Быстродействующий коммутационный аппарат

 

Изобретение относится к электроаппаратостроению и может быть использовано в электрических установках в качестве коммутатора. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и уменьшение разброса времени срабатывания аппарата. Устройство содержит металлическую камеру 1, заполненную элегазом,.в которой раз мещены-неподвижный 4 и подвижный 5 контакты, подвижный контакт 5 через изоляционньй шток 6 соединен с якорем 9 индукционно-динамического привода . Для торможения подвижной части аппарата применяется тормозящий индуктор 8 соленоидного типа, котЬ- рый взаимодействует с дополнительным якорем 10. Система управления явля-ет- g ся помехоустойчивой. Приведены соотношения, определяющие длину якоря, тормозящего индуктора, параметры тормозярдего контура. 3 ил. СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5!) 4 Н 01 Н 33 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"7 а ) ( (l

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4146212/24-07 (22) 24.09.86 (46) 07.10.88. Бюл. № 37 (71) Истринское отделение Всесоюзного электротехнического института им. В.И.Ленина (72) A.M.Áàëòàõàíîâ, В.А.Тютькин, Ю.В.Маркитанов, А.Л.Буйнов . и В.M,Ôèëèñòîâè÷ (53) 62 1.3 18 . 3(088 . 8) (56) Патент США ¹ 3723922, кл. 335-68, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 543034, кл. Н 01 Н 53/02, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 675461, кл. Н 01 Н 3/32, 1975.. (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ КОММУТАЦИОННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к электроаппаратостроению и может быть использовано в электрических установках в качестве коммутатора. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости и уменьшение разброса времени срабатывания аппарата. Устройство содержит металлическую камеру заполненную элегазом, .в которой раз" мещены -неподвижный 4 и подвижный 5 контакты, подвижный контакт 5 через изоляционный шток 6 соединен с якорем 9 индукционно-динамического привода. Для торможения подвижной части аппарата применяется тормозящий индуктор 8 соленоидного типа, который взаимодействует с дополнительным якорем 10, Система управления является помехоустойчивой. Приведены соотношения, определяющие длину якоря, тормозящего индуктора, параметры тормозящего контура. 3 ил.

1429187

Изобретение относится к электро аппаратостроению и может быть использовано в электроэнергетических установках, например, в качестве быстродействующих короткозамыкателей и отделителей.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и уменьше, ние,разброса времени срабатывания, аппарата, На фиг. 1 схематично изображен предложенный коммутационный аппарат

° ° на фиг. 2 и 3 - зависимости изменения токов ускорения i,„ è торможения скорости и пути подвижного

; контакта.

В металлическую камеру 1 аппарата, наполненную элегазом (SF< ), введены проводники 2, проходящие внутри изоляционных вводов 3. Неподвижный контакт 4 розеточного типа находится ! под высоким потенциалом, подвижный контакт 5 через изоляционный шток 6 соединен с якорем индукционно-динами- 25 ческого привода аппарата.

Индукционно-динамический привод содержит разгоняющий индуктор 7, представляющий собой плоскую многовитковую катушку, и тормозящий индуктор 8 — катушку соленоидного типа, выполненные из медной шины и залитые эпоксидным компаундом. У ин" дуктора 7 расположен якорь 9, представляющий собой диск, рабочая поверхность которого для снижения активных

35 потерь при протекании поверхностных токов в якоре выполнена из материала с хорошей злектропроводностью, например из меди или алюминия ° Якорь 40

9 через шток 6 жестко соединен с дополнительным якорем 10, представляющим собой полый цилиндр, внешняя поверхность которого покрыта материалом с хорошей электропроводностью, 45 например медью, а внутренняя поверхность выполнена из легкого и прочного материала, например из сплавов алюминия.

Быстродействующий коммутационный аппарат работает следующим образом.

При поступлении команды с пульта управления или от релейной защиты в момент времени t открываются тиристор 12 основного накопителя 11 и тиристор 14 дополнительного накопителя

13 энергии. Накопители 11 и 13 разряжаются соответственно на разгоняю,щий индуктор 7 и тормозящий индуктор терь следующие: м Lо м 2 м 2 м K=Lо L > (2)

Lo CU !

L !

aWÄ = W„— W - (К вЂ” 1) W, (3) Lo м 1 м. KI (4) 1 где W и W„- энергия магнитного поля холостого индуктора 8 и индуктора с якорем соответственно, приращение магнитной энергии;

I и 1. — индуктивность холостоr0 индуктора и индуктора с якорем !

I М и I м — тОк в ХОлОстом индукто ре и в индукторе с якорем, К вЂ” кратность изменения индуктивности системы, С и U — емкость и напряжение дополнительного накопителя энергии.

