CN1199210C - 辅助消弧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辅助消弧装置，包括一个求值电路，用于确定一个主电流回路中的电流方向，一个外部供电的电磁吹弧线圈(3)，该线圈(3)被设定根据该主电流回路中的电流方向施加一个电磁力，及一个用于转换消弧电流回路中的电流方向的开关装置(2)，该开关装置可以在第一位置和第二位置之间移动，并与检测装置(1，7)存在信号接受关系，该开关装置的位置是基于该检测装置(1，7)所提供的信号；该线圈(3)中的电流极性或方向受到该开关装置从一个位置移动到另一位置的变化的影响。

Description

辅助消弧装置
技术领域
本发明涉及一种用于开关小电流的具有外部供电的电磁吹弧线圈的辅助消弧装置。
背景技术
直流功率开关、如电路断路器及线路和整流开关在电气铁道等的直流电网中将用于不同的任务，其中在两个电流方向的传导及开关方面具有不同的要求格式。电路断路器必需在两个方向上传导及开关电流，而线路和整流开关可在能量反馈的情况下流过与常规电流方向相反的电流，因此必需能够在两个电流方向上对直到5kA的确定电流强度进行开关。
在大直流功率开关的情况下当开断从0至400A的临界电流或小电流时会出现非常长的关断时间。这种非常长的关断时间是在通过辅助消弧器的关断操作中形成的并引起长的燃弧时间，由此使开关装置的触头系统严重的磨损及可使开关装置本身损坏。
产生长的关断时间的原因主要在于，在小电流幅值时的电磁力低，它使开关过程引起的电弧向上驱动及伸长。该电弧可被看作载流的导体，当与磁场相遇时在其上将作用一个力。当该“载流导体”自身磁场很小时可施加一个外磁场来增强电弧的迁移。该外磁场譬如可通过一个串联地连接在主电流回路中的电磁吹弧线圈来实现。该线圈中或是持续地流过主电流；或是在消弧过程期间流过电流，这时譬如将探测头通过线圈与主电流回路相连接。
但是该解决方案具有其缺点，即该转换到主电流回路中的线圈必需具有大的载流能力及动态强度，因为主电流将流过它。
另外的方案，如使用永久磁铁产生磁场或通过外部供电的线圈产生磁场，仅能在一个事先确定的电流方向上起作用。在相反电流方向上该磁场将迫使电弧进入开关及由此损坏开关。但由于如上所述必需在两个方向上开关电流，这些方案不适于作为解决方案。
发明内容
因而，本发明的任务在于解决上述的问题并建立一种既经济又通用的辅助消弧装置。
根据本发明，该任务的技术方案在于一种辅助消弧装置，它包括一个用于确定一个主电流回路中的电流方向的求值电路、一个消弧电流回路，它包括一个外部供电的电磁吹弧线圈，该线圈被设定根据该主电流回路中的电流方向施加一个电磁力，及一个用于转换该消弧电流回路中的电流方向的开关装置，该开关装置可以在第一位置和第二位置之间移动，并与求值电路存在信号接受关系，该开关装置的位置是基于该求值电路所提供的信号；该线圈中的电流极性或方向受到该开关装置在所述的第一位置和第二位置之间的变化的影响。
根据本发明公开了一种由控制电压电源网路供电的线圈，它产生一个电磁场，其磁力线垂直地穿过电弧及其磁场方向将通过基于对流过开关的电流方向的识别的控制来改变。该磁场与电弧电流共同作用引起电弧变长并使它从直流功率开关的触头驱动到电弧室中。
根据本发明，由外部供电的线圈产生的磁场其幅值与主电流回路的电流幅值无关。由此当电流很小、如1A时，可提供使电弧变长的足够大的磁场。它不需要具有高的短时载流能力及成本大的线圈，及此外在主电流回路中连接的元件上不产生热损耗。
附图说明
以下参照附图借助一个实施例来详细描述本发明。附图为：
图1是根据本发明的辅助消弧装置的电路布置；
图2是使用根据本发明的辅助消弧装置的直流功率开关；及
图3是图1中所示的求值电路的电路框图。
具体实施方式
下面将参照图1至3来详细描述根据本发明用于开关小电流的辅助消弧装置的一个实施例。
在图1中，标号2表示一个转换开关或交叉倒相开关，3表示一个电磁吹弧线圈，5表示一个开关，6表示一个储能电容器，及7表示用于转换交叉倒相开关2的求值电路。
在图2中表示出：霍尔传感器1，电磁吹弧线圈3，铁心磁路4，一个直流功率开关的动触头件8及定触头件9和主电流回路的上电流母线10。标号11表示电弧导向体的固定侧，12表示铁心的隔板，13表示线圈的绝缘，14表示一个消弧片装置的侧壁，15表示电弧导向体的运动侧，16表示前触头及17表示直流功率开关的一个柔性带状引线。
用于检测电流方向的高灵敏度霍尔传感器1被设置在直流功率开关的主电流回路中，以测量电流。为了减小干扰的影响合乎要求的是，使这些霍尔传感器1彼此以很小的距离放置。为了进一步提高抗干扰的灵敏度，这两个霍尔传感器1被这样地布置，即这两个霍尔传感器的有效场强在数值上相等而在方向上相反。由此，在以下将详细描述的求值电路7中使来自霍尔传感器1的信号相减可滤掉干扰信号。因为主电流回路中的导体由于其载流能力(若干kA)将具有大的预定横截面，霍尔传感器1可被插在上电流母线10中，如图2中所示，由此可使开关的尺寸减小。
在图3中表示了求值电路7的电路框图。该求值电路7由各在其后连接一个放大器及一个补偿器的霍尔传感器1及2组成。补偿器的输出信号被传送到一个减法器，后者将这些信号相减并传送到一个比较器。该比较器借助一个阈值检验：输送给它的信号是否大于零，并将相应于检验结果的信号输出给后级放大器。
因此，该放大器输出一个正比于检测的电流方向的信号。该信号将控制交叉倒相开关2，该开关使电磁吹弧线圈3中的极性或电流方向改变，即通过在图1中触头a及b之间转换的方式使电流方向改变。
为此该求值电路7必需在操作直流功率开关的辅助消弧装置前被启动，以便关断。但是，当直流功率开关以小的延时进行开断时，亦可通过关断指令来启动求值电路7，以检测电流方向。
如果操作直流功率开关的辅助消弧装置，即通过图1中“关断指令”所指示的，对此将并列地合上开关5。由此电容器6将通过电磁吹弧线圈3导通放电。这样在线圈中产生的磁场将通过铁心磁路4到达直流功率开关触头8及9上的电弧区域，尤其被引导到电弧的根部区域。通过各种试验得到这样的结果，即在该区域中的磁场吹弧能特别有效地引起电弧的迁移或移动。
该电容器6还用作电荷缓冲存储器，它在开关5打开时被充电，以致当辅助电压或外电源故障时上述系统也能工作。
本发明的优点主要在于，由电磁吹弧线圈产生的磁场幅值与主电流回路中的电流幅值无关，因此在很小电流、譬如1A时可提供使电弧增长足够大的磁场。此外，不需要必须具有高的短时载流能力(100000A)及高成本的线圈，及在主电流回路中连接的元件上不产生热损耗。
根据本发明公开了一种具有用于开关小电流的、由外部供电的电磁吹弧线圈的辅助消弧装置，其中基于对直流功率开关主电路中电流方向的检测来转换由外部供电的电磁吹弧线圈中的电流方向。

