Быстродействующий автоматическийвыключатель постоянного toka

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 817777 (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 237220 (22) Заявлено 16.05.79 (21) 2766424/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 30.03.81. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 05.04.81 (51) М. К .

Н OI Н 33/08

Гееударстеенный кемитет

СССР (53) УДК 621.316. .57.024 (088.8) аа делан нэебретений н открытий

В. Н. Кондратюк, В. С. Лабковский, Л. М. Морозовский, С. P. Резинский, Э. М. Улановский, В. И. Хоролец, В. В. Ану ат, Ф. М. Воропаев, В. И. Жуков, Н. С. Кузнецов, А. М. Ку уль йГ.-АгРы.цщ

Ъ

"" Р

Ъ ..:.-, 1 1 (72) Авторы изобретеиня (71) Заявитель (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к сильноточным быстродействующим выключателям с устройствами для гашения дуги и может быть использовано для защиты силовых и тиристорных преобразователей от аварийных режимов в комплектных тиристорных приводах.

По основному авт. св. № 237220 известен быстродействующий автоматический выключатель постоянного тока, содержащий быстродействующий привод, контактную и дугогасительную систему с гашением дуги в воздухе, состоящую из катушки магнитного дутья и.Камеры со щитами и продольными внутренними перегородками V-образной формы с сужающимися кверху концами и удлиненным основанием, охваченным магнитопроводом катушки главного магнитного дутья, а в верхней части перегородок— дополнительными магнитопроводами, расположенными вдоль осей перегородок, с магнитными перемычками на концах, охваченными разрезными в верхней части кольцами из токопроводящего материала (11.

Однако в данном выключателе дуга не гасится полностью в дугогасительной камере и в окружающее проСтранство из камеры распространяются пламя дуги и раскаленные ионизированные газы, что ограничивает запас выключателя по отключающей способности и не позволяет уменьшить

5 ограничивающий габарит выключателя, т. е. размеры границ вокруг выключателя, за которыми возможно расположение токоведущих частей и другой аппаратуры при исключении переброса дуги на другие части аппарата или комплектного устройства.

Цель изобретения — повышение отключающей способности выключателя и уменьшение зоны выброса ионизированных газов за счет интенсификации деионизации продуктов горения дуги.

Поставленная цель достигается тем, что быстродействующий автоматический выключатель постоянного тока снабжен изоляционным коробом, с внутренней стороны стенок которого в верхней части с зазором закреплена рамка из магнит-. ав ного материала с перемычкой посредине, и пламегасительной камерой, причем изоляционный короб одет на дугогасительную камеру с зазором по периметру, а верхняя

817777

3 часть изоляционного короба расположена внутри пламегасительной камеры. Изоляционный короб установлен с возможностью вертикального перемещения, а площади поперечных сечений изоляционного короба и пламегасительной камеры выбраны в отношении 1:2. Кроме того, короб снаружи

5 в верхней части снабжен выступами для фиксации его в пламегасительной камере в рабочем положении. Пламегасительная камера в своей нижней части имеет стопорные штыри для фиксации изоляционного короба в нерабочем положении.

Расположение пламегасительной стальной камеры над дугогасительной и их связь через направляющий короб по сравнению с известным выключателем позволяет увеличить путь прохождения горячих ионизированных газов, а также площадь их соприкосновения с охлаждающими поверхностями, что способствует ускорению процесса их деионизации. Сквозной периметрический зазор между дугогасительной камерой и изоляционным коробом обеспечивает подсос воздуха снизу, что также способствует деионизации раскаленных газов за счет ускорения перемещения их вдоль охлаждающих поверхностей. Этому способствует также наличие в верхней части короба рам- 2s ки из магнитного материала, а также плааегасительной камеры, выполненной из магнитного материала. Кроме того, указанное соотношение площадей поперечного сечения короба и пламегасительной камеры обеспечивает ускорение охлаждения ионизированных газов за счет их расширения при выходе из короба в пламегасительную камеру. Все это обеспечивает значительное снижение концентрации, температуры и скорости ионизированных газов на выходе из пламегасительной камеры, т. е. интенсивное и практически полное пламегашение в пределах этой камеры.

