Устройство для коммутации электрических цепей постоянного тока

 

0llИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

1>964758 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 14. 05. 81 (21) 3289557/24-07

{gq j Кд 3

Н 01 Н 9/30 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий т

{53) УДК 621. 3.

° 014.2(088.8) Опубликовано 07.1082 ° Бюллетень № Э7

Дата опубликования описания 07 ° 10 ° 82

В. Н. Пупынин и A. Г. Макаров

«ВСЕСОЮВНА 1 . аатЯнтно 13 гехницю": м (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Московский ордена Ленина и оРдена Трудового Расщщ(ЯЯфдл1Дфи институт инженеров железнодорожного трансп та (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

15

25

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для коммутации цепей постоянного тока, преимущественно сильноточных цепей высокого напряжения, в частности к устройствам коммутации с использованием контактных и вентильных элементов, и лложет быть использовано в качестве выключателей на фт1дерах железных дорог постоянного тока (трамвай, метро, магистральные и пригородные железные дороги 3,3-6,6 кВ, карьерный транспорт), на фидерах подстанций электролизных цехов и прокатных станов.

Известны устройства для коммутации цепей постоянного тока — электромагнитные выключатели постоянного тока, гашение тока в которых производится посредством дуги, возникающей на контактах аппарата после их размыкания. Действием магнитного поля дуга загоняется в специальную дугогасительную камеру, растягивается до. критической величины и гаснет (1 ).

Недостатки этих устройств при использовании их.в сильноточных цепях высокого напряжения заключается в ненадежности отключения, связанной с наличием внутри устройства мощной,i длительное время горящей дуги.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является коммтируюцее устройство, содержащее два последовательно включенных электромагнитных выключателя, один из кото.Рых шунтирован резистором, что.должно убыстрить отключение шунтированного выключателя, обеспечить передачу то; ка в резистор, его ограничение резистором и последуюцее облегченное. гашение тока другим выключателем (2 ).

Однако вследствие относительно медленного нарастания напряжения на дуге обоих выключателей в начальной стадии отключения тока резисвор вводится очень медленно, что несколько облегчает условия гашения дуги шунтированного,выключатеЛя и утяжеляет их для другого выключателя и в целом, растягивает процесс отключения цепи.

Поэтому в практике более эффективным является устройство, содержащее два последовательно включенных выключателя, из которых ни один не шунтирован резистором, и. в настоящее время используется в качестве типового коммутирующего устройства на всех фидерах электрических железных дорог, 964758 а также на фидерах карьерного транспорта 3,3 кВ.

Целью изобретения является повышение отключающей способности устройства и увеличение ресурса его работы.

Указанная цель достигается тем, 5 что устройство для коммутации электрических цепей постоянного тока, содержащее два последовательно включенных электромагнитных выключателя, эдин иэ которых шунтирован резисто- j0 ром, снабжено диодом и быстродейству-: ющим управляежим ключом, причем диод включен последовательно с.шунтирующим резистором в проводящем направле. нии, а быстродействующий управляемый ключ .подключен параллельно диоду и шунтирующему резистору. В качестве быстродействующего ключа использован тиристорный ключ с конденсаторным гашением.

При этом устройство снабжено датчиком тока, блоком управления и зарядным резистором, датчик тока включен в.защищаемую цепь последовательно с выключателями, выход датчика тока подключен к входу блока управления, выходы которого соединены с. цепями управления выключателей и тиРисторов ключа, зарядный резистор включен между выводом для подключения отрицательного полюса источника питания и точкой соединения коммутирующего тиристора и конденсатора ключа.

Применение быстродействующего управляемого ключа позволяет очень быст- ро (за доли миллисекунды) перевести ток первого выключателя в силовой тиристор ключа, при последующем закрытии которого коммутирующим контуром ключа отключаемый ток столь же быстро переводится в шунтирующий ре- 40 зистор и ограничивает ток, легко отключаемый вторим выключателем .

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит последователь-45 но соединенные электромагнитные выключатели 1 и 2, параллельно выключателю 1 подсоединена цепь, содержащая последовательно соединенные шунтирующий резистор 3 и диод 4, параллельно50 им включен управляемый тиристорный ключ 5, содержащий силовой тиристор 6, коммутирующий тиристор 7 H конденса тор 8. Диод 4 предназначен для предотвращения разряда конденсатора 8 через шунтирующий резистор 3 при за-крытии силового тиристора б.. Зарядный резистор 9 подключен между шиной

"Минус" источника напряжения и катодом коммутирующего тиристора 7.

