PL193189B1 - Wyłącznik prądu stałego - Google Patents

Abstract

1. Wylacznik pradu stalego, przeznaczony szcze- gólnie do pracy w podstacjach trakcji elektrycznej zasilanej napieciem stalym, wyposazony w glówna i pomocnicza komore prózniowa, znamienny tym, ze jest wyposazony dodatkowo w komore próznio- wa zalaczajaca (14), przy czym styki nieruchome komory glównej (1) i komory pomocniczej (2) sa ze soba zwarte, zas styki ruchome komory glównej (1) i komory zalaczajacej (14) sa ze soba polaczone szyna (11) stanowiaca uzwojenie pierwotne przekaz- nika nadpradowego (12) nadto styk ruchomy komo- ry glównej (1) jest polaczony z jednym koncem pre- ta (81), którego drugi koniec jest polaczony ze zwo- ra (79) napedu elektromagnesowego (54) za po- srednictwem sprzegnika (88), a takze z pretem (81) jest polaczony przegubem (84) dysk (74) znanego ultraszybkiego napedu indukcyjno-dynamicznego (19). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wielkoprądowy, próżniowy wyłącznik prądu stałego przeznaczony szczególnie do pracy w podstacjach trakcji elektrycznej zasilanej napięciem stałym.

Dotychczas w podstacjach trakcji elektrycznej stosuje się wyłączniki magnetowydmuchowe. Wyłączniki te posiadają zbyt duże czasy działania, co powoduje zbyt małe ograniczanie prądów zwarciowych i występowanie podczas zwarć zbyt dużych wartości wydzielanej energii.

Znany jest także z opisu patentowego PL 180 267 wyłącznik prądu stałego wyposażony w dwie komory próżniowe, główną i pomocniczą, których styki ruchome są złączone mechanicznie z dyskiem napędu indukcyjno-dynamicznego o stabilizowanej charakterystyce prędkości ruchu, nadto do głównej komory próżniowej jest szeregowo dołączony załącznik, którym jest zestyk z uziemioną metalową osłoną i odrębnym napędem, a także dwa ładowane z sieci zasilającej kondensatory będące źródłami energii wytwarzającej przeciwprąd oraz energii zasilającej napęd. Wyłączanie prądu tym wyłącznikiem jest dokonywane przeciwprądem, to znaczy, iż występuje wymuszone sprowadzenie do zera prądu stałego przez impuls prądu o kierunku przeciwnym wytworzony przez dodatkowe źródło.

Wyłącznik według wynalazku jest wyposażony w trzy komory próżniowe, główną, pomocniczą i załączającą, przy czym styki nieruchome komory głównej i pomocniczej są ze sobą zwarte zaś styki ruchome komory głównej i załączającej są ze sobą połączone szyną stanowiącą uzwojenie pierwotne przekaźnika nadprądowego.

Styk ruchomy komory głównej jest połączony z jednym końcem pręta, którego drugi koniec jest połączony ze zworą napędu elektromagnesowego za pośrednictwem sprzęgnika, a nadto z prętem tym jest połączony przegubem dysk znanego ultraszybkiego napędu indukcyjno-dynamicznego.

Styki ruchome pozostałych komór są połączone każdy z oddzielnym prętem za pośrednictwem sprzęgników, przy czym jeden z tych prętów jest nadto połączony z napędem indukcyjno-dynamicznym zaś drugi ze zworą napędu elektromagnesowego.

Dodatni zacisk wejściowy wyłącznika jest połączony z dodatnim jego zaciskiem wyjściowym za pośrednictwem dwóch szeregowo połączonych warystorów, przy czym do wspólnego punktu ich połączenia jest dołączona anoda diody o katodzie dołączonej do dodatniego zacisku wyjściowego wyłącznika, a nadto anoda ta jest dołączona do ujemnego zacisku wyłącznika.

W odmianie wyłącznika zaciski cewek napędów indukcyjno-dynamicznych związanych z komorami główną i pomocniczą, są ze sobą zwarte, a ich pozostałe zaciski są dołączone do sterownika stanowiącego źródło energii napędowej.

