Устройство для включения выключателя

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное, например для питания электромагнитов включения высоковольтных выключателей от сети переменного тока. Целью изоб-. ретения является повышение надежности в работе устройства. К выводам 1 и 2 устройства подключают соответственно положительный и отрицательный полюсы трехфазного выпрямителя. К выводам 3 и 4 - соответственно фаза и нейтраль трехфазной питающей сети. К вы- § водам 5 и 6 подключают обмотку и контакты управления электромагнита вклю- ГЛ чения привода выключателя. При вклю 6

СОКИ COBETCHHX

°

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 01 Н 33/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3951310/24-07 (22) 05. 09. 85 (46) 23.02. 87. Бюл. Ф 7 (71) Всесоюзный институт по комплексной электрификации промышленных объектов "Тяжпромэлектропроект" им. Ф.Б.Якубовского (72) Ю.А.Бродский, Е.П.Королев, С.М.Куцовский и Э.М.Либерзон (53) 621.318.5-5(088.8) (56) Либерзон Э.М. Устройство для пи:тания электромагнитов включения масляных выключателей.- Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок.—

M. Энергия, 1980, Ф 1, с. 35.

Авторское свидетельство СССР

Ó 1164802, кл. Н 01 Н 47/00, Н 01 Н 33/44, 1984..SU,» 1292061 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное, например для питания электромагнитов включения высоковольтных выключателей от сети переменного тока. Целью изобретения является повышение надежности в работе устройства. К выводам 1 и 2 устройства подключают соответственно положительный и отрицательный полюсы трехфазного выпрямителя. К выводам

3 и 4 — соответственно фаза и нейтраль трехфазной питающей сети. К вы- ф водам 5 и 6 подключают обмотку и контакты управления электромагнита включения привода выключателя. При вклю- Св

1292061 чении выключателем сети на короткое замыкание происходит снижение напряжения на выводах t и 2. Соответственно снижается напряжение на последовательных цепях, включающих резисторы 59, 62 и 60, 61. При этом начинается разряд конденсатора 17 через обмотку промежуточного реле 32. Реле срабатывает и своим контактом 33 включает тиристор 9. Предварительно заряженный конденсатор 13, разряжаясь через тиристоры 9 и 8, закрывает последний. В момент закрытия тиристора

8 происходит подключение катушки индуктивности ii к электромагниту включения. Т.е. для включения выключателя в указанном режиме используется энергия, накопленная в индуктивности. В

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное, например для питания электромагнитов включения высоковольтНых выключателей от сети переменного тока.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства.

На чертеже приведено предлагаемое устройство.

Устройство содержит выводы 1 и 2 для подключения соответственно к положительному и отрицательному полюсам трехфазного выпрямителя, вывод 3 для подключения к фазе сети, вывод 4 для подключения к нейтрали сети, выводы 5 и 6 для подключения обмотки и контактов управления электромагнита включения привода выключателя, датчик 7 тока, первый 8, второй 9 и третий 10 тиристоры, первую 11 и вторую

12 катушки индуктивности, пять конденсаторов 13-17, первое 18 и второе

19 реле времени, первый 20 и второй

21 размыкающие и замыкающий 22 контакты первого реле времени, первый

23 и второй 24 размыкающие и замыкающий 25 контакты второго реле времени, сигнальное реле 26, переключатель

27 режимов, кнопку 28 опробования и кнопку 29 контроля, объединенные в одну кнопку с тремя замыкающими кон5 !

О

30 нормальном режиме при включении электромагнита получает энергию из сети.

Разряд катушки индуктивности в этом случае происходит после включения выключателя через тиристор 10. Тирис— ,тор 9 открывается при замыкании контакта 33 после окончания процесса включения. Отличие от включения на короткое замыкание заключается в том, что условия для разряда конденсатора 17 создаются искусственно шунтированием резистора 59 контактами 21 и 24 первого 18 и второго 19 реле времени. Для проверки ра-. ботоспособности устройства в нем предусмотрен режим опробования и контроля. 1 з. и. ф -лы, 1 ил. тактами, первое быстродействующеепромежуточнсе реле 30 (время срабатывания (20 мс) с замыкающим конср тактом 31, второе промежуточное реле

32 (cp 1,мс) с замыкающим контактом 33, первый 34, второй 35 и третий 36 стабилитроны, девять диодов

37-45, светодиод 46 и восемнадцать резисторов 47-64.

