чрезмерным токам, и к чрезмерным скоростям изменения электрического тока во времени. Детектор 28 действует как фильтр нижних частот. Он реагирует на быстрые переходные процессы достаточной амплитуды, которые могут иметь такое маленькое значение нагрева, что стандартный элемент выключателя не может на них реагировать. На медленные изменения с низкой амплитудой детектор 28 не реагирует и их воспринимает линейный выключатель 26.

Детектор 28 передает электроэнергию с соответствующей формой волны на элемент 32 приведения в действие выключателя. Эта электроэнергия может быть больше, чем требуется для запуска элемента 32. Полное сопротивление 34, типа резистора, можно вводить в линию, по которой проходит выходной сигнал 30, чтобы оно действовало в качестве устройства управления чувствительностью, моментом запуска или коррекцией, потому что продольное сопротивление имеет тенденцию смещать характеристические изменения на входе элемента 32 возбуждения. Это необязательное полное сопротивление 34 на схемах фиг.2 и 4А-В опущено, но его можно добавлять в выходной сигнал 30, если требуется изменить чувствительность пусковой схемы.

Заявленный способ сильно отличается от альтернативного вида обнаружения КЗ, но альтернативный вид неприемлем в настоящем способе. Этот вид основан на том, что КЗ обычно сопровождается кратким выбросом тока в электрической линии. Однако краткий выброс тока может происходить при запуске двигателя. Система обнаружения КЗ выключателя согласно изобретению не может неверно истолковывать запуск двигателя или наличие КЗ, потому что она не может допускать ошибочное выключение сложной системы, типа электрической системы летательного аппарата, в критическое время. В настоящем изобретении исключаются ложные обнаружения и размыкания, которые нельзя допускать в летательном аппарате, космическом корабле и подобных системах.

Настоящий способ основан на наблюдении, что выброс тока, т.е. КЗ, отличается от выброса тока, связанного с более нормальными событиями в электрической системе. В частности, скачки тока, связанные с КЗ, имеют более высокую скорость увеличения электрического тока со временем, т.е. более быстрое нарастание на фронте выброса, по сравнению со скоростью увеличения электрического тока, например, при включении в сеть. Значение, которое является допустимым максимальным значением скорости изменения и используется элементом приведения в действие выключателя, выбирают для каждой защищаемой электрической цепи так, чтобы отличить нормальный режим.

В сложной системе, типа летательного аппарата, могут иметься сотни электрических систем, требующих защиты. Предложена система обнаружения КЗ выключателя для всех или по меньшей мере многих из предполагаемых электрических систем. Предпочтительная система обнаружения КЗ выключателя имеет малый вес, маленький размер и относительно малую стоимость. На фиг.2 изображен вариант, где в электрической линии 24 течет постоянный ток, а на фиг.4А-В изображен вариант осуществления для случая, когда в электрической линии 24 течет переменный ток (хотя его можно также использовать для постоянного тока).

Детектор (фиг.2 и фиг.4А) показан в виде датчика 40, который более подробно показан на фиг.3. Датчик 40 dI/dt сформирован вокруг электрической линии 24, которая включает проводник 42 и его изоляцию 44 и не требует отвода в электрическую линию 24. Экран 46 считывания, предпочтительно из оплетенных медных проволок, покрывает изоляцию 44. Один конец экрана 46 считывания заземлен, а с другого конца считывается выходной сигнал 30. Когда происходит изменение тока в проводнике 42, появляется соответствующий ток, создаваемый в экране 46 считывания посредством магнитной связи, которая зависит от скорости изменения протекания электрического тока в проводнике 42 во времени, dI/dt. На экране 46 считывания расположен слой изоляции 48 кабеля. Необязательный внешний кожух 50 из магнитопроницаемого материала покрывает изоляцию 48 кабеля и отделяется от нее промежуточным, воздушным зазором 52. Внешний кожух 50 физически защищает внутренние элементы датчика 40 dI/dt, a также служит для концентрации магнитного потока, создаваемого изменением тока в проводнике 42 до повышенной чувствительности в экране 46 считывания.

