EA002786B1

EA002786B1 - Дугогасительное устройство

Info

Publication number: EA002786B1
Application number: EA200001243A
Authority: EA
Inventors: Томас Пниок
Original assignee: Аег Нидершпаннунгстехник Гмбх Унд Ко. Кг
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2002-10-31
Also published as: SK286408B6; WO2000065624A2; DE19914773A1; CN1199210C; WO2000065624A3; EP1099232A2; DE50014565D1; PL197384B1; DE19914773B4; EA200001243A1; AU4746200A; CN1310852A; US6683764B1; PL348430A1; ATE370510T1; SK16622000A3; EP1099232B1; KR100694954B1; KR20010052449A

Abstract

Согласно изобретению предложено дугогасительное устройство, содержащее запитываемую от стороннего источника катушку 3 для коммутации малых токов, у которого направление тока в катушке 3 коммутируется на основе определения направления тока в контуре главного тока силового выключателя постоянного тока.

Description

Настоящее изобретение относится к дугогасительному устройству, содержащему запитываемую от стороннего источника катушку с «магнитным поддувом» для коммутации малых токов.

Силовые выключатели постоянного тока, такие как соединительные, а также секционные и выпрямительные выключатели, используются в сетях постоянного тока электрических железных дорог и т.п. для различных задач, причем к пропусканию и выключению тока в двух направлениях предъявляются разные требования. Соединительные выключатели должны пропускать и выключать токи в обоих направлениях, а через секционные и выпрямительные выключатели в режиме рекуперации энергии токи могут протекать навстречу нормальному направлению, поэтому данные выключатели должны быть способны в обоих направлениях выключать токи силой до 5 кА.

У больших силовых выключателей постоянного тока при выключении критических или малых токов в пределах от 0 до 400А существует предельно длительное время выключения. Это предельно длительное время выключения возникает при выключении через вспомогательные расцепители и вызывает длительное горение дуги, из-за чего контактная система коммутационного прибора сильно изнашивается, а сам коммутационный прибор может быть поврежден.

Причина длительного времени выключения в том, что при небольшой силе тока невелика и электромагнитная сила, которая смещает вверх и растягивает дугу, возникающую в процессе выключения. Дугу можно рассматривать как проводник, через который протекает ток и на который в магнитном поле воздействует сила. При небольшом собственном поле проводника, через который протекает ток, можно для ускорения перемещения дуги приложить внешнее магнитное поле. Это поле может быть реализовано, например, посредством катушек с «магнитным поддувом», последовательно включенных в контур главного тока. Через них главный ток протекает либо постоянно, либо в процессе гашения, когда с контуром главного тока катушки соединены через датчики.

Эти решения обладают, однако, тем недостатком, что включенные в контур главного тока катушки должны иметь высокие нагрузочную способность по току и динамическую прочность, поскольку через них протекает главный ток.

Другие альтернативы, т.е. поле, реализованное с использованием постоянных магнитов, или поле, реализованное катушками, питаемыми от посторонних источников, могут быть эффективными только при одном предварительно установленном направлении тока. При противоположном направлении тока они вдавливали бы дугу в выключатель и за счет этого разрушили бы его. Поскольку, однако, как уже сказано, токи следует выключать в обоих направлениях, эти альтернативы непригодны в качестве решений.

В основе изобретения лежит задача решения названных проблем и создания экономичного и универсального дугогасительного устройства.

Эта задача решается, согласно изобретению, посредством дугогасительного устройства, охарактеризованного в п. 1 формулы.

Согласно изобретению предлагается питаемая от сети управляющего напряжения катушка, вырабатывающая магнитное поле, силовые линии которого вертикально пронизывают дугу, а направление которого изменяется с помощью схемы определения направления тока. Магнитное поле при взаимодействии с током дуги вызывает ее растягивание и перемещает ее от контактов силового выключателя постоянного тока в дугогасительную камеру.

В зависимых пунктах формулы охарактеризованы предпочтительные варианты выполнения изобретения.

Согласно изобретению величина магнитного поля, сформированного питаемой от стороннего источника катушкой, не зависит от величины тока в главном контуре. За счет этого при очень малых токах, например 1А, в распоряжении имеется достаточное для растягивания магнитное поле. Не требуются дорогостоящие катушки, имеющие высокую кратковременную нагрузочную способность по току, и, кроме того, не возникают тепловые потери за счет включенных в контур главного тока элементов.

Изобретение более подробно поясняется ниже с помощью примера выполнения со ссылкой на чертежи, на которых фиг. 1 - схема дугогасительного устройства согласно изобретению;

фиг. 2 - силовой выключатель постоянного тока, в котором использовано дугогасительное устройство согласно изобретению;

фиг. 3 - блок-схема изображенной на фиг. 1 схемы оценки.

Пример выполнения дугогасительного устройства согласно изобретению для выключения малых токов более подробно описан со ссылкой на фиг. 1-3.

На фиг. 1 поз. 2 обозначен переключатель, поз. 3 - катушка с «магнитным поддувом», поз. 5 - выключатель, поз. 6 - накопительная емкость и поз. 7 - схема оценки для коммутации переключателя 2.