Устройство работает следующим образом.

При подключении вывода 1 к положительному полюсу трехфазного выпрямителя, на входы которого подано трехфаэное напряжение, вывода 2 к отрицательному полюсу выпрямителя, вывода 3 к фазе сети, а вывода 4 к нейтрали сети по цепи от вывода 1 через обмотку первого реле 18 времени и первый размыкающий контакт 23 второго реле 19 времени начинает протекать ток. Реле 18 срабатывает, своим замыкающим контактом 22 подготавливает цепь срабатывания второго реле 19 времени, а первым 20 и вторым

21 размыкающими контактами соответственно размыкает цепь управления третьего тиристора 10 и дешунтирует резистор 59. Переключатель 27 режимов устанавливается в рабочее положение при котором замкнуты его выводы i, 2 и 5, 6, соответственно шунтнруя накоротко обмотку сигнального реле 26

1292 и подготавливая цепь контроля исправности тиристора 10. При этом выводы

3 и 4 переключателя режимов разомкнуты.

При подключении к зажимам 5 и 6 устройства электромагнита включения привода выключателя начинает протекать ток от вывода 1, подключенного к положительному полюсу выпрямителя, через диод 39, первичную обмотку дат- 10 чика 7 тока, обмотку и контакты управления электромагнита включения и к выводу 4.

На вторичной обмотке датчика 7 тока при протекании тока через его пер- 15 вичную обмотку формируется кратковременно рабочий импульс, обеспечивающий открывание первого тиристора

8. Полярность первичной и вторичной обмоток датчика 7 тока такие, что 20 импульс, отпирающий укаэанный тиристор, возникает только при возрастании тока в первичной обмотке. Стабилитрон

34 ограничивает амплитуду рабочего импульса и одновременно является низ-25 коомным шунтом для импульсов обратной полярности, возникающих при снижении тока.

При открывании первого тиристора

8 по первой цепи начинает протекать ток от вывода 3, подключенного к фазе сети через диод 43, резистор 55, конденсатор 13 и тиристор 8, к выводу 4, -соединенному с нейтралью сети,по второй — от вывода 1 через накапливающую катушку индуктивности 11 и тиристор

8 к выводу 4, по третьей — от вывода

1 через обмотку первого промежуточного реле 30 и тиристор 8 к выводу 4, по четвертой — от вывода 1 через об40 мотку второго реле 19 времени, замыкающий контакт 22 первого реле 18 времени и тиристор 8 к выводу 4.

Протекание тока по первой цепи обеспечивает заряд конденсатора 13, 45 предназначенного для запирания тиристора 8 в режиме, когда необходимо коммутировать накопленную энергию в катушке 11 индуктивности в электро-. магнит включения или в цепь разряда, состоящую иэ последовательно соединенных переключателя 27 режимов, тиристора 10 и диода 38.

Протекание тока по второй цепи обеспечивает накопление элЕктромагнитной энергии в катушке 11 индуктив-55 ности, По третьей цепи срабатывает первое промежуточное реле 30, которое

061 4 своим замыкающим контактом 31 подготавливает цепь формирования сигнала отпирания тиристора 9 для разряда конденсатора 13 на тиристор 8 и его закрывание при включении выключателя на неустраненное короткое замыкание, а также после включения выключателя без короткого замыкания и в режиме опробования.

Указанная цепь формирования сигнала на отпирание тиристора 9 содержит двухступенчатый реэистивный делитель напряжения. Причем первая ступень деления на резисторах 63, 59 и 62 ограничивает напряжение заряда конденсатора 17 до уровня, обусловленного параметрами срабатывания второго промежуточного реле 32. Вторая ступень деления на резисторах 60 и 61 снижает напряжение заряда конденсатора 17 Hà 15Х с тем, чтобы в нормальном режиме исключить протекание тока разряда конденсатора 17 через диод 45 и обмотку реле 32, обусловленного пульсациями выпрямленного трехфазного напряжения. Это повышает надежность данной цепи и устройства в целом, так как исключаются ложные срабатывания при эксплуатационных посадках напряжения сети. После замыкания контакта 31 заряд конденсатора 17 происходит по цепи: от вывода через контакт реле 31, резисторы 63 и 61, диод 44, выводы конденсатора 17, вывод 2.