В идеальном случае, детектор работает как насыщаемая индуктивность. Более конкретно, статически рабочая точка расположена так, что рабочая проницаемость материала сердечника больше единицы. Изменение протекания электрического тока в цепи в обмотке обнаружения вызывает изменение магнитного потока сердечника. Поперек обмотки наводится противоположное напряжение, имеющее тенденцию к снижению изменения тока. По мере достижения насыщения сердечника изменение и скорость изменения магнитного потока уменьшаются, и наводимое напряжение сокращается, завершая импульс напряжения. Когда сердечник находится в состоянии насыщения (которое может быть в течение большей части любого рабочего цикла), скорость изменения потока в сердечнике оказывается минимальной и на несущей ток обмотке напряжение не создается. При снижении тока появляется напряжение полярности, противоположной первоначально созданному напряжению, пока снова не будет достигнуто состояние насыщения сердечника или скорость изменения тока станет незначительной. Каждое вхождение в состояние насыщения сердечника или выход их него создает и положительное, и отрицательное изменение напряжения. Если первоначальное установленное изменение потока является маленьким, то максимум напряжения срабатывания может не появиться.

Коаксиальный вариант (фиг.3) обеспечивает и емкостную, и магнитную связь. По мере увеличения магнитной проницаемости внешнего кожуха 50 емкостной вклад становится менее важным. То есть, детектор 28 может быть коаксиальным набором проводников со всеми их свойствами связи или, в случае внешнего кожуха 50 из магнитного материала, улучшается магнитная компонента связи. Коаксиальный детектор 28 можно аппроксимировать плоской конструкцией, которая имеет встроенный воздушный путь в цепи, образованный из пластин проницаемого или непроницаемого материала с проводниками между ними. Этот путь можно использовать для управления индуктивностью и/или для смещения поляризации любого магнитного материала благодаря протеканию постоянного тока. Плоская форма топологически не изменяется, если ее скручивать, изгибать или соединять внахлестку. Плоскую форму детектора 28 можно подгонять к очертанию или она может соответствовать очертанию поверхности контура кожуха выключателя либо некоторого другого устройства, в который она может быть включена.

Когда по какой-то причине происходит изменение тока в проводнике 42, в нем в качестве выходного сигнала 30 создается напряжение, пропорциональное отношению dI/dt. При нормальных условиях и нормальной работе защищаемой электрической цепи 22 значение dI/dt маленькое. В случае появления КЗ в защищаемой электрической цепи 22 значение dI/dt становится намного больше и превышает допустимую максимальную скорость изменения в системе 20 обнаружения выключателя.

В прототипе датчика 40 dI/dt, сконструированного авторами изобретения, наружный диаметр внешнего кожуха 50 составлял 0,187 дюйма и длина экрана 46 считывания между заземлением и отводом 30 выходного сигнала была равна приблизительно 8 дюймам. Внешний кожух 50 был намотан в виде плотной спирали и демонстрировал работоспособность при уменьшении до небольшого размера. Таким образом, датчик 40 dI/dt имеет маленький размер и малый вес.

В схеме постоянного тока (фиг.2) элемент 32 приведения в действие выключателя представляет собой полупроводниковый прибор 60, который имеет вход 62 на управляющий электрод (иногда также называемый "триггером"). Полупроводниковый прибор 60 функционирует как разомкнутый выключатель, который обычно поддерживает разомкнутую цепь между электрической линией 24 и заземлением и не оказывает никакого влияния на работу защищаемой электрической цепи 22 или линейного выключателя 26. В том случае, когда скорость изменения напряжения сигнала 30 на выходе детектора превышает допустимое максимальное значение, подаваемое на вход 62 управляющего электрода (который устанавливают посредством выбора полупроводникового прибора 60), полупроводниковый прибор 60 функционирует как замкнутый выключатель, закорачивающий электрическую линию 24 на заземление. Электрический ток в электрической линии 24 увеличивается в результате закорачивания на заземление, превышая максимальный допустимый ток линейного выключателя 26 так, что он размыкается и выключается, прерывая электрический ток в электрической линии 24.

Полупроводниковый прибор 60 предпочтительно является кремниевым управляемым тиристором (КУТ) или его электрическим эквивалентом. Такие кремниевые управляемые тиристоры разных размеров, характеристик проведения тока и напряжений приведения в действие для входа 62 управляющего электрода имеются в продаже. Кремниевый управляемый тиристор имеет характеристику замыкания электрической линии 24 на заземление, сохраняемого до тех пор, пока на вход 62 управляющего электрода будет подано требуемое напряжение. После прекращения подачи напряжения путь тока по электрической линии 24 на заземление через кремниевый управляемый тиристор закрывается, так что линейный выключатель 26 может восстанавливаться в исходное состояние (если применяется восстанавливаемое устройство), и работа защищаемой электрической цепи 22 может возобновиться, если КЗ больше не действует.

