Способ отключения цепи токоограничивающим выключателем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советския

Соцкалнстическня

Республик и11782017 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 040179 (21) 2706513/24-07 с присоединением заявки Йо—

Р1)М. К,.

Н 01 Н 77/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

I (23) Приоритет

Опубликовано 2311,80,бюллетень М 43 (53) УДК 6 21. 3. .064.2(088.8) Дата опубликования описания 231180 (72) Авторы изобретения

В.Я. Гущин, A.Ñ. Кобозев, Г.Ф. Мицкевич, И.Н. Недайвода и Н.Н. Смага (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЦЕПИ ТОКООГРАНИЧИВАОцИМ

ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ

Изобретение относится к эксплуатации низковольтных электрических аппаратов и может быть использовано прй защите от токов короткого замыкания (КЗ) низковольтных цепей большой 5 мощности.

Преимущество токоограничивающих выключателей при защите ими мощных низковольтных цепей заключается в том, что ограничивая ток КЗ, они сни- 10 жают нагрузки как на защищаемую ими цепь, так и на свою дугогасительную систему и корпус. для токоограйичивающих выключателей энергия дуги отключения и обусловленное ее выделе- 15 ние давление в корпусе при коммутировании токов К3 являются основными факторами, определяющими их предельную коммутационную способность, что должно учитываться при выборе как 2О конструкции таких выключателей, так и способа защиты ими мощных цепей низкого напряжения.

Снижение величины пропускаемого тока и энергии дуги отключения можно 25 обеспечить или за счет увеличения специальных устройств разведения контактов (электродинамических или электромагнитных) или за счет использования двух или нескольких разрывов в 30 полюсе. Анализ показывает, что для заметного снижения пропускаемого тока и энергии дуги отключения, особенно необходимого при отключении трехфазных цепей с надряжением свыше

380 В, требуется существенно увеличивать размеры устройства для быстрого разведения контактов, что экономически нецелесообразно.

Известен способ снижения пропускаемого тока и энергии отключения, заключающийся в использовании (пропускаемого тока и энергии отключения) контактной системы с двумя или более разрывами в полюсе. Такой способ часто находит применение в выключателях, предназначенных для защиты мощных цепей )1) и 2).

Однако обеспечение надежного отключения аварийных токов всеми описанными выключателями цепей с равным напряжением приводит к тому, что все эти выключатели должны иметь неоправданные запасы по габаритам, а, следовательно, материалоемкости и стоимости при защите цепей с более низким напряжением.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу отключения цепей выключателем с после782017

65 довательно включенными разрывами в полюсе, каждый из-которых выполнен с возможностью токоограничения, является способ отключения цепи выклю""чателем с тремя разрывами 37.

Два или три последовательных разрыва в указанных выключателях механически и конструктивно связаны между собой в единую контактную систему, вследствие чего в процессе откл1очения всегда участвуют все разрывы. Способ осуществления защиты мощ- 10 ных цепей токодграничивающими выключателями с контактными системами, ймеющими несколько разрывов, являетсй предпочтительным при сравнительно высоких напряжениях низковольтных 15 цепей (свыше 380 В) ..

Как следует из результатов исследований процессов отключения мощных цепей с токами КЗ токоограничивающими выключателями, значение энергии ,дуги отключения существенно зависит от напряжения цепи.

Токоограничива1ощие выключатели в режиме коммутирования ими токов короткого замыкания, в первом приближении, работают следующим образом.

При отключении цепи токоограничивающими выключателями происходит вынужденное гашение дуги, т.е. не в момент естественного йрохождения переменного тока через нуль. В этом слу- 39 чае, как и при отключении цепи постоянного тока, в дуге должна выделить,ся запасенная в цепи электромагнитная энергия, пропорциональная квадрату наибольшей величины пропускаемого 35 тока iH и индуктивности цепи L x .(ч, - ), .1, 2

Если при одинаковых. значениях ожидаемого тока и постоянной времени 40 цепи индуктйвность цепи пропорциональна напряжению и значение пропускаемого тока 1„ при отключении токоограничивающими выключателями цепи с более Вйсоким напряжением большее, то значение выделяемой в дуге элек"трбмагнитнои энергии, запасаемой в цепы, изменяется в большей степени, " чем увеличение напряжения.

Цель изобретения = сохранейие величины отключаемой токоограничивающими выключателями мощности короткого замыкания при разных значениях номинального напряжения и обеспечение

Воэмбжности использования выключателей с меньшей материалоемкостью.

Эта- цель достигается тем, что обеспечивают постоянство величины энергии дуги отключения в главном разрыве, соответствующее значению энергии дуги отключения цепи с наи- 60

M6Hb111HM номинальным напряжением, для чего последовательно с главным разры" " вом-"Йключайт" койструктивно несвязан. ные между собой и главныМ разрывом вспомогательные разрывы и отбирают: вспомогательными. разрывами излишнюю энергию дуги отключения, выделяющуюся при отключении цепи с более высоким номинальным напряжением.