По четвертой цепи срабатывает . второе реле 19 времени, имеющее задержку на возврат = 0,5 с. Своим вторым размыкающим контактом 24 оно создает второй разрыв в цепи, шунти рующей резистор 59, первым размыкающим контактом 23 размыкает цепь обмотки первого рел 18 времени, имею- щего задержку на возврат t< 1,0 с., а замыкающий контакт 25;шунтирует вторичную обмотку датчика 7 тока.

Указанные времена возврата реле

18 и 19 выбираются из условия, чтобы их сумма была больше наибольшего возможного полного времени включения выключателя, а также с тем, что бы исключить возможность кратковременного возврата реле 18 в режиме включения выключателя на короткое замыкание.

Если выключатель включает сеть на короткое замыкание, то с момента возникновения дуги между контактами выключателя илн их соприкосновения

1292061!

О

15

35

45. начинается снижение тока в электромагните включения, обусловленное снижением напряжения питания на зажимах

1, 2 и 1, 4.

Если напряжение на последовательных цепочках из резисторов 59 — 62 и

60-61 при этом становится ниже напряжения, до которого был заряжен конденсатор 17,.то открывается диод 45 и начинает протекать экспоненциально затухающий ток через обмотку второго промежуточного реле 32 (по цепи: вывод конденсатора 17, диод 45, катушка реле 32, резисторы 61 и 60, второй . вывод конденсатора 17).

Если посадка напряжения сети ниже заданной, то реле 32 кратковременно срабатывает и своим замыкающим контактом 33 обеспечивает открывание тиристора 9 от предварительно заряженного конденсатора 16 (который заряжен при наличии напряжения на выводах

1-4). В момент открывания тиристора

9 начинается разряд конденсатора 13 через открытые тиристоры 9 и 8, причем ток разряда в тиристоре 8 противопаложен прямому току, что приводит к его запиранию в момент равенства нулю результирующего тока. В момент запирания тиристора 8 происходит подключение катушки 11 индуктивности к электромагниту включения. Ток катушки 11 индуктивности начинает протекать от ее второго вывода по цепи: диод 40, зажим 6, цепь обмотки электромагнита включения привода выключателя, зажим 5, диод 37 к первому выводу катушки 11 индуктивности. При этом происходит выделение энергии, накопленной в катушке 11 индуктивности, на электромагните включения привода выключателя, что обеспечивает надежное включение выключателя в указанном режиме.

По окончании операции включения выключателя цепь обмотки электромагнита выключения размыкается блок-контактами привода выключателя. Так как тиристор 9 закрыт, то через время второе реле 19 времени возвращается в исходное состояние. При этом первое реле 18 времени еще не отработало времени на возврат, поэтому остается в сработанном состоянии через замкнувшийся контакт 23 второго реле 19 времени. Все устройство в целом возвращается в исходное состояние и готово к повторному-.действию. Если включение не сопровождается коротким замыканием в сети и обусловленным им снижением питающего напряжения, тиристор 8 остается открытым до окон-. чания операции включения и катушка

11 индуктивности не разряжается на электромагнит включения. Разряд катушки 11 индуктивности в этом случае происходит следующим образом.

Так же, как и в случае включения на короткое замыкание после открывания тиристора 8 срабатывает реле

19 времени и производит указанные переключения контактами 23-25. До . момента возврата реле 18 и 19 времени завершается процесс включения выключателя и контактором размыкается цепь тока в обмотке электромагнита включения (между выводами 5 и 6).

Через время t< от момента срабатывания реле 19 времени возвращается в несработанное состояние первое реле

18 времени, которое своими размыкающими контактами 20 и 21 подготавливает соответственно цепь управления тиристора 10 и цепь шунтирования резистора 59 для имитации посадки напряжения, а замыкающим контактом 22 размыкает цепь обмотки второго реле

19 времени. Через время t от момента размыкания контакта 22 возвращается в несработанное состояние второе реле 19 времени и своими размыкающими контактами 23 и 24 соответственно замыкает цепь обмотки первого реле

