Выключатель переменного тока

 

Изобретение относится к области низковольтной аппаратуры, в частности к выключателям переменного тока , выполняющим функции аварийного отключения потребителей, и к выключателям , выполняющим функции оперативного включения И отключения потребителей . Цель изобретения - расширение области применения. Существо предложения заключается в том, что реактор 2, включенный последовательно с главным ключом 1 переменного тока в силовой цепи, во время протекания тока КЗ по зтой цепи шунтируется дополнительным ключом 17 переменного тока. В результате этого ток КЗ всегда принимает нулевое значение и тиристоры 4,5 главного ключа 1 пе-г ременного тока всегда коммутируются. 2 ил, зг с € (Л 13 to ю со {ai gyvff/ 4J3

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3838066/24-07 (22) 09.01.,85 (46) 15.12.86. Бюл, ¹ 46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения (72) К.К.Намитоков, Г.В.Могилевский и В.Г.Бенсман (53) 62).316.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 413623, кл. Н 03 К 17/56 1974.

Поскробко А.А. и др. Бесконтактные коммутирующие и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе, М.. Энергия, 1978, с. 73.

„„SU„„1277234 А 1 (д) 4 Н 01 Н 9/30 Н 03 К 17/56 (54) ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к области низковольтной аппаратуры, в частности к выключателям переменного тока, выполняющим функции аварийного отключения потребителей, и к выключателям, выполняющим функции оперативного включения и отключения потребителей. Цель изобретения — расширение области применения. Существо предложения заключается в том, что реактор 2, включенный последовательно с главным ключом .1 переменного тока в силовой цепи, во время протекания тока КЗ по этой цепи шунтируется дополнительным ключом 17 переменного тока. В результате этого ток

КЗ всегда принимает нулевое значение и тиристоры 4,5 главного ключа 1 пе-. ременного тока всегда коммутируются.

2 ил.

3Z литель 23, выходы которого соединены с цепями управления тиристоров 18 и

19 ° Один из входов блока 20 управления (вход логической схемы И 21) соединен с вторым выходом блока 14 защиты, выход логической схемы 21 соединен с входом элемента 22 памяти, а выход последнего соединен с входом усилителя 23. В состав вы10 ключателя входит блок 24 контроля скорости изменения тока, который содержит трансформатор 25 напряже— ния,,первичная обмотка которого через ограничительный резистор 26 подключена параллельно токоограничивающему реактору 2, а вторичная обмотKB — через выпрямительный мост 27 к измерительному резистору 28.

Нуль-орган 29 состоит из порбгового элемента 30 и инвертора (логической схемы Н! .) 31, причем вход нуль-органа 29 (вход порогового элемента 30) соединен с выходом блока 24 контроля скорости изменения

25 тока (с измерительным резистором 28) выход порогового элемента 30 соединен с входом инвертора 31 а выход нуль-органа 29 (вход инвертора 31) с вторым входом блока 20 управления.

Зажимы 32 и 33 выключателя служат для подключения силовой цепи. Блок 34 питания обеспечивает соответствующими напряжениями все элементы схемы управления выключателем.

На фиг.2 приняты следующие обозначения . i -ток в главной цепи выключателя, U — напряжение на выходе блока 24 контроля скорости изменения тока (напряжение на измерительном резисторе 28), U> — напряжение на

40 выходе блока 14 защиты, U — напряжение на выходе нуль-органа 29, U напряжение на выходе блока 9 управления, U — напряжение на выходе блока 20 управления, 45

Выключатель переменного тока работает следующим образом.

Предварительно включается блок

34 питания. При отсутствии сигнала на зажиме 13 управления отсутствует сигнал на выходе логической схемы

И 11 так как на ее входе, связанном с зажимом 13 управления, сигнал отсутствуетт, следовательно, от сутствует сигнал на входе и, соответственно, на выходе усилителя 12. Блок 9 управления не подает управляющие сигналы на тиристоры 4 и 5 тиристорного коммутатора 1, тиристоры 4 и 5

1 l 277234 2

Изобретение относится к низко- . вольтным электрическим аппаратам, в частности к выключателям переменного тока, выполняющим функции аварийного отключения потребителей, а также, оперативного включения и отключения потребителей.

