Электропневматическое устройство для управления высоковольтными выключателями

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

272413

Сова Советскил

Социалнстическик

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Кл. 21с,-40/50

Заявлено 17.1Х.1964 (№ 920976!24-7) с присоединением заявки №

МПК Н 0111

УДК 621.316.542.027.3 .067,9 (088.8) Комитет па делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано ОЗ,VI.1970. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 17,IX.1970

Авторы изобретения

В. А. Башлай, Ю. И. Иванов и Ю. С. Потимков

Заявитель Украинское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектно-изыскательского и научно-исследовательского института «Гидропроект» имени С. Я. Жука

ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ

Изобретение относится к области управления высоковольтными выключателями, например воздушными, и может быть использовано на всех выключателях или других устройствах, управляемых с помощью пневматического привода. В настоящее время для воздушных выключателей, управляемых от пневматического привода, требуются установки мощных аккумуляторных батарей из-за значительного потребления мощности оперативными катушками (электромагнитами). При этом оперативные катушки работают только на постоянном токе.

При известных пневматических приводах нельзя управлять воздушными выключателями от маломощных источников питания, потому что требуются прокладки кабелей для подачи питания с жилами большого сечения.

Для управления воздушными выключателями от маломощных источников питания, в том числе и на переменном токе, и для уменьшения сечения жил питающих кабелей требуется создать устройство с малым потреблением мощности и с очень малым собственным временем срабатывания и временем возврата, чтобы все характеристики выключателя не изменились. Указанная цель достигается при замене заводской электрической схемы управления быстродействующей электропневматической — электропневматическим устройством такой конструкции, которая обеспечивала бы минимальное потребление мощности. питание от маломощных источников, работу на переменном или постоянном (выпрямленном) токе при сохранен ни всех характеристик выключателя.

На фиг. 1 дана принципиальная схема электропневматического устройства; на фиг. 2— схема пускового клапана устройства; па

10 фиг. 3 — пневматический сервомотор.

В качестве примера дано устройство для управления трехфазным воздушным выключателем высокого напряжения, которое содержит электропневматический блок управления

15 1, и пневматические сервомоторы 2 пусковых клапанов фаз выключателя.

Злектропневматический блок управления включает электромагниты включения 8 и отключения 4, пусковые клапаны включения б и

20 отключения б. Он размещен в специальном шкафу или в шкафу управления, расположенном у среднего полюса выключателя.

Пневматические сервомоторы 2 смонтированы в шкафах управления полюсов выклю25 чателя.

От резервуара 7 средней фазы выключателя по трубке 8 к устройству подводится сжатый воздух. Соединение пневматических сервомоторов с пусковыми клапанами выполнено

30 трубками 9. Подключение электромагнитов 8

272413 (4) производится в соответствии с полной схемой монтажной единицы.

Пусковой клапан 5 устройства состоит из корпуса 10, крышки 11, штока-клапана 12, поршня-клапана 18, сбросного (верхнего) клапана 14, пружины поршня-клапана 15, пружины шток-клапана 1б.

Подсоединение трубки 8 к двум пусковым клапанам 5, б осуществлено с помощью соединительной трубки 17.

Корпус пускового клапана внутри разделен на три полости. Полость 18 соединена с резервуаром 7 сжатого воздуха. Полость 19 отделена от полости 18 поршнем-клапаном 18. Она соединена тремя трубками 9 с пневматическими сервомоторами 2 полюсов выключателя.

Шток-клапан 12 отделяет полость 20 и полость 18 от атмосферы.

Уплотнение в месте соприкосновения тарелок клапанов и седел обеспечивается тем, что тарелки притерты к седлу.

Поршень-клапан имеет канал 21, соединяющий полость 20 под поршнем-клапаном с полостью 18 над ним.

Каналы 21 перекрываются штоком 22 што- 25 ка-клапана 12 при срабатывании последнего.

Каналы 21 в поршне-клапане 18 и шток 22 образуют пневматическую отсечку, которая используется для быстрой подачи воздуха под поршень-клапан 18 при освобождении штокаклапана 12.