На чертеже представлено схематически устройство для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит электродинамический токоограничивающий элемент 1, обеспечивающий один разрыв цепи в полюсе, опытным путем определяется ток предельной отключающей способности в цепи с напряжением 380 В, 50 Гц. Измеряется значение энергии дуги W> в его разах. рыве (главном разрыве) при отключении им найденного значения тока. Измеренное значение энергии дуги является предельно-доп .стимым для дугогасительных камер 2; дугогасительных рогов 3 и корпуса 4. Для возможности отключения с помощью этого базового выключателя короткозамкнутой цепи такой же мощности (Р2 Р, ), но. при напряжении 660 В последовательно к базовому выключател1о подключается дополнительный разрыв, конструктивно выполненный в виде отдельного модуля, заключенного в свой корпус 5. Модуль имеет электродинамический токоограничивающий элемейт, выполненный в виде одинарной электродинамической петли 6 с одним разрывом. При этом соотношение параметров токоограничивающих элементов базового выкл1очателя и модуля должно

3 соответствовать условию (К

3+ зи моменты инерции подвижных частей токоограничивающих элементов выключателя .и модуля, соответственно, Кз, Кзм — электродинамические коэффициенты токоограничивающих элементов выключателя и модуля, связывающие действующие на подвижную часть токоограничивающего элемента вращающие моменты М с квадратом величины йротекающего тока i (8=k i ) .

Выкл1очателем с последовательно включенным модулем производят отключение цепи с напряжением 660 В и током в f7 раза меньших, чем ток„.предельной отключающей способности выключателя прй 380 В и измеряют энергию дуги отключения W, выделяющуюся в выключатале (в главном разрыве).

Если эта энергия дуги меньше, чем при отключении выключателем предельного тока К3 при 380В, уменьшают размеры токоограничивающего элемента модуля, а тем самым и токоограничивающую способность модуля настолько, чтобы в выключателе (в главном разрыве) при совместном отключении им и модулем цепи 660 В значение энергии дугК отклю-ения было таким >ке, как и

782017 в цепи с напряжением 380 B. Для отключения цепи с напряжением 1140 В последовательно включают два модуля и обеспечивают таким же способом постоянство энергии в главном разрыве.

Определение наиболее рациональных соотношений между параметрами кон= тактно-дугогасительных систем выключателя (главного разрыва) и модулей (вспомогательных разрывов) производят расчетным путем, используя математическое моделирование процесса отключения цепей с токами К3 токоограничивающими выключателями. При этом учитывается необходимое условие постоянства энергии дуги отключения в главном разрыве — в выключателе.

Народно-хозяйственный эффект от применения предлагаемого технического решения образуется за счет того, что базовый выключатель, предназначенный для работы в цепях с напряжением только 380 В, имеет на 15-20% меньше материалоемкость, габариты и стоимость по сравнению с выключателем, предназначенным для защиты цепей такой же мощности, но при напряжении как 380, так и 660 В, а потребность в выключателях для защитЫ цепей 380 В составляет более 90% всего выпуска. Предварительные расчеты показали, что народно-хозяйственный эффект от применения предлагаемого способа составляет, в среднем

8,75 руб..н, каждый токоограничивающий выключатель, что при ожидаемом объеме выпуска в 1985 r 870 тыс.шт. составит всего 6 мли. рублей.

Формула изобретения

Способ отключения цепи токоограничивающим выключателем с последова-! тельно включенными разрывами в полюсе, каждый из которых выполнен с воз-! можностью токоограничения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

Я .сохранения величины отключаемой мощности короткого замыкания при разных номинальных напряжениях и обеспечения возможности использования менее материалоемких выключателей, после довательно с главным разрывом включают конструктивно не связанные между собой и с главным разрывом вспомогательные разрывы и отбирают указанными вспомогательными разрывами излишнюю энергию дуги отключения, " выделяющуюся при отключении цепи с номинальным напряжением, превышающим наименьшее номинальное напряжение, и таким образом обеспечивают постоянство величины энергии дуги

25 отключения в главном разрыве, соот.ветствующее значению энергии дуги отключения цепи с наименьшим номинальным иапря .кением, Источники информации, Зп принятые sa внимание при экспертизе

1. Выключатель типа TL фирмы

Terasiki Япония.

2. Выключатель типа АЕС-Tе1еfuukеи, ФРГ.

3. Патент США Р 4031492, 335 "16, 1976 °

782017

Составитель Е.Сафонова

--- -Редактор С.Патрушева Техред E. Гаврилевддр Корректор Л.Иван

Заказ 8157/65 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4