18 времени и шунтирует накоротко резистор 59, имитируя посадку напряжения в сети. При этом конденсатор 17 разряжается на второе промежуточное реле 32 (как и в случае при посадке напряжения в сети), замыкающий контакт 33 которого обеспечивает открывание тиристора 9. Конденсатор 13 разряжается через тиристор 9 на тиристор 8, запирая последний. Начиная с момента запирания тиристора 8 напряжение на катушке 1 1 индуктивности меняет знак, что обуславливает открывание тиристора 10 через резистор

49 и размыкающий контакт 20 первого реле 18 времени. Тиристор 10 открывается и катушка 11 индуктивности разряжается по цепи: первый и второй выводы переключателя 27 режимбв, тиристор 10 и диод 38. По окончании разряда катушки 11 индуктивности тиристор 10 запирается, реле 18 времени срабатывает, первое промежуточное реле 30 возвращается в несработанное

1292061 состояние и вся схема устройства приходит в исходное состояние.

Для проверки работоспособности устройства в нем предусмотрен режим опробования и контроля.

Опробование производится следующим образом.

Переключатель 27 режимов переводится в режим опробования. При этом размыкаются его выводы 1-2 и 5-6, а выводы 3-4 замыкаются. Затем нажимается кнопка 28 опробования, меха нически объединенная с кнопкой 29 контроля. Через резистор 52, имитирующий электромагнит включения, и первичную обмотку датчика тока 7 начинает протекать ток ° Дальнейшая работа устройства аналогична работе при включении выключателя без короткого замыкания в сети. Отличие состоит в том, что разряд катушки 11 индуктивности происходит через обмотку сигнального реле 26, зашунтированного диодом 41, тиристор 10 и диод 38.

Сигнальное реле 26 срабатывает и фиксирует факт исправного состояния устройства. Напряжение срабатывания реле 26 выбирается меньше прямого падения напряжения на диоде 41 при протекании по нему тока разряда.

Контроль исправности тиристора 10 осуществляется в рабочем положении переключателя 27 режимов (замкнуты выводы 1-2 и 5-6) нажатием кнопки 29 контроля. Необходимость контроля тиристора 10 обусловлена тем, что в случае выхода его из строя с потерей управляемости (переход в состояние диода), эта неисправность не проверяется цепью опробования, а устройство оказывается неработоспособным.

Схема контроля работает следующим образом.

Если тиристор 10 исправлен, то при нажатии кнопки 29 начинает протекать ток от вывода 1 устройства через катушку 11 индуктивности и параллельные ей цепи (обмотки реле. 30 и 19),. диод 41, выводы 6-5 переключателя 27 режимов, резистор 54, диод 42, светодиод 46, два последовательно соединенных замыкающих контакта кнопки 29 контроля, резистор 51 к выводу 4 устройства. При этом имеет место свечение светодиода 46.

При неисправном тиристоре 10 (состояние неуправляемого диода). он является низкоомным шунтом для цепи со светодиодом 46 и последний не светит5

45 реле времени, с первым выводом первого конденсатора, эашунтированного .первым резистором, с первыми вывода5О реле и с первым выводом переключателя режимов, второй вывод которого

40 ся. Резистор 51 ограничивает ток через кнопку 29 при контроле в случае неисправного тиристора 10.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет более высокую надежность и удобства в эксплуатации.

При этом обеспечивается надежное включение выключателей на неустраненное короткое замыкание в сети.

Формула изобретения

1. Устройство для включения выключателя, содержащее выводы для подключения к трехфазному выпрямителю и фазе сети, датчик тока, три тиристора, две катушки индуктивности, три конденсатора, два реле времени с двумя размыкающими и одним замыкающим контактами каждое, причем оба реле времени выполнены с задержкой на

1 возврат, два вывода для подключения обмотки и контактов управления электромагнита включения привода выключателя, сигнальное реле, три стабилитрона, восемь диодов, один светодиод, одиннадцать резисторов, кнопку опробования, переключатель режимов, кнопку контроля с двумя замыкающими контактами, причем к выводу для подключения устройства к положительному полюсу трехфазного выпрямителя подключены катоды первого и второго диодов, анод третьего диода, первые выводы обмоток второго реле времени . непосредственно и первого реле вре- мени через первый размыкающий контакт второго реле времени, первый вывод первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с анодами первого тиристора, а также четвертого и пятого диодов, с вторым выводом обмотки второго реле времени через замыкающий контакт первого ми второго и третьего резисторов, с первым выводом обмотки сигнального соединен с вторым выводом обмотки сигнального реле, с катодом пятого диода и анодом третьего тиристора, катод которого подключен к аноду второго диода, первому выводу четвертогс резистора, к аноду третьего стабилитрона и к первым выводам двух контактов кнопки контроля, второй