Диаметр тарелки 28 штока-клапана 12 выбран на основании соотношения, IToobl сумча статического и динамического усилия электромагнита включения 8 (отключения 4) превышала силу максимального статического давления при минимальном напряжении надежной работы электромагнитов:

Рэ ст+ Рэ двн А 3 (в.макс 33 + 1 np16 + Рсист) где

Рэ.ст Рэ.ввн — статическое и динамическое усилия электромагнита при минимальном напряжении 45 надежной работы;

Рв.hfBKc — максимальное давление воздуха в системе;

F, площадь тарелки 28 штокаклапана 12; 50

Р„р,а — сила сжатия пружины шток-клапана 1б;

Р,„„— силы веса и инерции подви>кных частей электромагнита 8 (4) штока-клапа- 55 на 12;

Кэ — коэффициент запаса (не менее 1,5).

Начиная с хода сердечника электромагнита

8 (4), равного 0,1 возможного его перемещения, 60 сумма с статического и динамического усилий имеет максимальную величину и почти не изменяется с перемещением сердечника. В то же время истребление мощности электромагнита

IIDJl таком . оде близко к минимальной вели- 65 чине. Диаметры тарелок и отверстий клапанов пусковых клапанов должны быть выбраны по этому условию.

Перемещение а поршня-клапана 13 должно быть равно ходу б электромагнита 8 (4), так как от этого зависит количество пропускаемого через клапан воздуха.

Использование динамического усилия и тем самым минимальное потребление мощности обеспечивают также наличие зазора в между сердечником электромагнита 8 (4) и головкой

24 штока-клапана 12.

Зазор в устанавливается равным 0,1 хода б электромагнита 8 (4) подви>кной системы пускового клапана 5 (или б).

Диаметр полости 19 корпуса 10 пускового клапана 5 (б) выбран таким образом, чтобы достигалось равенство плошади боковой поверхности цилиндра с диаметром полости 19 и высотой, равной перемещению а поршняклапана (ходу сердечника электромагнита) и общей площади соединительных трубок.

Диаметр внутренней кромки тарелки сбросного клапана 14 должен быть равен диаметру полости 19.

Это обеспечивает минимальное собственное время срабатывания пускового клапана 5 (б), подачу рабочего тела (струи сжатого воздуха) с начального момснта движения поршняклапана 18 к пусковым сервомоторам 2, передачу командного пневмоимпульса со скоростью движения ударной волны сжатого воздуха, заполнение при рабочем ходе пускового клапана 5 (б) соответственно.

Подача рабочего тела одновременно с началом рабочего хода пускового клапана 5 (б) обеспечивается также взаимным расположением штока-клапана 12, сбросного клапана 14, поршня-клапана 13, электромагнита 8 (4) на одной вертикальной оси.

Пневматический сервомотор 2 представляет собой диафрагменный клапан и состоит из корпуса 25, крышки 2б, штока 27, поршня 28, резиновой диафрагчы 29, пружины 30.

Особенностью пневматических сервомоторов

2 является наличие резиновых диафрагм 29, которые в данной конструкции применены для устранения завихрений и зависания поршня

28 при рабочем ходе, что обеспечивает быстродействие. Диафрагма 29 позволяет также устранить перекосы и затирания штока 27 из-за действия силы давления воздуха строго по оси сервомотора, что обеспечивает надежность работы.

Угол прогиба резиновой диафрагчы 29 взят не более 15 для достижения ее долговечности при 5000 срабатываний и более.

Во фланце крышки имеются три отверстия

31, угол наклона их к оси сервомотора 30 .

Отверстия расположены под углом 120 одно относительно другого. Все указанное обеспечивает равномерность распределения давления при ударном действии струи рабочего тела.

272413

Крышка сервомотора имеет два дополнительных отверстия 82, сообщающих полость

83 сервомотора с наружным пространством.

Диаметр отверстий 82 выбирается из соотношения 5

F F сбР.отв сбр. отв р 75 под.отв тр где

1 сбр. отв

1 поп.oтв суммарное сечение отверстий 82 сброса воздуха; суммарное сечение отверсти" 81 для подачи воздуха в полость сервомотора; сечение трубки 9, по которой подается воздух. тр

Такое соотношение сечений обеспечивает практически одновременный возврат поршня

28 сервомотора 2 в исходнос положение вме- 20 сте с пусковым клапаном б (б) и электромагнитом 8 (4) после снятия командного электрического импульса.