Датчик тока 10 включен последовательно с выключателями 1 и 2 в защищаемую цепь и соединен с блоком 11 управления. Блок 11 управления предназначен для согласованного по време- 65 ни управления моментами отключения выключателей 1, 2 и открытия тиристоров б и 7. Позицией 12 показано место короткого замыкания в защищаемой цепи.

Устройство работает следующим образом.

В отключенном положении устройства выключатели 1 и 2 отключены, тиристоры 6 и 7 закрыты, по цепи "Плюс" источника напряжения, диод 4, резистор 3, конденсатор 8, резистор 9, шина

"Минус" источника напряжения заряжается конденсатор 8 ключа 5 с полярностью, указанной на чертеже. Во включенном положении устройства контакты выключателей 1 и 2 замкнуты и через них подается напряжение в защищаемую цепь.

При повреждении в цепи, например при коротком замыкании в точке 12, датчик 10 тока срабатывает и выдает сигнал на блок 11 управления, Последний ретранслирует сигнал в цепи отключения выключателей 1 и 2 и в цепь управления силового тиристора б.

Так как падение напряжения на тиристоре 6. невелико и много меньше напряжения открытой дуги, передача тока из выключателя 1 в цепь тиристора 6 про- исходит практически мгновенно, как только начнут расходиться контакты . выключателя. Спустя время, необходимое для деиониэации межконтактного промежутка (1-1,5 мс), устройство 11 управления подает сигнал на открытие коммутирующего тиристора 7. Последний открывается, закрывает. силовой тиристор б и переводит ток цепи на себя. Под действием этого тока конденсатор 8 перезаряжается, на нем появляется напряжение (фиг. 1), под действием которого ток начинает проходить по диоду 4 и резистору 3, ограничиваясь по величине. В момент достижения напряжения на конденсаторе 8 максимального значения тиристор 7 автоматически закрывается. В последующие моменты времени ограниченный .резистором 3 ток легко отключается выключателем 2.

Подключение к первому выключателю быстродействующего управляемого ключа и ввод диода в цепь шунтирующего резистора позволяет быстро перевести ток иэ главных контактов первого выключателя в цепь шунтирующего резистора и, тем самым, ограничивает величину тока короткого замыкания, а второй выключатель более легко и быстро отключает этот ограниченный.ток, что повышает отключающую способноств предлагаемого устройства по сравнению с известным. Отключение тока первым выключателем практически беэ дуги и более легкие условия отключения второ,го выключателя повышают ресурс работы

Устройства в целом.

964758

Формула изобретения

Составитель A. Каретников

Редактор Н. Пушненкова Техред М.Гергель КорректорА. Ференц;

Закаэ7643/35 Тираж 761

ВНИИПИ ГосударСтвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

1. Устройство для коммутации электрических цепей постоянного тока, содержащее два последовательно включенных электромагнитных выключателя, один иэ которых шунтирован резистором, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отключающей способности и повышения ресурса работы, оно снабжено диодом и быстродействующим управля- о емым ключом, причем диод включен по-. следовательно с шунтирующим резистором в проводящем направлении, а быстродействующий управляемый ключ подключен параллельно диоду и шунтиру- 15 ющему резистору.

2. Устройство по п. 1, о л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве быстродействующего управляемого ключа 20 использован тиристорный ключ с конденсаторным гашением.

3. Устройство по п. 2 о т л ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено датчиком тока, блоком управления и зарядным резистором, датчик тока включен в защищаемую цепь последовательно с выключателями, выход датчика тока подключен к входу блока управления, выходы которого соединены с цепями управления выключателей и тиристоров ключа, зарядный резистор включен между выводом для подключения отрицательного полюса источника питания и точкой соединения коммутирующего тиристора ключа и конденсатора ключа. Источники инфоРмации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брон О. Б. Электрическая дуга в аппаратах управления. Госэнергоиздат, 1954.

2. Голубев A. И. Быстродействующие автоматические выключатели. — "Энергия", 1964, с. 146.