1292061 вывод первого контакта, который соединен с катодом светодиода, а второй вывод второго контакта — с первым выводом пятого резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу для подключения к обмотке электромагнита включения привода выключателя, к первым выводам шестого резистора, второго конденсатора, к второму выводу обмотки первого реле 10 времени, к катодам первого и второго тиристоров, к анодам первого и второго стабилитронов„ к аноду первого диода, к концу вторичной обмотки датчика тока, зашунтированной парал- 15 лельно соединенными седьмым резистором, третьим конденсатором и замыкающим контактом второго реле времени, к началу вторичной обмотки датчика тока подключен управляющий электрод 20 первого тиристора и катод первого стабилитрона, причем начало первичной обмотки датчика тока соединено с катодом третьего диода, а конец — с катодом четвертого диода, с вторьпк я5 выводом для подключения контакта уп равления электромагнита включения привода выключателя и с первым выводом кнопки опробования, второй вывод которой подключен к четвертому выводу З0 переключателя режимов, третий вывод которого соединен с вторым выводом шестого резистора, первый вывод восьмого резистора подключен к аноду шестого диода, катод которого соединен с анодом светодиода, второй вывод третьего резистора подключен к катоду третьего стабилитрона непосредственно, и через первый размыкающий контакт первого реле времени — к управ- 40 ляющему электроду третьего тиристора и второму, выводу четвертого резистора, вывод для подключения к фазе сети соединен с анодом седьмого диода, между катодом которого и вторым выво- 4 дом первого конденсатора включен девятый резистор, между вторым выводом первого конденсатора и анодом второго тиристора включена вторая катушка индуктивности, вторые выводы второго конденсатора и второго резистора соединены между собой, а вторые размыкающие контакты обоих реле времени соединены в последовательную цепочку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности работы, оно дополнительно снабжено выводом для подключения к нейтрали сети, семью резисторами, одним диодом, двумя конденсаторами и двумя быстродействующими промежуточными реле с замыка о— щими контактами, причем к выводу для подключения к нейтрали сети присоединен анод первого диода, первый вы— вод четвертого конденсатора, зашунтированього десятым резистором, первые выводы одиннадцатого и двенадцатого резисторов, вторые выводы которых подключены соответственно к управляющему электроду второго тиристора, соединенному с первым выводом замыкающего контакта второго промежуточного реле, и к второму выводу второго конденсатора, а вывод для подключения к отрицательному полюсу выпрямителя соединен с первым выводом тринадцатого резистора, зашунтированного упомянутой цепочкой из последовательно соединенных размыкающих контактов первого и второго реле времени, с первым выводом четырнадцатого резистора и с первым выводом пятого конденсатора, к второму выводу которого подключены анод девятого диода и катод восьмого диода, анод которого соединен с вторым выводом четырнадца- . того резистора и с первым выводом пятнадцатого резистора, второй вывод которого подключен к первому выводу обмотки второго промежуточного реле, второй вывод которой соединен с катодом девятого диода, и к первым выводам шестнадцатого и семнадцатого резисторов, причем второй вывод шестнадцатого резистора соединен с вторым выводом тринадцатого резистора, а второй вывод семнадцатого резистора через замыкающий кон-. такт первого промежуточного реле— с выводом для подключения к положительному полюсу трехфазного выпрямителя и с первым выводом обмотки первого промежуточного реле, второй вывод которойсоедииен с первым выводом первого конденсатора,к второму выводу которого подключенпервый выводвосемнадцатого резистора, а его второй вывод соединен с вторыми выводами четвертого конденсатора, замыкающего контакта второго промежуточного реле ис катодом вто. рого стабилитрона .причем второй вывод восьмого резистора соединен с пятым выводом переключателя режимов, шестой вывод которого обьединен с вторым.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что кнопки опробования и контроля объединены в однУ кнопку с тремя замыкающими контактами.