Вакуумный выключатель переменного тока

 

1. ВАКУУМНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий основную вакуумную камеру с индукционнодинамическим приводом размыкания контактов, две вспомогательные вакуумные камеры с индукционно-динамическими приводами замьшання и размыкания контактов, предварительно заряжаемый гасящий конденсатор, предварительно заряжаемьй коммутирующий конденсатор и два тиристора, причемкатушка индукционно-динамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры через первый тиристор подключена параллельно предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору, о тличающийс я тем, что, с целью повышения коммутационной способности, быстродействия и надежности, выключатель снабжен токоограничивающим резистором, дросселем насьщения, катушкой индуктивности , вторым предварительно заряжаемым коммутирующим конденсатором , двумя датчиками максимального тока, блоком временной задержки и двумя блоками усиления и формирования импульсов управления тиристорами , причем первая вспомогательная вакуумная камера,предварительно заряжаемый гасящий конденсатор, катушка индуктивности и вторая дополнительная вакуумная камера соединены последовательно, указанная последовательная цепь включена параллельно основной вакуумной камере, токоограничивающий резистор и дроссель насьш ения соединены последовательно и шунтируют последовательно соеди ненные первую вспомогательную вакуумную камеру, предварительно заряженный гасяш 1й конденсатор и ка- § тушку индуктивности, катушка индукци онно-динамического привода размыкания основной вакуумной камеры вклю ,чена параллельно катушке индукционно динамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры , в контур, содержащий параллельно соединенные указанные катушки, первый тиристор и первый предвари ,тельно, заряжаемый коммутируищий конденсатор , включен первый датчик максимального тока, катушка индукщйоннодинамического привода размыкания второй вспомогательной вакуумной камеры через второй тиристор подключена параллельно второму предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору , управляющий электрод первого тиристора через первый блок усиления и формирования импульсов управления соединен с выходом второго датчика максимального тока, включенного в цепь основной вакуумной камеры, управляю1ций электрод второго тиристора через второй блок

COOS СОВЕТСНИХ

60UWI

РЕСПУБЛИН

Н 01 H 9/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3591554/24-07 (22) 20.05.83 (46) 30. 12.84. Бюл. У 48 (72) Л.Я. Патрикеев, И.А. Бохно, С.И. Краев, В.В. Комогоров и В.Г. Гагаринов (71) Севастопольский приборостроительный институт (53) 621.316.542(088.8) (56) 1. ПатентСША Ф 3548256, кл. Н 01 Н 9/30, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 773762, кл. Н 01 Н 9/30, 1970. (54)(57) 1. ВАКУУМНЫИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащий основную вакуумную камеру с индукционнодинамическим приводом размыкания контактов, две вспомогательные вакуумные камеры с индукционно-динамическими приводами замыкания и размы-. кания контактов., предварительно заряжаемый гасящий конденсатор, предварительно заряжаемый коммутирующий конденсатор и два тиристора, причем. катушка индукционно-динамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры через первый тиристор подключена параллельно предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения коммутационной способности, быстродействия и надежности, выключатель снабжен токоограничивающим резистором, дросселем насыщения, катушкой индуктивности, вторым предварительно заряжаемым коммутирующим конденсатором, двумя датчиками максимального тока, блоком временной задержки: и двумя блоками усиления и формирова.,Я0„„1132 1 А ния импульсов управления тиристорами, причем первая вспомогательная вакуумная камера, предварительно заряжаемый гасящий конденсатор, катушка индуктивности и вторая дополнительная вакуумная камера соединены последовательно, указанная последовательная цепь включена параллельно основной вакуумной камере, токо-. ограничивающий резистор и дроссель насыщения соединены последовательно и шунтируют последовательно соединенные первую вспомогательную вакуумную камеру, предварительно заряженный гасящий конденсатор и катушку индуктивности, катушка индукционно-динамического привода размыкания основной вакуумной камеры вклю,чена параллельно катушке индукционнодинамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры, в контур, содержащий параллельно соединенные укаэанные катушки, первый тиристор и первый предварительно. заряжаемый коммутирующий конденсатор, включен первый датчик максимального тока, катушка индукционнодинамического привода размыкания второй вспомогательной вакуумной камеры через второй тиристор подключена параллельно второму предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору, управляющий электрод первого тиристора через первый блок усиления и формирования импульсов управления соединен с выходом второго датчика максимального тока, включенного в цепь основной вакуумной камеры, управляющий электрод второго тиристора через второй блок

1 усиления и формирования импульсов управления соединен с выходом блока временной задержки, вход которого подключен к выходу первого датчика максимального тока.

2. Выключатель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что в него вве132312 дены зарядный резистор и диод причем зарядный резистор и диод соединены последовательно и включены между точкой соединения первой вспомогательной вакуумной камеры и гасящего конденсатора и заземляющим выводом выключателя.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к аппаратам переменного тока с вакуумными камерами.