В системе обнаружения КЗ выключателя, используемой со схемой переменного тока, элемент 32 приведения в действие выключателя должен быть несколько изменен, чтобы учитывать то, что имеется электрический ток, проходящий в противоположных направлениях. Элемент 32 приведения в действие выключателя может быть основан на использовании полупроводникового прибора 60, выполненного в виде кремниевого управляемого тиристора.

Как показано на фиг.4А, в одном варианте используют два детектора 28а и 28b. Первый детектор 28а подает входной сигнал 62а управляющего электрода на полупроводниковый прибор 60а, которым предпочтительно является КУТ, как описано ранее. Второй детектор 28b обеспечивает входной сигнал 62b управляющего электрода на полупроводниковый прибор 60b, который также является КУТ. В этом случае, детектор 28 находится в обратном пути заземления полупроводникового прибора 60b, чтобы устранить любое воздействие межобмоточного напряжения. Такую же конфигурацию можно использовать в устройстве постоянного тока (фиг.2).

На фиг.4В представлена система обнаружения КЗ выключателя с трансформаторной связью, использующая детектор 28 в форме трехобмоточного трансформатора 70. Электрическое функционирование системы такое же, как описано ранее, за исключением того, что входные сигналы 62а и 62b управляющих электродов подаются с выходных обмоток трансформатора 70, входная обмотка которого снабжается напряжением из электрической линии 24.

Система обнаружения КЗ выключателя подходит для применения на летательных аппаратах. Система не требует отдельного источника электропитания, соленоидов, микропроцессора или других компонентов, которые могли бы использоваться для обнаружения КЗ. Альтернативные способы могут быть слишком чувствительными. В некоторых условиях они могут осуществлять излишние запуски выключателя, что является неприемлемым риском в летательном аппарате, где ошибочное выключение критической системы может привести к потере летательного аппарата.

Формула изобретения

1. Система обнаружения короткого замыкания выключателя, содержащая нормально замкнутый линейный выключатель, соединенный последовательно с электрической линией с защищенным элементом электрической цепи, протекание электрического тока в которой должно прерываться при появлении КЗ, детектор скорости изменения во времени протекания электрического тока в защищенном элементе электрической цепи, элемент приведения в действие выключателя, способный реагировать на сигнал детектора, подключенный между электрической линией и землей и функционирующий как замкнутый переключатель и замыкающий накоротко на землю выключатель нормально замкнутой линии, размыкая выключатель в случае, когда детектор обнаруживает скорость изменения тока во времени в защищенном элементе электрической цепи, превышающую допустимое максимальное значение изменения скорости.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что линейный выключатель является сбрасываемым выключателем.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что детектор содержит детектор магнитного потока в защищенном элементе электрической цепи.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что детектор содержит провод, соединенный последовательно с защищенным элементом электрической цепи, экран, покрывающий провод, измеритель напряжения на экране между двумя положениями, находящимися вдоль длины провода.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что детектор содержит трансформатор.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве элемента приведения в действие выключателя использован кремниевый управляемый тиристор (триодный тиристор), имеющий управляющий электрод, электрически связанный с выходом детектора, и предназначенный для закорачивания электрического тока в защищаемом элементе электрической цепи в случае, когда детектор обнаруживает, что скорость изменения тока во времени в защищаемом элементе электрической цепи превышает максимальное значение скорости изменения, и включения в действие линейного выключателя.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит второй элемент приведения в действие выключателя, способный реагировать на сигнал детектора и предназначенный для размыкания выключателя в случае, когда детектор обнаруживает скорость изменения тока в защищаемом элементе электрической цепи, превышающую допустимое максимальное значение скорости изменения.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что второй элемент приведения в действие выключателя содержит второй триодный тиристор.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит сопротивление, подключенное между детектором скорости и элементом приведения в действие выключателя.