В случае полного торможення подвижных частей аппарата приращение магнитной энергии в индукторе 8 долж8, При протекании тока по индуктору

7 создается сильное импульсное магнитное поле, которое разгоняет якорь

9,а вместе с ним подвижный контакт

5 и дополнительный якорь 10. Параметры тормозящего контура и расстояние S между торцами индуктора 8 и якоря 10 выбирают таким образом, чтобы к моменту вхождения якоря 10 в индуктор 8 (начало процесса торможения) ток в нем был близок к максимальному значению (фиг ° 2). В момент максимума тока в тормозящем индукторе он шунтируется диодом 15, поэтому энергия дополнительного накопителя

13, за вычетом потерь на активных сопротивлениях, переходит в энергию магнитного поля индуктора 8. При вхождении якоря 10 в индуктор 8 магнитное. поле индуктора сжимается, кинетическая энергия подвижных частей аппарата переходит в энергию магнитного поля тормозящего индуктора и в активные потери. Основные соотношения, связывающие ток в катушке 8 с кинетической энергией подвижных частей аппарата без учета активных по142 но быть равно. кинетической энергии движущихся частей,. т,е.

gW„= Е = mv /2, (К 1) Wì (6) -где m u v — масса и скорость подвижных частей аппарата.

Из выражения (6) можно определить энергию дополнительного накопителя, необходимую для полного торможения, CU mv

2 2(К вЂ”.1) Длина тормозящего соленоида 1 определяет величину пути торможения подвижных частей, длина цилиндрического якоря 1„ должна быть равна длине соленоида 1 . Если 1! 1, .то мала взаимоиндуктивность между индуктором и якорем, увеличение 1> 1 "не приводит к увеличению взаимоиндуктивности между индуктором и якорем, однако увеличивается масса подвижных частей. и

Расстояние, проходимое п6движным контактом аппарата, Таким образом, когда якорь 10 входит в тормозящий ищ уктор 8, его кинетическая энергия переходит в энергию магнитного поля и в джоулев нагрев. Вследствие джоулевых потерь энергия тормозящего накопителя должи тч еа быть еьппе чем

2 (К-1)

Компенсировать активные потери следует путем увеличения .напряжения накопителя U.

9187

Где !) с

v С1 О

= — t

S ьм вкпб с

35 а где v — средняя скорость подвижср ного контакта, — время включения аппарата.

Зная время начала вхождения допол4 нительного якоря в тормозящий солеО ноид, параметры тормозящего контура выбирают из условия (9) средний диаметр ускоряющего и щуктора (D /3 расстояние, на котором происходит разгон якоря

9 плоского индуктора).

Торможение подвижных частей аппарата происходит при вхождении дополнительного якоря 10 в полость индуктора 8, При замыкании контактов аппарата подвижные части имеют скорость, отличную от нуля, однако поверхность тормозящего индуктора 8 не подвергается ударным механическим нагрузкам, 15 что повышает ресурс работы аппарата.

При срабатывании основного накопи- теля возникают мощные электромагнитные помехи, которые могут осуществить запуск дополнительного накопи2р теля. Поэтому для повышения помехоустойчивости следует осуществить одно-, временный запуск основного и дополнительного накопителей энергии, а параметры тормозящего контура С и L

25 подобрать таким образом, чтобы ток в тормозящем контуре достиг максщуума2 в момент времени t когда якорь. пройдет путь S, и войдет в полость соленоида. Время t можно определить

З0 по средней скорости движения подвижнога контакта апйарата (8) 1с о

/3„ где 1 — длина соленоида и цилйндрического якоря, Б — расстояние между торцами индуктора и якоря.

Величина расстояния S должна выбираться таким образом, чтобы во время разгона якоря 9 импульсным магнитным полем индуктора 7 дополнительный якорь 10 не вошел в полость тормозя- щего индуктора 8. Для этого необходимо, чтобы

45 где L и С вЂ -индуктивность и емкость тормозящего контура.

В предлагаемом аппарате устранены ударные механические нагрузки на по50 верхность тормозящего индуктора, повышена помехоустойчивость работы основного и дополнительного накопителей энергии, уменьшен разброс времени срабатывания.

Формула изобретения

Быстродействующий коммутационный аппарат, содержащий корпус, в кото1429187 моэящего индуктора выбраны иэ условия

Составитель Ю.Романов

Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова

Редактор О.Юрковецкая

Заказ 5 134/49 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул„ Проектная, 4 ром установлены подвижный и неподвижный контакты, разгонякиций и тормоэяий индукторы, предназначенные для одключения к основному и дополни5

1ельному накопителям энергии, якорь, выполненный в виде диска, расположенный на рабочей поверхности ускоряющего индуктора и жестко соединенй с подвижным контактом аппарата ереэ изоляционный шток, о т л и— а ю шийся тем, что, с целью овышения помехоустойчивости и уменьения разброса времени срабатывания ппарата, он снабжен дополнительным илиндрическим якорем, связанным с основным якорем посредством указан1 його штока, а тормозящий индуктор

ыполнен в виде соленоида, установденного соосно со штоком и дополни- <) ! тельным якорем, причем параметры тора расстояние S между обращенными одна к другой торцовыми поверхностями тормозящего индуктора и дополнительного якоря в исходном положении выбрано из соотношения

S. - D,,/3, где L С вЂ” индуктивность тормозящего индуктора и емкость дополнительного накопителя энергии

S — ход подвижного контакта аппарата, — время включения аппарата;

Dcpq — средний диаметр ускоряю" щего индуктора,