Целью изобретения является расширение области применения.

На фиг.l представлена схема выключаталя переменного тока, на фиг,2 диаграммы тока в главной цепи выключателя и напряжений на элементах схемы В

Выключатель переменного тока фиг. 1 содержит первый тиристорный коммутатор !, последовательно с которым включены реактор 2и датчик 3 тока. Первый тиристорный коммутатор 1 содержит два,встречно-параллельно включенных тиристора 4 и 5, а датчик

3 тока состоит из трансформатора 6 тока, вторичная обмотка которого через выпрямительный мост 7 подключена к измерительному резистору 8.

Кроме того, выключатель переменного тока содержит блок 9 управления первым тиристорныы коммутатором

1. Блок 9 управления содержит инвертор 10 (логическая схема НЕ), выход которого соединен с входом логической схемы И (на два входа) 11, выход. логической схемы И 1 соединен с входом усилителя 12, выходы которого соединены с цепями управления тиристоров 4 и 5, второй вход логической схемы И 11 соединен с зажимом

13 управления, на который поступает сигнал управления выключателем, Выключатель переменного тока содержит также блок 14 защиты, состоящий из порогового элемента. 15 и элемента 16 памяти, причем вход блока 14 защиты (вход порогового элемента 15) соединен с выходом датчика 3 тока (с измерительным резистором 8), выход порогового элемента

l5 соединен с входом элемента. 16 памяти, выход которого соединен с входом блока 9 управления (входом инвертора 10) .

Выключатель переменного тока снабжен вторым тиристорным коммутатором

17, содержащим встречно-параллельно включенные тиристоры 18 и 19, и блоком 20 управления вторым тиристорным коммут ат ором 1 7, Блок 20 упр авл ения содержит логическую схему И (на два входа) 21, элемент 22 памяти и усит

127

25 з отключены, и выключатель находится в отключенном состоянии, Для включения выключателя на зажим 13 управления подается сигнал, который поступает на вход логической схемы И 11, на второй вход которой поступает сигнал с выхода инвертора

10 (сигнал на выходе инвертора 10 имеет место, так как на его вход не поступает в нормальном режиме сигнал с блока 14 защиты). На выходе логической схемы И 11 появляется сигнал, который поступает на вход усилителя

12, с выходов последнего сигналы управления поступают на управляющие электроды т-ристоров 4 и 5 тиристорного коммутатора 1, чем обеспечивается включенное состояние тиристоров 4 и 5 и выключателя в целом.

Во включенном состоянии выключателя по его главной цепи первый тиристорный коммутатор l — реактор

2 — датчик 3 тока протекает переменный ток нагрузки. Указанный ток в датчике 3 тока трансформируется трансформатором 6 тока и через выпрямительный мост 7 поступает на измерительный резистор 8, В нормальном режиме падение напряжения на измерительном резисторе 8 ниже порога срабатывания порогового эле.мента 15, и срабатывания его не происходит, а значит, не срабатывает и блок 14 защиты. Падение напряжения от тока нагрузки на реакторе 2 практически равно ЭДС самоиндукции реактора, т.е, пропорционально скорости изменения тока нагрузки, Указанное падение напряжения поступает на первичную обмотку трансформатора