Wyłączanie prądu wyłącznikiem według wynalazku jest dokonywane za pomocą przeciwprądu i polega na wymuszonym sprowadzeniu do zera prądu stałego przez impuls prądu o kierunku przeciwnym.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunkach, na których fig.1 przedstawia schemat elektryczny wyłącznika, fig. 2 - schemat elektryczny odmiany wyłącznika, fig. 3 - schemat kinematyczny próżniowych członów łączeniowych wyłącznika, a fig. 4 - schemat kinematyczny próżniowych członów łączeniowych odmiany wyłącznika.

W wyłączniku wg wynalazku komory próżniowe główna 1i pomocnicza 2 mają styki nieruchome połączone ze sobą elektrycznie i dołączone do głównego, dodatniego, wejściowego zacisku przyłączowego 3 wyłącznika, który jest dołączany do dodatniego bieguna zasilacza podstacyjnego, złożonego z transformatora, prostownika i filtru. Styk ruchomy komory 2 jest dołączony za pomocą połączenia podatnego do zacisku 4 przyłączowego. Nadto do zacisku 4 jest dołączona końcówka dławika komutacyjnego 5, którego druga końcówka jest dołączona do okładki kondensatora komutacyjnego 6, do której jest również dołączona końcówka opornika 7. Druga końcówka opornika 7 jest dołączona do głównej szyny ujemnej 8 wyprowadzonej z głównego ujemnego zacisku przyłączowego wyłącznika 9, który jest dołączany do linii powrotnej dołączonej do ujemnego bieguna zasilacza podstacyjnego. Nadto szyna 8 stanowi wspólny biegun ujemny wszystkich obwodów napięcia pomocniczego. Styk ruchomy komory 1jest dołączony za pomocą połączenia podatnego do zacisku 10 przyłączowego, do którego jest również dołączona końcówka szyny pierwotnej 11 przekaźnika nadprądowego 12. Druga końcówka szyny 11 jest dołączona do zacisku 13, połączonego za pomocą połączenia podatnego ze stykiem ruchomym komory 14 załączającej. Nadto do zacisku 13 jest dołączona druga okładka kondensatora 6. Styk nieruchomy komory 14 jest dołączony do głównego, dodatniego, wyjściowego zacisku przyłączowego wyłącznika 15, który jest dołączany do linii zasilającej stanowiącej dodatni biegun sieci trakcyjnej. Do zacisku 15 jest również dołączona końcówka ogranicznika 16 przepięć zewnętrznych, a do zacisku 3 końcówka ogranicznika 17 przepięć wewnętrznych. Drugie końcówki ograniczniPL 193 189 B1 ków 16 i 17 są zwarte ze sobą oraz z anodą diody rewersyjnej 18, której katoda jest dołączona do zacisku 15. Nadto anoda diody 18 jest dołączona do zacisku 9. Styk ruchomy komory 1jest mechanicznie, z zachowaniem izolacji elektrycznej, połączony z napędem indukcyjno-dynamicznym 19 oraz ze sterowanym elektromagnesowo zamkiem 20. Zaciski przyłączowe 21 i 22 cewki napędu 19 są dołączone do wyjścia sterownika 23 napędu, a zaciski przyłączowe 24 i 25 elektromagnesu zamka 20 są dołączone do wyjścia sterownika 26 zamka. Styk ruchomy komory 2 jest mechanicznie, z zachowaniem izolacji elektrycznej, połączony