Устройство для коммутации энергии индуктивного накопителя

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

< » 66OII 3

Социалистических

Республик

-1 т (61) Дополнительное к авт. сви„в (22) Заявлено 03.01.77 (21) 2436976 24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень ¹ 16 (45) Дата опубликования описания 28.05.79 (51) l.Кз -" Н 01 Н 33 04

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.56 (088.8) (72) Авторы изобретен ня

О. А. Гусев и E. П. Павлов (71) 32HBHTc Ib (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ ЭНЕРГИИ

ИНДУКТИВНОГО НАКОПИТЕЛЯ

Изобретение относится к электротехнике, устройствам коммутации цепей постоянного тока и цепей с индуктивными накопителями энергии.

Индуктивные накопители находят в настоящее время все более широкое применение в импульсной электроэнергетике, обусловленное пх преимуществами перед емкостными накопителями, заключающимися в значительно большей плотности запасаемой энергии и энергии на 1 кг массы.

При отключении больших токов в цепях с индуктивными накопителями основной трудностью является гашение дуги, возникающей между контактами, и обеспечение быстрого восстановления электрической прочности мвжконтактного промежутка при высоком значении восстанавливающегося на выключателе напряжения.

Известны отключающие устройства, обеспечивающие практически бездуговую коммутацию тока при выводе энергии из индуктивного накопителя путем создания искусственного нуля тока в выключателе с помощью встречного разряда предварительно заряженной коммутирующей емкости обходного контура (1).

Однако эти устройства не исключают повторного пробоя контактов при восстановленип на них напряжения, что является

II. серьезным недостатком.

Известно также устройство, содержащее последовательно соединенные дроссель насыщения и выключатель, параллельно которым подключенbI две цепочки, состоя .цпс из последовательно соединенных кон;icIIcaTopa с разрядником и разрядника с нагрузкой соответственно, в которых разрядники имеют общий блок управления (2I.

Коммутирующее устройство выполнено но двухступенчатой схеме с шунтированием дуги, образующейся при разделении контактов выключателя.

При отключении контактов одновременно через выкгпочатель идет разряд конденсатора, при котором дроссель выходит из насыщения и в цепь с выключателем вводится большое индуктивное сопротпвление.

В результате создается интервал почти нулевого тока, в течение которого пропсходи1 гашение дуги и восстановление электрической IIpo IHocTII между его контактами. Прп этом в дросселе насыщения и, следовательно, в выключателе ток не равен полностью нулю за счет изменения напряжения на коммутирующей екмости, вследствие ее псрезаряда током пндуктивности накопителя. Поэтому форма изменения напряжения на контактах носит линейный характер, что

660113!

)ебгlагоприятно с то Iки зрения восст()пс)Bлпваюшегося напряжения.

11елью изобретения является повьппеппс надежности устройства за счет у«y«rrleII»H потенциальных условий на контактах liocлс коммутации.

Для этого известное устройство, содержащее последовательно соединенные дроссель насыщения и выключатель, параллельно которым подключены две цепочки, loстоящие пз послсдовательио соединенных кондсисатора с разрядппком и разрядника с нагрузкой соотвстствсll«o, в которых разря (III(((II имеют общий блок управления, дополнительно с аб>кеио цепочкой последовательно соединснпых к(шденса гора, .(pocceля и разрядника с блоком управления, сов )сщснным с блоком управления упомянутых разряднпкО«, 1(plr ieii(указанная цепочк ) подключена параллельно дроссслю насыцснпя и выключателю.

11а фиг. 1 изображено предлагаемое усгройство; на фпг. 2 — эпюры тока в выклк)чателе и напряжения на коммутирующем конденсаторе.

Устройство содержит источник тока 1, индуктивный накопитель 2, дросссль 8 насыщения и выключатель 4 образуют главный контур, Параллельно ветви, содержащей дросссль насыщс!шя и выключатель. вклю(ено трп цепи. Первая цепь состоит пз последовательно соодинснных разрядника б и коммутирующего кондепсатора 6; вторая цепь состоит нз сосдииснпых после.1о«атсльпо разрядника 7, дросселя 8 и конденсатора 9; третья цепь содержит соеди«еинь(е последовательно разрядник 10 и нагрузку 11. Запуск управляемых разряд)(иков б, 7, 10 осуществляется от блока уп равленпя 12 регулируемыми интервалами зремени между пусковыми импульсами IIB каждый paapHI(íèå. ЕмкОсти конденсато1ов 6 и 9 выбираются одинаковой велишны.

Работа устройства происходит следующим образом.