При подаче импульса на включение (отключение) электромагнит включения (отключе- 25 ния) срабатывает и приподнимает тарелку 28 шток- кл ап а н а 12.

Полость 20 под поршнем-клапаном 18 сообщается с атмосферой, давление под поршнемклапаном 18 падает, и он под действием сжа- 30 того воздуха опускается, сжимая пружину 15 и открывая доступ воздуху в верхнюю полость 19. Наружное отверстие последней перекрывается клапаном 14.

Сжатый воздух из верхней полости 19 по- 55 ступает по трубкам 9 в сервомоторы включения (отключения) полюсов.

Поступающий под крышку 2б сжатый воздух перемещает диафрагму 29 и поршень 28 со штоком 27 и вызывает срабатывание пуско- 40 вого клапана выключателя.

Площадь поршня 28 выбрана таким образом, чтобы работа выключателя, начиная с давления в трубках пневматического управления 10 — 12 атя, обеспечивала срабатывание 45 выключателя при достижении струей сжатого воздуха полости 88 сервомотора 2.

После выполнения операций выключатель своими блок-контактами размыкает цепь электромагнита включения (отключения) 50

8 (4).

Под действием давления воздуха и пружины 16 шток-клапан 12 возвращается в исходное положение, открывая канал 21 в поршнеклапане 13 и перекрывая сообщение нижней 55 полости 20 с атмосферой.

По каналу 21 в поршне-клапане 18 происходит быстрое уравповешивание давлений воздуха в полостях 18 и 20. Пружина поршняклапана 15 возвращает поршень-клапан 18 в 60 исходное положение. Полость 19 с системой трубок 9 и сервомоторами 2 фаз выключателя сообщается с атмосферой. Воздух из всей системы пневматического управления поступает в атмосферу через отверстие сбросного клапана 14 и через отверстия 82 в крышке сервомоторов 2.

Предмет изобретения

1. Злектропневматическое устройство для управления высоковольтными выключателями, например воздушными или с пневматическим приводом, содержащее пусковые клапаны, каждый из которых снабжен поршнем-клапаном, штоком-клапаном и сбросным клапаном, электромагниты с сердечником, пневматические сервомоторы, снабженные крышкой с отверстиями для подачи воздуха, резиновой диафрагмой и поршнем со штоком, и соединительные трубки, отличающееся тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, диаметры тарелок и отверстий поршня-клапана, штока-клапана и сбросного клапана выбраны исходя из cooTíoøåíèÿ хода сердечника электромагнита к возможному его перемещению, равного 1: 10, причем пере.гещение поршпяклапана равно величине хода электромагнита, а между сердечником электромагнита и штоком-клапаном, предусмотрен зазор, равный 0,1 хода электромагнита.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия путем использования пневматического импульса при расстоянии до управляемого об ьекта в несколько метров, диаметр тарелки поршня-клапана выбран таким, чтобы отношение живого сечения полости, закрываемой поршнем-клапаном, к общему сечению соединительных трубок не было больше двух.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что диаметр внутренней кромки тарелки сбросного клапана равен диаметру полости над поршнем-клапаном.

4. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что, с целью снятия пневматического импульса одновременно со снятием электрического импульса, в пусковом клапане предусмотрела пневматическая отсечка, выполненная в виде штока и канала в поршне-клапане, а в крышке пневматического сервомотора предусмотрены дополнительные отверстия, сообщающие полость под его крышкой с наружnbDI пространством, при отношении общей площади этих отверстий к площади отверстий для подачи воздуха не более 0,75.

5. Устройство по пп. 1 — 4, отличающееся тем, что, с целью уменьшения собственного времени срабатывания пневматического сервомотора и устранения перекоса, затирания поршня со штоком, резиновая диафрагма имеет прогиб не более 15, а три подающих воздух отверстия в крышке сервомотора наклонены к ее оси под углом в 30 и расположены под углом в 120 одно к другому, Составитель Н. Карасева

Редактор К. С. Опенченко Техред 3. Н, Тараненко Коррекзор С. А. Кузовенковй

Заказ 2543/17 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2