Устройство для коммутации индуктивных цепей постоянного тока
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Опубликовано 30.0882. Бюллетень ¹ 32 Дата опубликования описания 3008Я2 (51) М. Кд.з Н 01 Н 9/30 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621.3. .014.2(088.8) (72) Авторы изобретения В.Н.Пупынин, A.È.Êoðoëåíêoâ, A.М.Куссу и А.Г.Макаров Московский ордена Ленина и ордена Трудов институт инженеров железнодорожного тр (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ ИНДУКТИВНЫХ ЦЕПЕИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для коммутации сильнотоЧных индуктивных цепей постоянного тока, преимущественно высокого напряжения, в частности к устройствам коммутации с использованием вакуумных камер и вентильных элементов, и может быть использовано в качестве выключателей на фидерах ж.д. постоянного тока (трамвай, метро, магистральные и пригородные ж.д. 3,3-6,6 кВ, карьерный транспорт ). Известны устройства для коммутации цепей постоянного тока — электромагнитные выключатели постоянного тока, гашение тока в которых производится через посредство дуги, воз;никающей на контактах аппарата после их размыкания. Действием магнитного поля дуга загоняется в специальную дугогасительную камеру, рас. тягивается до критической величины и гаснет (1). Недостатки такого типа устройств при использовании их в сильноточных цепях высокого напряжения заключаются в громоздкости самих устройств, необходимости выделения под их монтаж специальных ячеек-большого объема и, в конечном итоге, в ненадежности отключения, связанной с наличием внутри устройства мощной, длительное время горящей дуги. Поэтому в последнее время на фидерах электрических ж.д., а также на фидерах карьерного транспорта 3,3 кВ для увеличения отключающей способности (увеличения длины дуги) соединяют по два выключателя последовательно. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором последовательно с главным контактом включен дроссель насыщения с сердечником из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, а вся цепь из контакта и дросселя насыщения шунтирована цепями перемагничивания шунтирования и гашения ° Цепь перемагничивания содержит предварительно заряженный конденсатор, индуктивность и тиристор, цепь шунтирования " тиристор, а цепь гашения содержит предварительно заряженный конденсатор, шунтированный варистором,.индуктивность и тиристор (2). Однако использование описанного устройства в сильноточных цепях высокого напряжения затруднено изза необходимости иметь значительное 955250 15 количество последовательно соединенных тиристоров во всех его цепях, что снижает надежность и экономичность устройства в целом. Кроме того, в устройстве при его работе потенциал предварительно заряженных 5 конденсаторов выносится в сеть и суммируется с напряжением источника, что приводит к наличию опасного потенциала .в сети при отключенных главных контактах и тем самым .снижает 1О безопасность обслуживания защищаемой сети. Целью изобретения является повышение надежности устройства его экономичности и безопасности обслуживания защищаемой сети. Указанная цель достигается тем, что в устройство для коммутации сильноточных индуктивных цепей постоянного тока, содержащее последовательно соединенные дроссель насьпцения с сердечником из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и главные контакты, цепь перемагничИвания, включающую в себя пьследовательно соединенные предварительно заряжаемый конденсатор и тиристор, цепь гашения, включающую в себя варистор и конденсатор, введены трансформатор тока и диод, вторичная обмотка трансформатора тока включена последовательно с дросселем насыщения и главными контактами„ а его первичная обмотка включена согласно в замкнутый 35 контур, содержащий упомянутые последовательно соединенные предварительно заряженный конденсатор и тиристор, встречно-параллельно которому включен диод, причем катод диода и анод 4р тиристора подключены к положительно заряжаемой обкладке конденсатора. Кроме того, в устройство введены вспомогательные контакты, сблокированные с главными контактами, диод, два 45 зарядных и один разрядный резисторы, две вакуумные камеры, первая из которых имеет вспомогательный электрод, причем вакуумные камеры и диод соединены последовательно и подключены параллельно цепи, содержащей вторичную обмотку трансформатора тока, дроссель насыщения и главные контакты через вспомогательные контакты и параллельно одному из зарядных резисторов и варистору непосредствен55 но, вспомогательный влек род первой вакуумной камеры подключен к точке соединения одной из обкладок конденсатора и одного из выводов äÐóгого зарядного резистора, другой вы- 60 вод которого соединен с одним из выводов разрядного резистора и общей шиной, другой вывод разрядного резистора подключен к точке соединения второй вакуумной камеры и анода дио- 65 да, катод которого подключен к другой обкладке конденсатора. Следует заметить, что предлагаемые исполнения цепей перемагничивания, шунтированйя и гашения могут быть использованы как,совместно, так И по отдельности. В случае, когда используется только цепочка перемагничивания, она во всех случаях подключается в цепь выклЮчателя так же, как указано вьпае через вторичную обмотку трансформатора тока. В случае, когда используются только цепи шунтирования и гашения, они подключаются параллельно цепи, состоящей из дросселя насыщения и главных контактов. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит главные контакты 1, дроссель 2, насыщения, контур 3 перемагничивания, где вторичная обмотка 4 трансформатора тока включена последовательно в цепь главных контактов, а первичная 5 — в последовательный контур конденсатора б, параллельно и встречно включенных тиристоров 7 и диода 8. Параллельно главному контакту, дросселю насьпцения и вторичной обмотке трансформатора тока включен блок 9 шунтирования и гашения через вспомогательный контакт 10, причем блок 9 содержит три параллельные цепочки. Первая цепочка образована варистором 11, втораязарядным резистором 12, а третья-последовательно соединенными первой вакуумной камерой 13 с вспомогательным электродом 14, второй вакуумной камерой 15 и диодом 16. Вспомогательный электрод 14 первой вакуумной камеры соединен с конденсатором 17 и зарядным резистором 18, другой вывод которого соединен с общей шиной. Анод. диода 1б соединен с общей шиной источнйка питания через разряднйй резистор 19. Устройство работает следующим образом. Во включенном положении устройства контакты главные 1, вспомогательные 10 и вакуумных камер 13 и 15 замкнуты. Конденсаторы б устройства предварительно заряжены с полярностью, указанной на чертеже. Конденсатор 17 заряжен через первый 12 и второй 18 зарядные резисторы. Через главные контакты 1, дроссель 2 насыщения . и вторичную обмотку 4 трансформатора тока протекает нарастающий во времени ток электрической цепи. При достижении током величины уставки подается сигнал на открытие тиристора 7, и предварительно заряженная емкость б разряжается через первичную обмотку 5 трансформатора тока. Вследствие этого по вторичной обмотке 4 трансформатора тока и далее 955250 по контуру вакуумные камеры 13,15диод 16-вспомогательные контакты 10-главные контакты 1-дроссель 2 на . сыщения проходит ток, перемагничивающий сердечник дросселя 2 насыщения и вытесняющий ток из главных контактов 1 в вакуумные камеры 13, 15, диод 16, вспомогательные контакты 10. Вследствие малого падения напряжения на контактах вакуумных камер и диоде 16 перемагничивание сердечника дросселя 2 идет при малом напряжении и, следовательно, длительно. В цепи главных контактов образуется пауза малого тока. Диод 8 служит для создания в цепи главных контактов и дросселя насыщения об- . ратного тока, большего чем отклюяаемяй ток цепи, что необходимо для перемагничивания дросселя в обратном направлении.. В паузу малого тока размыкаются главные контакты 1 и. контакты вакуумных камер 13 и 15, в которых возникает вращающаяся дуга. В вакуумной камере 13 вращаю щаяся дуга касается вспомогательного электрода 14 и разряжает заряженный конденсатор 17. Вследствие этого дуга в камере 15 гаснет и ток цепи начинает проходить по цепи вакуумная камера 13-вспомогательный электрод 14-конденсатор 17-вспомогательные контакты 10 и перезаряжает конденсатор 17. В момент времени, когда ток через конденсатор 17-достигнет максимума и начнет уменьшаться, начинает протекать ток от общей шины через разрядный резистор 19, диод 16 и вспомогательные контакты 10, поддерживаемый индуктивностью цепи. Одновременно с этим через диод 16 по цепи первая вакуумная камера 13 вспомогательный электрод 14конденсатор 17-диод 16-разрядный резистор 19-общая шина питания завершается перезаряд конденсатора 17, поддерживаемый индуктивностью источника питания. Избыток энергии цепи, запасенный в индуктивности источника, сбрасывается в варистор 11 при достижении на конденсаторе 17 нап ряжения, равного напряжению открытия варистора 11, и ток в цепи до устройства прекращается, а по индуктивной цепи после устройства течет затухающий ток через индуктивность отключаемой цепи, разрядный резистор 19, диод 16 и.вспомогательный контакт 10. После затухания тока в индуктивной цепи размыкается вспомогательный контакт 10. фоРмула изобретения 1. Устройство для коммутации индуктивных цепей постоянного тока, содержащее последовательно соедИненные дроссель насыщения с сердечником 15 из материала с прямоугольной петлей гистерезиса и главные контакты, цепь перемагничивания, включающую в себя последовательно соединенные пред:варительно заряжаемый конденсатор и 20 тиристор, цепь гашения; включающую в себя варистор и конденсатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства ,-и безопасности его обслуживания, в 25 него введены трансформатор тока и диод, вторичная обмотка трансформа.тора тока включена последовательно с дросселем насыщения и главными контактами, а его йервичная обмотка 30 включена согласно в замкнутый контур, содержащий упомянутые последовательно соединенные предварительно заряжаемый конденсатор и тиристор, встречно-параллельно которому включен диод, 4 З5 причем катод диода и анод тиристора подключены к положительно эаряжаемой обкладке конденсатора. 2.. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 40 повышения экономичности устройства, в него введены вспомогательные контакты, сблокированные с главными контактами, диод, два зярадных и один разрядный резисторы, две ва45 куумные камерыt первая из которых имеет вспомогательный электрод, причем вакуумные камеры и диод соединены последовательно и подключены параллельно цепи, содержащей вторичную обмотку трансформатора: тока, - 50 дрос ь на щения и главные контак ты через вспомогательные контакты и параллельно одному из зарядных ре зисторов и варистору непосредственно, вспомогательный электрод первой 55 вакуумной камеры подключен к точке соединения одйой из обкладок конденсатора и одного из выводов другого зарядного резистора, другой вывод которого соединен с одним из выво60 дов разрядного резистора и общей шиной, другой вывод разрядного резистора подключен к точке соединения второй вакуумной камеры и анода диоца, катод которого подключен к дру ;65 гой обкладке конденсатора. Таким образом, в предлагаемом устройстве для коммутации сильноточ-: ных индуктивных цепей постоянного тока дуговой износ главных контактов исключается полностью, а испольэованне вакуумных камер в контуре гашения позволяет использовать устройство в сильноточных цепях высокого напряжения без применения значительного количества последовательно и параллельно соединенных тиристоров„ что повышает надежность и экономичность его работы. 955250 Составитель A. Каретников Техред М. Надь КорректорМ.Иароии Редактор И.Михеева Заказ 6452/63 Тираж 7б1 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Проектная,4 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Голубев A.È. Быстродействующие, автоматические выключатели. "Энергия", 19б4. 2. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. Реферативный научно-технический сборник. М., "Информэнерго", 1979, 9 11, с.б.