10. Система обнаружения короткого замыкания выключателя, содержащая нормально замкнутый линейный выключатель, соединенный последовательно с защищаемым элементом электрической цепи, протекание электрического тока в котором должно прерываться при появлении КЗ, детектор скорости изменения во времени прохождения электрического тока в защищаемом элементе электрической цепи, содержащий детектор магнитного потока в защищаемом элементе электрической цепи, кремниевый управляемый тиристор (триодный тиристор), имеющий управляющий электрод, электрически связанный с выходом детектора и предназначенный для закорачивания электрического тока в защищаемом элементе электрической цепи в случае, когда выходные сигналы детектора показывают, что скорость изменения тока во времени в защищаемом элементе электрической цепи превышает максимальное допустимое значение скорости изменения, и включения в действие линейного выключателя, второй кремниевый управляемый тиристор (триодный тиристор), подключенный к противоположному полюсу кремниевого управляемого тиристора, способный реагировать на сигнал детектора и предназначенный для размыкания линейного выключателя в случае, когда детектор обнаруживает скорость изменения тока в защищенном элементе электрической цепи, превышающую допустимое максимальное значение скорости изменения.

11. Система по п.8, отличающаяся тем, что детектор содержит провод, соединенный последовательно с защищенным элементом электрической цепи, экран, покрывающий провод, измеритель напряжения на экране между двумя положениями, находящимися вдоль длины провода.

12. Система по п.8, отличающаяся тем, что детектор содержит трансформатор.

13. Система по п.8, отличающаяся тем, что содержит электрическую линию между линейным выключателем и защищаемой электрической системой, а кремниевый управляемый тиристор подсоединен между электрической линией и заземлением.

14. Система по п.8, отличающаяся тем, что линейный выключатель представляет собой сбрасываемый выключатель или одноразовый плавкий предохранитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в электрических сетях напряжением 3-6-10-35 кВ с изолированной нейтралью

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для распознавания однофазного дугового замыкания (ОДЗ) на землю в распределительных сетях с резонансно заземленной нейтралью

Изобретение относится к области высокочастотной связи по проводам линий электропередачи, используемой в энергетике для передачи сигналов диспетчерского управления, противоаварийной автоматики и релейной защиты энергетических объектов

Реле тока // 2231884
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электронных реле тока, реагирующих на приращение тока

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим сетям переменного тока, в которых могут возникать ненормированные напряжения и токи при нормальном режиме работы системы электроснабжения или в результате аварии, и используется для защитного отключения потребителя при отклонении напряжения и тока сверх установленных значений

Изобретение относится к релейной технике и предназначено для предотвращения аварийного снижения частоты в энергосистеме и ее восстановления до заданного уровня путем автоматического отключения части потребителей при возникновении дефицита активной мощности и для автоматического включения отключенных потребителей после ликвидации аварийного дефицита мощности

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматики для защиты цепей от перегрузок и коротких замыканий

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах автоматики для защиты цепей от перегрузок и коротких замыканий

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах защиты электротехнических аппаратов и установок в трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты трехфазного электродвигателя от работы при асимметричном режиме и при пониженном напряжении сети

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для обеспечения надежного и бесперебойного электроснабжения потребителей от воздействия разрядов молнии

Изобретение относится к устройствам подачи сигналов тревоги и может быть использовано в интегрированных системах безопасности

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано как защита специальных объектов военного и гражданского назначения, таких как пункты управления, ракетные установки, станции и распределительные устройства для питания особо ответственных потребителей

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к релейной защите и предназначено для применения в составе устройств релейной защиты, в которых в качестве входных воздействующих величин используются напряжения, в том числе напряжение нулевой последовательности, либо в качестве самостоятельного устройства, контролирующего исправность вторичных цепей трансформатора напряжения, соединенных в звезду и по схеме разомкнутого треугольника

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в блоках питания радиоэлектронной аппаратуры, комплексируемых модулями с разными по величине или роду тока выходными напряжениями

Изобретение относится к электротехнике , в частности к коммутирующим устройствам для трансформаторов Цепь изобретения - снижение затрат электроэнергии на собственные нужды и повышение надежности устройства Устройство содержит аптомзти еский выключатель 1 с контактной системой 2, через которую трансСеть &Д vff vЈ форматор 3 подключен к питающей сети, с размыкающим блок-контактом 4 и с электромагнитным приводом 5, имеющим выводы 6 EI 7 для подключения питания и управляющие выводы 8 и 9 Кнопки 17 и 18 вместе с соединенным с ними блок-контактом входят в состав упраляющего устройства 19 электромагнитным приводом 5 и это устройство подключено к выводам 7-9 привода 5

Изобретение относится к области электротехники, в частности к линиям электропередачи (ЛЭП)

Изобретение относится к системам обнаружения короткого замыкания выключателя, в ответ на образование электрической дуги в защищаемой электрической цепи

Наверх