Известны выключатели такого рода, содержащие основную и вспомогательную камеры, предварительно заряженный гасящий конденсатор и катушку индуктивности в контуре, шунтирующем контакты L 17 .

Недостатком такого выключателя является высокий уровень перенапряжения гасящей емкости в момент отключения сильноточных индуктивных цепей.

Такой выключатель может использоваться только для отключения цепи постоянного тока.

Известно также устройство для бездуговой коммутации цепей переменного тока, содержащее основную вакуумную камеру с индукционно-динамическим приводом размыкания контактов и две вспомогательные вакуумные камеры с индукционно-динамическим приводом замыкания и размыкания контактов, гасящий конденсатор с предварительным зарядом и тиристоры в отдельной . цепи с коммутирующей емкостьюCZ).

Недостатком этого устройства является низкая коммутационная способ-

30 ность в условиях высоковольтных цепях с индуктивной нагрузкой ввиду включения катушек индукционно-динамического привода и тиристоров в цепь гасящего конденсатора, недостаточное быстродействие при размы- З5 кании цепи тока основной вакуумной камерой только после замыкания контактов вспомогательной вакуумной камеры в шунтирующей цепи, а также низкая надежность вследствие возмож-.

40 ности повторного загорания дуги при размыкании контактов основной вакуумной камеры при переходе в них тока через нуль в случае резкого изменения тока в цепи нагрузки

Целью изобретения является повышение коммутационной способности, быстродействия и надежности выключателя.

Указанная цель достигается тем, что в вакуумный выключатель переменного тока, содержащий основную вакуумную камеру с индукционно-динамическим приводом размыкания контактов,две вспомогательные вакуумные камеры с индукционно-динамическими приводами замыкания и размыкания контактов, предварительно заряжаемый гасящий конденсатор, предварительно заряжаемый коммутирующий конденсатор и два тиристора, причем катушка индукционнодинамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры через первый тиристор подключена параллельно предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору, введены токоограничивающий резистор; дроссель насыщения, катушка индуктивности, второй предварительно заряжаемый коммутирующий конденсатор, два датчика максимального тока, блок временной задержки и два блока усиления и формирования импульсов управления тиристорами,причем первая вспомогательная вакуумная камера, предварительно заряжаемый конденсатор, катушка индуктивности и вторая дополнительная вакуумная камера соединены последовательно, указанная последовательная цепь включена параллельно основной вакуумной камере, токоограничивающий резистор и дроссель насыщения .соединены последовательно и шунтируют последовательно соединенные первую вспомогательную вакуумную

3 11323 камеру, предварит ел ьно заряжаемый гасящий конденсатор и катушку индуктивности, катушка индукционно-динамического привода размыкания основной вакуумной камеры включена параллельно катушке индукционно-динамического привода замыкания первой вспомогательной вакуумной камеры, в контур, содержащий параллельно соединенные указанные катушки, первый10 тиристор и первый предварительно заряжаемый коммутирующий конденсатор, включен первый датчик максимального тока, катушка индукционно-динамического привода раэмыкания второй 15 вспомогательной вакуумной камеры через второй тиристор подключена параллельно второму предварительно заряжаемому коммутирующему конденсатору, управляющий электрод первого тиристо-20 ра через первый блок усиления и формирования импульсов управления соединен с выходом второго датчика максимального тока, включенного в цепь основной вакуумной камеры, управляющий 25 электрод второго тиристора через второй блок усиления и формирования импульсов управления соединен с выходом блока временной задержки, вход которого подключен к выходу пер-З0 вого датчика максимального тока.

Кроме того. в устройство введены . зарядный резистор и диод, причем зарядный резистор и диод соединены последовательно и включены между точкой

35 соединения первой вспомогательной вакуумной камеры и гасящего конденсатора и заземляющим выводом выключателя.

На чертеже изображена принципиаль-30 ная схема выключателя.

Выключатель содержит основную вакуумную камеру 1, к которой подключен шунтирующий контур, состоящий из контактов первой вспомогательной 45 камеры 2, предварительно заряженного конденсатора 3, катушки 4 индуктивности и контактов второй вспомогательной вакуумной камеры 5. К контактам основной вакуумной камеры 1 через 50 контакты второй вспомогательной вакуумной камеры 5 подключена также цепь, состоящая из дросселя 6 насыщения и токоограничивающего резистора 7. Катушка индукционно-динамичес- 55 кого привода размыкания основной вакуумной камеры 8 и замыкания контактов первой вспомогательной вакуум12 4

1 ной камеры 9 включены параллельно или последовательно в отдельном контуре с коммутирующим конденсатором

10 с предварительным зарядом через тиристор 11 и датчик 12 максимального тока. Катушка индукционно-динамического привода размыкания второй вспомогательной вакуумной камеры 1.3 включена через тиристор 14 в контур

1 с отдельной коммутационной емкостью 15, причем катоды обоих тиристоров присоединены к минусовым выводам предварительно заряженных коммутирующих конденсаторов 10 и 15. Управляющий электрод тиристора 11 подключен к выходу датчика максимального тока

16 через блок 17 усиления и формирования импульса на отключение выключателя. Управляющий электрод тиристора 14 подключен к выходу датчика максимального тока через блок временной задержки 18 и блок 19 усиления и формирования импульса управления размыкания контактов второй вспомогательной вакуумной камеры 5.