Индуктивный накопитель 2 заряжается

)т источника тока 1 через замкнутые кон".àêòû выключателя 4 и дроссель 8 насы:цепия. При дости>кении максимума тока контакты выключателя 4 разводятся. При этом между ними образуется дуга. Дальпейшая работа устройства поясняется эпюрами тока в выключателе 4 и напряжения па коммутирующем конденсаторе б. В ((омент времени tp включается разрядник б н предварительно заряженный конденсатор

6 и разряжается через дроссель 8 нась(щения и выключатель 4, обесточивая пх и вызывая гашение, дуги в выключателе 4.

Дроссель ) в момент времени t) выходит пз насы!щения и вносит в контур большое индуктивное сопротивление, ограничивая ток в выключателе 4. Ток индуктивного накопителя 2 замыкается через разрядник б ко! rerrca1oJ) 6. КонденсСатор 6 начинает перезаряжаться. B момент времени tl, когда напряжспис на конденсаторе 6 стапег и пiке, чем 113 копдснсаторе 9, HB величину, ..(остаточную для запуска управляемого разряд(шка 7, последний включается в коп.(спсатор 9, разряжается через дроссель 8

li3 копдепсаторс б с амплитудой разрядIIoIo тока, равной току индуктивного пако10 пителя. Прп соответствующем выборе параметров схемы конденсатор б оказываетсл обссточспным как раз в тот момент, когда

I)a)rpH>Ker(I(e па нем становится равным ny:ilo. Прп этом ток пндукти«ного накопи геля 2 замыкается через управляемый разря шпк 7, дроссель 8 и конденсатор 9, за ряжа)(его. Пар!)Метры схемы выбира101ся такими, чтобы пауза н),1евого напряжения

)ill конденсаторе 6, а соответственно и на

20 выключателе 4 была бы достаточной для восстановления его электрической прочш).-Tll, Затем начинает заряжаться и конденc31 oð 6. После дости>ке)шя напряжения на нем заданного значения в момент времени

4 включается разрядник 10, заряд кондепсаторов 6 и 9 прекращается, и ток пндукпп)Ного накопителя переводится в нагрузку 11. При этом вся оставшаяся энергия пн;(укти«НОГО Накопителя выделяется В нагрузке, на нагр зку же разряжаются ко ;Ie!icaTopB(6 и 9. Эпюры тока в выключа.

)слс 4 (l,,) II напряжения на кох!Мутиру(о"1Ieir кондепсаторс 6 (t1,.6) построены при следующих параметрах схемы и начальпы

35 (cловпях:

С6 — С.,=60 я)кФ;, Lg — — 200 л)кГ; L 12 1(к1;

1!) 100 вА; U,.s(0) — 54 кВ; Ь,,g(0) =50 кВ.

40 11упктпром показан ток в выключателе 4 и с. 1 (Be 110«Topllol (IpoGQH мс:ККОптактпОго прох(ожутка выключателя. На фпг, 2 следует, что пауза почти нулевого напряжения на коммутирующем конденсаторе состав45 ляст примерно 30 лкс. Этого интервала достаточно для восстановления электрической прочности вакуумного выключателя.

Из вышесказанного следует, что в описываемом устройстве при обеспечении пау50 зы почти нулевого тока в выключателе и паузы почти нулевого напряжения на нем вся исходная накопленная в индуктивно л накопителе и конденсаторах энергия выделяется в нагрузке (33 исключением потерь в проводниках и разрядниках).

Формула изобретения

:) стройство для коммутации энергии ин50 дуктивного накопителя, содержащее последовательно соединенные дроссель Насыщения и выключатель, параллельно которым подкл(очены две цепочки, состоящие из последовательно соединенных конденсатора с г)азрялником и г)аз()ялн)(ка с нага.з)(ой рп660113 (n А)

100 о

)oi (кв) т юр кс) Составитель Е. Калинкина

Техред А. Камышникова

Корректор И. Симкинз

Редактор Ю. Челюканов

Заказ 306/504 Изд. ¹ 292 Тираж 922 1!однпсное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» ответственно, в которых разрядники имеют общий блок управления, о т л и ч а и щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности процесса коммутации, оно дополнительно снабжено цепочкой последовательно соединенных конденсатора, дросселя и разрядника с блоком управления, совмещенным с блоком управления упомянутых разрядников, причем указанная цепочка подключена параллельно дросселю насыщения и выкл1очателю

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе:

1. Авторское свидетельство ССС Р

5 М 158320, кл. Н 01 Н 33!66, 19.10.G3.

2. Крылов В. Л. Пневматический и электродпнамический размыкатели с паузой тока для вывода энергии из индуктивного накопителя, сб. «Доклады Всесоюзного со10 вещания по инженерным проблемам термоядерного синтеза, М., 1975.