На чертеже изображен предлагаемый быстродействующий автоматический выклю40 чатель постоянного тока.

Выключатель содержит быстродействующий привод 1, содержащий постоянный магнит 2 и электромагнит с магнитопроводом 3 и катушкой 4. В окне магнитопровода 3 проходит шина 5, соединенная одним кон- 4 цом с выводной шиной 6, а вторым — с подвижным контактом 7„который с помощью тяги 8 соединен с якорем 9. Неподвижный контакт 10 выключателя укреплен с помощью стойки l l на. изоляционной плите 12, а упомянутая стойка 11 соединена с выводной шиной 13, образующей виток вокруг

П-образного магнитопровода 14, т. е. катушку магнитного дутья. Сверху к стойке

11 прикреплен дугогасительный por 15, а над подвижным контактом 7 расположен дугогасительный рог 16. Дугогасительная камера 17 содержит внутренние перегород,ки 18 V-образной формы с сужающимися

4 кверху концами и удлиненным основанием. На перегородках 18 вдоль их оси со стороны дугогасительной камеры 17 расположены магнитопроводы 19, имеющие на конках магнитные перемычки 20 и разрезанные в верхней части кольца 21 из немагнитного токопроводящего материала, которые охватывают упомянутые перемычки 20. Над дугогасительной камерой 17 расположена пламегасительная камера 22, вы. полненная из магнитного материала с решетчатой крышкой 23. В отверстие днища камеры 22 входит своей верхней частью направляющий изоляционный короб 24, выступающий внутрь этой камеры на одну треть своей высоты и охватывающий дугогасительную камеру 17 со сквозным периметрическим зазором. Короб 24 в своей верхней части с внутренней стороны снабжен магнитной рамкой 25 с перемычкой посредине, которая прикреплена с зазором к его стенкам, а с наружной стороны он имеет выступы 26 для фиксации его в пламегасительной камере 22 в рабочем (нижнем) положении. Нерабочее (верхнее) положение короба 24 фиксируют стопорные штыри 27, установленные в нижней части пламегасительной камеры 22, которая прикреплена к основанию выключателя с помощью стойки 28, изолированной от камеры 22 изолятором 29. Площади поперечных сечений короба 24 и пламегасительной камеры 22 относятся как 1:2 — 1:2,5.

При шкафном исполнении комплектных тири стор ных преобразователей пламегасительная камера 22 может крепиться к шкафу с помощью изоляторов.

Быстродействующий автоматический выключатель постоянного тока включается в цепь защиты силовых тиристоров от аварийных режимов в комплектных тиристорных приводах. Ток защищаемой цепи проходит через выводную шину 13, неподвижный контакт 10, подвижный контакт 7, шину 5 и выводную шину 6. Размыкание контактов осуществляется быстродействующим приводом 1. При возникновении в защищаемой цепи тока, больше допустимого, в магнитопроводе 3 электромагнита возникает значительная по величине намагничивающая сила, создаваемая шиной и направленная согласно с намагничивающей силой постоянного магнита 2. Под действием результирующей намагничивающей силы якорь 9 перебрасывается, например, влево и посредством тяги 8 тянет за собой подвижный контакт 7 и цепь размыкается. Последующие включения -выключателя производятся с помощью катушки 4.