25 напряжения и блока 24 контроля, 40 с вторичной обмотки трансформатора

25 напряжения напряжение через выпрямительный мост 27 поступает на измерительный резистор 28, таким образом, напряжение на измерительном резисторе 28, т, е, напряжение на выходе блока 24 контроля, пропорционально модулю скорости изменения тока в главной цепи фиг.2 диаграмма для U, С выхода блока 24 контрля напряжение поступает на вход нуль-органа 29. Так как пороговоеналряжение порогового элемента 30 достаточно мало (U на диаграмме U

h фиг.2), то пороговый элемент 30 находится во включенном состоянии в течение почти всего полупериода, а выходит из включенного состояния тог7234 да, когда сигнал на его входе досгаточно мал, т.е. скорость изменения тока нагрузки близка к нулю. Поскольку выход порогового элемента 30 соединен с входом инвертора 31, на выходе инвертора 3! напряжение появляется тогда, когда пороговый элемент

30 отключен, следовательно, напряжение на выходе нуль-органа 29 имеет место только при скорости изменения тока нагрузки близкой к нулю (фиг.2 диаграмма для U на интервале от 0 ь до С,) . .Напряжение с выхода нуль-органа 29 поступает на вход блока 20 управления, однако на втором входе этого блока сигнал в нормальном режиме отсутствует, и, соедовательно, блок 20 управления не включается.

Для оперативного отключения выключателя снимается сигнал управления с зажима 13 управления, выключаются логическая схема И !1 и усилитель 12, снимаются сигналы управления с тиристоров 4 и 5, и при переходе тока нагрузки через ноль отключается тот из тиристоров, который находился во включенном состоянии.

Цепь тока нагрузки раэрывается— выключатель переходит в отключенное состояние.

Если при включенном выключателе происходит К3 в главной цепи, ток начинает возрастать и напряжение на измерительном резисторе 8 датчика тока 3 достигает порога срабатывания порогового элемента 15. Укаэанный порог срабатывания соответствует току уставки защиты (см. фиг.2, момент начала К3, С вЂ” момент достижения током в главной цепи значения тока уставки I Пороговый элемент

15 срабатывает, а на выходе его появляется сигнал, который поступает на вход элемента 16 памяти, приводит к срабатыванию последнего и возникновению сигналов на его выходах, т.е. срабатывает блок 14 защиты в целом (фиг,2, диаграммы для U ).

Сигнал с одного из выходов блока 14 защиты поступает на вход блока 9 управления, т. е. на вход инвертора

10. С выхода инвертора IO снимается . сигнал, соответственно снимается сигнал с одного из входов логической схемы И I последняя отключаетс.я и снимает напряжение с входа усилителя

12, который, в свою очередь, снимает напряжение управления с тиристаров

4 и 5 (фиг.2, диаграмма для U ). Тот

5 127 иэ тиристоров, который находился в проводящем состоянии, продолжает пронодить ток. Когда ТКЗ достигает максимального значения, скорость его изменения становится близка к нулю и на выходе нуль-органа 29 появляется сигнал (момент времени t на фиг.2) . Упомянутый сигнал поступает на вход блока 20 управления вторым тиристорным коммутатором 17, т ° е. на вход логической схемы И 21, на нторой вход которой поступает сигнал с блока 14 защиты. Логическая схема

И 21 срабатывает и своим выходным сигналом включает элемент 22 памяти, крторый, в свою очередь, нключает усилитель 23, выходные напряжения последнего, представляющие собой выходные напряжения блока 20 управления, поступают на цепи управления тиристорон 18 и 19 второго тиристорного коммутатора 17 (выходное напряжение блока 20 управления, диаграмма для 11„, на фиг ° 2), Тиристор 18 (или 19) включается и шунтирует реактор 2, характер тока в гланной цепи меняется (фиг.2, диаграмма для штриховой линией показан ТКЗ при отсутствии второго тиристорного коммутатора),. Ток н главной цепи достигает нулевого значения в момент времени t и н этот момент отключается тот из тиристоров (4 или 5) первого тиристорного коммутатора 1, который находился во включенном состоянии (штрих-пунктирной линией на фиг.2 показан ТКЗ, который был бы н цепи, если бы не произошло отключение первого тиристорного коммутатора,11.

Процесс отключения аварийного тока на этом заканчивается.