На фиг. 2 изображены датчики 1 Холла, катушка 3 с «магнитным поддувом», железный сердечник 4, подвижный контакт 8 и неподвижный контакт 9 силового выключателя постоянного тока, а также верхняя шина 10 главного контура. Поз. 11 обозначена неподвижная сторона проводника дуги, поз. 12 - изоляция железного сердечника, поз. 13 - изоляция катушки, поз. 14 - боковая стенка пакета дугогасительных пластин, поз. 15 - подвижная сторона проводника дуги, поз. 16 - вспомогательный контакт и поз. 17 гибкая лента силового выключателя постоянного тока.

Чувствительные датчики 1 Холла для определения направления тока расположены в главном контуре силового выключателя постоянного тока. Для уменьшения возмущающего воздействия целесообразно позиционировать датчики 1 Холла на небольшом расстоянии друг от друга. Для повышения нечувствительности к помехам два датчика 1 Холла позиционируют так, чтобы полезное поле обоих датчиков было одинаковым по величине, однако противоположным по направлению. При вычитании сигналов датчиков 1 Холла в более подробно описанной ниже схеме 7 оценки отфильтровывают, тем самым, паразитные сигналы. Поскольку проводники в главном контуре из-за своей нагрузочной способности по току (несколько кА) имеют заданное большое сечение, датчики 1 Холла могут быть установлены в верхней шине 10, как это показано на фиг. 2, благодаря чему достигается уменьшение объема схемы.

На фиг. 3 изображена блок-схема схемы 7 оценки. Схема 7 оценки состоит из датчиков 1, 2 Холла, к каждому из которых подключены усилитель и согласующее устройство. Выходные сигналы согласующих устройств подаются к блоку вычитания, который вычитает сигналы и подает к компаратору. Компаратор проверяет на основе порогового значения, больше ли нуля подаваемый к нему сигнал или нет, и выдает подключенному усилителю сигнал, соответствующий результату контроля.

Усилитель выдает, таким образом, сигнал, пропорциональный определяемому направлению тока. Этот сигнал управляет переключателем 2, который изменяет полярность или направление тока в катушке 3 с «магнитным поддувом», производя переключение между контактами а и Ь на фиг.

1.

Схема 7 оценки должна быть, таким образом, активной до срабатывания вспомогательного расцепителя силового выключателя постоянного тока. Схема 7 оценки может быть, однако, активной и при подаче команды выключения, когда размыкание силового выключателя постоянного тока происходит с небольшой задержкой во времени для определения направления тока.

При срабатывании вспомогательного расцепителя силового выключателя постоянного тока, что обозначено блоком «команда выключения» на фиг. 1, параллельно этому замыкается выключатель 5. Таким образом, начинается разрядка конденсатора 6 через катушку 3. Формируемое в результате этого в катушке магнитное поле подается через железный сердечник 4 целенаправленно в зону дуги на контактах 8, 9 силового выключателя постоянного тока, в частности в зону основания дуги. Раз личные опыты показали, что «обдув» магнитным полем в этой зоне крайне эффективно вызывает смещение дуги.

Емкость 6 служит далее в качестве зарядного буфера, который заряжается при разомкнутом выключателе 5, так что описанная выше система функционирует даже при исчезновении вспомогательного напряжения или постороннего питания.

Преимущества изобретения состоят, помимо прочего, в том, что величина вырабатываемого катушкой с «магнитным поддувом» магнитного поля не зависит от величины тока в цепи главного тока, и поэтому при очень малых токах, например 1 А, в распоряжении имеется достаточное для вытягивания магнитное поле. К тому же не требуются дорогостоящие катушки, имеющие высокую кратковременную нагрузочную способность по току (100000 А), и, кроме того, не возникают тепловые потери за счет включенных в главный контур элементов.

Согласно изобретению раскрыто дугогасительное устройство, содержащее питаемую от стороннего источника катушку с «магнитным поддувом» для выключения малых токов, у которого направление тока в этой катушке включается на основе определения направления тока в главном контуре силового выключателя постоянного тока.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Дугогасительное устройство, содержащее устройство (7) определения направления тока в контуре главного тока, запитываемую от стороннего источника катушку (3), предназначенную для приложения электромагнитной силы в случае замыкания контура тока гашения, содержащего катушку (3) и переключатель (2) для коммутации направления тока в контуре тока гашения на основе сигнала, подаваемого устройством (7) определения направления тока.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство (7) определения содержит два датчика (1) и блок вычитания выходных сигналов датчиков.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство (7) определения содержит по одному усилителю и одному согласующему устройству для каждого из выходных сигналов датчиков.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство (7) определения содержит компаратор для сравнения выходного сигнала блока вычитания с пороговым значением и усилитель для усиления выходного сигнала компаратора.
5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что датчики (1) представляют собой датчики Холла, установленные в проводнике контура главного тока друг против друга.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит емкость (6), которая включена параллельно содержащему катушку контуру, и на разряд которой не влияет переключатель (2).