z napędem indukcyjno-dynamicznym 27. Zaciski przyłączowe 28 i 29 cewki napędu 27 są dołączone do wyjścia sterownika 30 napędu. Styk ruchomy komory 14 jest mechanicznie, z zachowaniem izolacji elektrycznej, połączony z napędem elektromagnesowym 31. Zaciski przyłączowe 32 i 33 napędu 31 są dołączone do wyjścia sterownika 34. Wejściowe przyłącza dodatnie sterowników 23, 26, 30, 34 są dołączone do głównej szyny dodatniej 35 napięcia pomocniczego, wyprowadzonej z dodatniego bieguna wyjścia zasilacza specjalnego 36, do którego wejścia jest doprowadzane z zewnętrznego źródła napięcie pomocnicze Up. Wejściowe przyłącza ujemne sterowników 23, 26, 30, 34 są dołączone do głównej szyny ujemnej 8, do której jest również dołączony ujemny biegun wyjścia zasilacza 36. Nadto do drugiego wyjścia zasilacza 36 są odpowiednio dołączone napięciowe zaciski wejściowe głównego sterownika mikroprocesorowego 37. Światłowodowe wyjścia sterownika 37 za pośrednictwem głównej światłowodowej magistrali sterującej 38 są połączone z wejściami sterowników 23, 26, 30, 34 za pomocą światłowodów 39, 40, 41, 42. Sygnały informacyjne o wartości napięć napędów 19, 20, 27 doprowadzane są do wejść sterownika 37 za pomocą światłowodów 43, 44, 45. Sygnały informacyjne położeniu styków ruchomych komór 1 i 14, pobierane z czujników położenia związanych z podzespołami 20 i 31, doprowadzane są do wejść sterownika 37 za pomocą par światłowodów 46 i 47. Świetlne sygnały kontroli napięcia na kondensatorze komutacyjnym 6, mierzonego przez różnicowy dzielnik 48 dołączony do końcówek tego kondensatora 6, kontroli napięcia zasilającego mierzonego przez dzielnik 49 dołączony do zacisków 3 i 9, kontroli napięcia wyjściowego mierzonego przez dzielnik 50 dołączony do zacisków 15 i 9, doprowadzane są do wejść sterownika 37 za pomocą wiązki trzech światłowodów 51. Do wejścia sterownika 37 jest również doprowadzany torem sterowania zewnętrznego 52 zewnętrzny sygnał załączający lub wyłączający O/l w postaci elektrycznej lub świetlnej, a wewnętrzny sygnał wyłączający z wyjścia przekaźnika 12 doprowadzany jest do wejścia sterownika 37 za pomocą wiązki dwóch światłowodów 53 sterowania samoczynnego. Nadto styk ruchomy komory 1 jest mechanicznie, z zachowaniem izolacji elektrycznej, połączony z dodatkowym napędem elektromagnesowym 54, którego zaciski przyłączowe 55 i 56 są dołączone do wyjścia sterownika 57. Wejściowy zacisk ujemny sterownika 57 jest dołączony do głównej szyny ujemnej 8, a jego wejściowy zacisk dodatni do głównej szyny napięcia pomocniczego 35. Światłowodowe wyjście sterownika 37, za pośrednictwem głównej światłowodowej magistrali sterującej 38, jest połączone z wejściem sterownika 57 za pomocą światłowodu 58. Nadto świetlny sygnał informacyjny o wartości napięcia napędu 54 doprowadzany jest do wejścia sterownika 37 światłowodem 59.