Для возврата схемы н исходное состояние готовности и включению выключателя достаточно отключить и вновь включить блок 34 питания, при этой операции элементы памяти 16 и

22 блока 14 защиты и блока 20 управления восстанавливают исходное состояние и снимаются сигналы с выходов упомянутых блоков.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает расширение области применения вследствие того, что дополнительно введенные элементы производят шунтирование токоограничивающего реактора в интервале коммутации, чем изменяется соотношение принужденной и свободной сос7234 б тавляющих ТКЗ и обеспечивается изменение знака ТКЗ уже и течение первого полупериода после шунтирования токоограничивающего реактора, а это, в свою очередь, гарантирует отключение тиристорного коммутатора с естественной коммутацией.

Так, при 9=0 максимальное значение ТКЗ достигается при

П

1 LLl при этом (t)=2

Е х

К

Если при этом происходит включение второго тиристорного коммутато15 ра, то параметры контура КЗ изменяются. Для этапа, который начинается с момента шунтирования реактора

t = t,+1 е=Е sided(t + )= -Е зЫсд м 1 M

2р Принужденная составляющая на этом этапе

Е

sin(U< — -) х 2

К где х — индуктивное сопротинление

25 контура КЗ после шунтирования реактора, а свободная составляющая ТКЗ на этом этапе, с учетом того, что 1. („ ) начальное значение ТКЗ для рассматриваемого этапа. ь (С,) — i (О), 2 1

i =Е (-- — --, ) сб м

К К

Из полученного соотношения следует, что величина свободной составляющей ТКЗ определяееся соотношением

I х, х и х . Например, если х = -, то к к к 2

4О свободная составляющая ТКЗ в этом случае полностью исключена.

Пренебрегая, как и ранее, затуханием свободной составляющей, получим, что ТКЗ на этом этапе опреде45 ля ется по BbIP яжению

l к = и + сВ

Е . 1(2 1 з п(3 — -)+Е (-- — †) х. 2 мх х к к к

E 2х

i„ = -ш (cosu31.+(†> — 1))

50 хк хк

2х 2хк

Так как х ах, то — к)2, а (— хк

1) <1, следовательно, при изменении ь от О до Ч 1 неизбежно имеет место изменение знака ТК3, т.е. переход через нулевое значение уже в первой половине периода после шунтирования токоограничивающего реактора, что

1277234 обеспечивает отключение тиристорного коммутатора с естественной коммутацией.

Формула изобретения фиг 2

Составитель Г Корсаков

Редактор Л. Веселовская Техред Л. Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 6689/49 Тираж 643

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное, Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная., 4

Выключатель переменного тока, содержащий первый тиристорный коммутатор, реактор, датчик тока, блок защиты и блок управления первым тиристорным коммутатором, выход которого подключен к управляющему входу тиристорного коммутатора, первый вход блока управления первым тиристорным коммутатором соединен с управляющим входом выключателя переменного тока, второй вход указанного блока управления соединен с первым выходом блока защиты, вход блока защиты подключен к выходу датчика тока, первый вход которого соединен с первым выходом выключателя переменного тока, а второй его вход подключен к первому выводу реактора, второй вывод реактора соединен с первым выходом укаэанного первого тиристорного крммутатора, второй выход которого подключен к второму выходу выключателя переменного тока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, в него введены второй тиристорный коммутатор, блок управления вторым тиристорным коммутатором, блок контро1О ля скорости изменения тока и нульорган, причем первый и второй выходы второго тиристорного коммутатора соответственно подключены к первому и второму выводам реактора, первый

15 вход блока управления вторым тиристорным коммутатором подключен к выходу нуль-органа, второй вход блока управления вторым тиристорным коммутатором соединен с вторым выходом

20 блока зашиты, вход нуль-органа подключен к выходу блока контроля скорости изменения тока, первый и второй входы которого соответственно соединены с первым и вторым вьюода-.

25 ми реактора.