Claims (6)

1.辅助消弧装置，包括：
一个求值电路(1，7)，用于确定一个主电流回路中的电流方向，
一个消弧电流回路包括一个外部供电的电磁吹弧线圈(3)，该线圈(3)被设定根据该主电流回路中的电流方向施加一个电磁力，及
一个用于转换该消弧电流回路中的电流方向的开关装置(2)，该开关装置可以在第一位置和第二位置之间移动，并与求值电路(1，7)存在信号接受关系，该开关装置的位置是基于该求值电路(1，7)所提供的信号；该线圈(3)中的电流极性或方向受到该开关装置在所述的第一位置和第二位置之间的变化的影响。
2.根据权利要求1的辅助消弧装置，其特征在于，所述求值电路具有两个传感器(1)及一个用于使这些传感器的输出信号相减的减法器。
3.根据权利要求2的辅助消弧装置，其特征在于，所述求值电路还具有用于传感器输出信号的一个放大器及一个补偿器。
4.根据权利要求2的辅助消弧装置，其特征在于，所述求值电路还具有：一个比较器，用于使减法器的输出信号与一个阈值相比较；及一个放大器，用于放大比较器的输出信号。
5.根据权利要求2的辅助消弧装置，其特征在于，这些传感器为霍尔传感器，它们被对置地插入在主电流回路的一个导体中。
6.根据权利要求1的辅助消弧装置，其特征在于，该辅助消弧装置还具有一个电容器(6)，它与包括线圈的电流回路并联地连接。
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