W odmianie wyłącznika wg wynalazku zaciski 21 i 29 są zwarte, a zaciski 22 i 28 szeregowo połączonych cewek napędów 19 i 27 są dołączone do wyjścia sterownika 30, o zmienionych parametrach, wspólnego dla obydwóch napędów 19 i 27.

Komory próżniowe 1, 2 i 14 są zawieszone za przyłącza styków nieruchomych na górnych płytach bazowych 60, 61 i 62, które są sztywno zamocowane między parami wzajemnie równoległych głównych płyt nośnych 63, 64 i 65. Nadto do pary płyt 64 jest sztywno zamocowana para wzajemnie równoległych dodatkowych płyt nośnych 66. Między płytami nośnymi są sztywno zamocowane dolne płyty bazowe 67, 68, 69 i 70 w ściśle określonych odległościach od bazowych płyt górnych. Wszystkie płyty bazowe są również wzajemnie równoległe, tworząc wraz ze współpracującymi płytami nośnymi sztywne klatki konstrukcyjne poszczególnych członów łączeniowych wyłącznika.

Komora 1 na płycie bazowej 60 jest zawieszona między parą płyt nośnych 64. Między nimi na równoległych do płyt bazowych płytach konstrukcyjnych 71 i 72 jest również zamocowany napęd indukcyjno-dynamiczny 19, złożony z cewki 73 z zaciskami 21 i 22, dysku 74 i amortyzatora 75. Nadto na płycie bazowej 70 jest zamocowany między parą płyt nośnych 66 dodatkowy napęd elektromagnesowy 54. złożony z rdzenia 76 ze stopą 77 o regulowanej wysokości, cewki 78 z zaciskami 55 i 56 oraz zwory 79 ze sprężyną 80 sile Fe. Do styku ruchomego komory 1 jest sztywno dołączony pręt napędowy 81, na którym w ściśle określonych ale regulowanych odległościach są zamocowane: zapadka 82 współpracująca z ryglem 83 zamka 20, przegub kulisty 84, na którym jest wahliwie osadzony dysk 74, regulator 85 docisku sprężyny stykowej 86 o sile Fz, z kołpakami 87, opierającej się o płytę 68. Nadto pręt 81 jest zakończony sprzęgnikiem 88 współpracującym ze zworą 79.

PL 193 189 B1

Komora 2 na płycie bazowej 61 jest zawieszona między parą płyt nośnych 63. Między nimi na równoległych do płyt bazowych płytach konstrukcyjnych 89 i 90 jest również zamocowany napęd indukcyjno-dynamiczny 27, złożony z cewki 91 z zaciskami 28i 29, dysku 92 i amortyzatora 93. W dysku 92 za pomocą przegubu kulistego 94 jest wahliwie osadzony pręt napędowy 95, na którym w ściśle określonych ale regulowanych odległościach są zamocowane: regulator 96 siły Fd sprężyny zwrotnej dysku 97 z kołpakami 98, opierającej się o płytę 90, a także sprzęgnik 99 współpracujący ze sworzniem styku ruchomego komory 2, wyposażonego w sprężynę odciążającą 100 o sile Fo, z kołpakami 101.

Komora 14 na płycie bazowej 62 jest zawieszona między parą płyt nośnych 65. Między nimi na płycie 69 jest również zamocowany napęd elektromagnesowy 31, złożony z rdzenia 102 ze stopą 103 o regulowanej wysokości, cewki 104 z zaciskami 32 i 33 oraz zwory 105 ze sprężyną 106 o sile Fe. W zworze 105 osadzony jest koniec dwuczęściowego pręta napędowego 107 wyposażonego w teleskop 108 o sile Ft, łączący obie części pręta. Przy drugim końcu pręta 107 jest zamocowany sprzęgnik 109, osadzony w ściśle określonej ale regulowanej odległości od zwory 105, współpracujący ze sworzniem styku ruchomego komory 14, wyposażonego w sprężynę odciążającą 110 o sile Fo, z kołpakami 111.

W odmianie wyłącznika wg wynalazku zaciski 21 i 29 są zwarte za pomocą zwory 112.

W stanie początkowym wyłącznika komora 1jest zamknięta, a komory 2 i 14 są otwarte. Po pojawieniu się napięcia sieci U= między zaciskami przyłączowymi 3 i 9 oraz napięcia pomocniczego Up na wejściu zasilacza 36, główny sterownik mikroprocesorowy 37 oraz sterowniki 26, 34, 57 osiągają gotowość do pracy, sterowniki 23. i 30 rozpoczynają za pomocą wewnętrznych przetwornic ładowanie kondensatorów napędów indukcyjno-dynamicznych 19 i 27 do zadanych wartości napięć, natomiast kondensator 6 poprzez opornik 7 ładuje się do napięcia U=. Jeżeli napięcie pomocnicze ma wymaganą wartość, osiągnięcie po określonym czasie przygotowawczym wymaganych wartości napięć na kondensatorach napędów i kondensatorze komutacyjnym powoduje pojawienie się na wejściach sterownika 37 kompletu sygnałów doprowadzanych przez światłowody 43, 44, 45, 51, 59,co oznacza osiągnięcie przez wyłącznik stanu gotowości do pracy. Zaprogramowane sekwencje czynności poszczególnych podzespołów wyłącznika podczas załączania i wyłączania prądu są realizowane za pomocą sterownika 37, który pracuje wykorzystując również sygnały informacyjne z wiązek światłowodów 46 i 47 o położeniu styków ruchomych komór 1i 14 oraz z wiązki światłowodów 51 o napięciach na zaciskach 3 i 15. Zamykanie wyłącznika następuje bezpośrednio po podaniu torem sterowania zewnętrznego 52 sygnału załączającego /. Wówczas sterownik 37 poprzez magistralę 38 wysyła światłowodem 42 ciągły sygnał powodujący zadziałanie sterownika 34, załączenie napędu 31 i zamknięcie się zestyku komory 14,co jest równoznaczne z załączeniem napięcia do linii zasilającej sieć trakcyjną.