Для осуществления предварительного заряда к минусу гасящего конденсатора подключена цепочка, состоящая иэ диода 20 и резистора 21, которая вторым концом подключена к заземляющему выводу..

Выключатель работает следующим образом.

При отключении выключателя в автоматическом режиме срабатывает дат-. чик максимального тока от заданной уставки по току, импульс которого усиливается блоком 17 и подается на управляющий электрод тиристора 11.

При отпирании тиристора 11 предварительно заряженный конденсатор 10 разряжается на катушку 8 и 9 индукционно-динамического привода размыкания контактов основной вакуумной камеры 1 и замыкания контактов первой вспомогательной вакуумной камеры 2.

После замыкания контактов первой вспомогательной вакуумной камеры предварительно заряженный гасящий конденсатор 3 разряжается в колебательном контуре, образованном в цепи через катушку индуктивности 4, замкнутый контакт второй вспомогательной вакуумной камеры 5 и размыкающееся с кратковременной дугой контакты основной вакуумной камеры 1, которая гаснет под воздействием энергии встречного разряда гасящего конденса1132312 тора. Если направление тока отключения и тока разряда гасящего конденсатора совпадают, то гашение дуги происходит после перезаряда гасящего конденсатора 3 с частотой собствен- 5 ных колебаний в гасящем контуре вьппе частоты сети переменного тока. После гашения дуги, между контактами основной вакуумной камеры ток протекает в шунтирующую цепь с гасящим конденсатором 3, дросселем 6 насыщения и токоограничивающим резистором

7, причем дроссель 6 насыщения предотвращает разряд гасящего конденсатора в контуре позиции(3-4-7-6-2)после замыкания контактов первой вспомогательной вакуумной камеры 2. При срабатывании датчика 12 максимального тока в цени катушек 8 и 9, который выдает импульс на вход блока 18 20 временной задержки, рассчитанной на время, достаточное для перетекания тока из контактов основной вакуумной камеры в шунтирующую цепь и полного тока ограничения. Из блока 18 Zs импульс подается на вход блока 19 формирования и усиления, затем на управляющий электрод тиристора 14, при отпирании которого срабатывает катушка индукционно-динамического gp привода 13 при разряде коммутирующего конденсатора 15, при этом размыкаются контакты второй вспомогательной вакуумной камеры 5. Процесс выключения заканчивается при подходе тока через контакты вспомогательной вакуумной камеры 5 к нулю.

Размыкание контактов второй вспомогательной вакуумной камеры 5 вблиР зи нуля тока обеспечивается схемой 40 автоматики управления, включающей элементы: датчик 12 максимального тока, блок 18 временной задержки, блока 19 формирования и усиления импульсов управления тиристором 14, а также индукционно-динамического привода с катушкой 15, которая осуществляет размыкание второй вспомогатель ной вакуумной камеры 5.

Выключатель предназначен как для работы в автоматичеком режиме с целью защиты цепи от воздействия токов короткого замыкания, так и для оперативного отключения нагрузок с частыми коммутациями, в частности он будет использован в сетях 6-10 кВ для электроснабжения сталеплавильных печей. Кроме того, выключатель может быть использован для защиты полупроводниковых подстанций от ненормальных режимов в подземных сетях шахтной электровозной откатки. Высокая коммутационная способность и быстродействие обеспечиваются наличием в цепи шунтирующего контура токоограничивающего резистора и независимо от сетевого напряжения индукционно-динамического привода замыкания и размыкания вакуумных камер.

Выключатель обеспечивает снижение уровня коммутационных перенапряжений на гаСящей емкости ввиду шунтирования ее в момент коммутации токоограничивающим резистором и окончательного отключения второй вспомогатель ной вакуумной камерой переменного тока, ограниченного этим резистором при размыкании контактов вблизи нуля отключаемого сетевого тока.

Кроме того, выключатель реагирует на определенный уровень уставки тока срабатывания и, тем самым, обеспечивает устойчивое соотношение временных параметров при коммутации, реагируя мгновенно на отключение при наличии аварийного тока, исключая время выдержки начала размыкания контактов основной вакуумной камеры, его перехода вблизи тока нуля, как этого требуют условия синхронной коммутации. Выключатель обладает повышенной надежностью ввиду отсутствия тиристоров в качестве ключевых элементов в силовой высоковольтной цепи. Применение выключателя в электроустановке с частыми коммутациями больших токов и коротким замыканием позволит повысить эффективность технологических процессов и увеличить срок службы силовых схем электрооборудования.

1132312

Составитель А. Каретников

Техред С.Йовжий Корректор,А. Тяско

Редактор М. Недолуженко

Тираж 682

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Заказ 10116

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4