При размыкании между подвижным 7 и неподвижным 10 контактами возникает дуга, которая под действием электромагнитного поля, создаваемого витком выводной шины 13, намотанной на магнитопровод 14, т. е. катушкой магнитного дутья, вытесняет817777 ся из контактного промежутка, перебрасывается на дугогасительные рога 15 и 16 и с их помощью вводится в дугогасительную камеру 17, где происходит растяжение дуги между перегородками 18 с помощью магнитопровода 19, электромагнитное поле которых перемещает дугу вдоль оси перегородок

18 до магнитных перемычек 20, и переходит на кольца 21, которые защищают перемычки 20 от перегрева и стабилизируют точки горения дуги. Дуга, горящая между кольцами 21 имеет установившееся напряжение, которое по величине уже не изменяется, но значение его выше напряжения устойчивого горения дуги, т. е. сопротивление дуги больше, а ток минимальный, и дуга гаснет. 15

Дуга гасится полностью в объеме дугогасительной камеры 17, но продукты ее горения (пламя и разогретые ионизи рова нные газы) под действием газодинамических сил выбрасываются за пределы дугогасительной камеры 17 в окружающее простран- 2О ство, что может привести к перекрытию на окружающие элементы устройства, находящиеся под потенциалами (шины, заземленные элементы оболочек и т. д.). Разогретые ионизированные газы с помощью направляющего короба 24 под действием тяги, создаваемой воздухом, проходящие через зазор между коробом 24 и стенками дугогасительной камеры 17, втягиваются в пламегасительную камеру 22. Соприкасаясь со стенками короба 24, рамкой 25, ионизирован- зп ные газы отдают им свое тепло, интенсивно охлаждаются и большая часть потока разогретых газов деионизируется. Одновременно поток ионизированных газов взаимодействует с магнитным полем рамки 25, в результате чего изменяется скорость и траектория движения указанного потока, при этом в результате взаимодействия ма нитного поля камеры 22 с ионным потоком, попавшим в нее, скорость ионного потока уменьшается, изменяется траектория его движения и оставшаяся часть газов деионизируется стенками камеры 22 и крышкой 23.

Благодаря тому, что конструкция предлагаемого выключателя обеспечивает интенсивное и практически полное пламегашение в пределах пламегасительной камеры, 45 т. е. значительно снижает концентрацию, температуру и скорость ионизированных газов, обеспечивается возможность уменьшения ограничивающего габариты выключателя в два раза. При использовании выключателей в комплектных тиристорных приводах, размещенных в шкафах, за счет уменьшения ограничивающего габарита выклю-. чателя снижается металлоемкость, экономятся производственные площади в 2,5 раза, а также используются стандартные шкафы для комплектных тиристорных приводов.

3а счет сокращения полного времени гашения дуги и снижения перенапряжения в от.ключаемой цепи повышается отключающая способность выключателя и появляется возможность при прочих равных условиях использовать в преобразователях тиристоры более низкого класса, что дает значительную экономию.

Формула изобретения

1. Быстродействующий автоматический, выключатель постоянного тока по авт. св. № 237220, отличающийся тем, что, с целью повышения отключающей способности выключателя и уменьшения зоны выброса ионизированных газов за счет интенсификации деионизации продуктов горения дуги, он снабжен изоляционным коробом, с внутренней стороны стенок которого в верхней части с зазором закреплена рамка из магнитного материала с перемычкой посредине, и пламегасительной камерой из магнитного материала с решетчатой крышкой, причем изоЛяционный короб одет на дугогасительную камеру с зазором по периметру, а верхняя часть изоляционного короба расположена внутри пламегасительной камеры, изоляционный короб установлен с возможностью вертикального перемещения, а площади поперечных сечений изоляционного короба и пламегасительной камеры выбраны в отношении 1:2.

2. Выключатель по п, 1, отличающийся теМ, что короб снаружи в верхней своей части снабжен выступами для фиксации его в пламегасительной камере в рабочем пол а<енин.

Выключатель по п. 1, отличающийся тем, что пламегасительная камера в своей ниЖней части имеет стопорные штыри для фиксации изоляционного короба в нерабочем положении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 237220, кл. Н 01 Н 33/08, 1965.

817777

29

27

Составитель Н. Глеклер

Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Тираж 784 Подписное

Редактор К. Лембак

Заказ 992/68

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4