W przypadku zwarcia prąd zwarciowy i płynący od zacisku przyłączowego 3 do zacisku przyłączowego 15 przez gałąź złożoną z komory głównej 1, szyny 11i komory 14, powoduje zadziałanie przekaźnika 12, który jednym światłowodem z wiązki 53 wysyła sygnał samoczynnego wyłączenia do sterownika 37. Wówczas sterownik 37 wysyła magistralą światłowodową 38 ciąg impulsów sterujących. Pierwszy impuls światłowodem 39 dociera do sterownika 23, który uruchamia napęd indukcyjno-dynamiczny 19 otwierający komorę 1, w której zapala się łuk elektryczny. Drugi impuls światłowodem 41 dociera z zadanym opóźnieniem do sterownika 30, który uruchamia napęd indukcyjno-dynamiczny 27 zamykający impulsowo komorę 2 załączającą przeciwprąd ipp sprowadzający prąd i w komorze 1 do zera. Komora 2 samoistnie wraca do położenia wyjściowego, ucinając niewielki prąd płynący w końcowym stadium wyłączania przez opornik 7. Zamek 20 samoczynnie blokuje komorę 1w położeniu otwarcia, a prąd zwarciowy płynący od zacisku 3 do 15 zostaje przejęty przez gałąź złożoną z komory 2, dławika 5, kondensatora 6 oraz komory 14, po czym dąży ze znaczną stromością do zera. Po przejęciu całego prądu zwarciowego przez gałąź 2-5-6-14 na przeładowującym się kondensatorze 6 występuje przepięcie łączeniowe o wartości zależnej od wielu parametrów obwodu. Po osiągnięciu przez to przepięcie dostatecznie dużej wartości cały prąd płynący od zacisku 3 do 15 zostaje przejęty przez ogranicznik przepięć 17 i płynie od zacisku 3 do zacisku przyłączowego 9, co powoduje wytracenie w tym ograniczniku części energii magnetycznej obwodu zawartej w indukcyjnościach zasilacza podstacyjnego i ograniczenie przepięcia łączeniowego na zadanym poziomie. Energia magnetyczna ewentualnie generująca przepięcia od strony linii zasilającej jest rozładowywana przez diodę 18 oraz ogranicznik przepięć 16. Po określonym czasie sterownik 37 przerywa wysłanie światłowodem 42 sygnału do sterownika 34, co powoduje wyłączenie napędu elektromagnesowego 31 i bezprądowe otwarcie komory 14. Następnie kolejny impuls z zadanym opóźnieniem dociera światłowodem 40 do sterownika 26, który uruchamia napęd elektromagnesowy

PL 193 189 B1 otwierający zamek 20. Wówczas komora 1 zamyka się, co powodu je ponowne naładowanie się kondensatora 6. Kondensatory napędów indukcyjno-dynamicznych w sterownikach 23 i 30 są ładowane bezpośrednio po zadziałaniu tych napędów.

W przypadku awaryjnego nie wyłączenia prądu w komorze 1, przekaźnik 12 drugim światłowodem z wiązki 53 wysyła sygnał awarii do sterownika 37. Wówczas sterownik 37 poprzez magistralę 38 wysyła bezzwłocznie światłowodem 40 impuls do sterownika 26, który uruchamia napęd elektromagnesowy otwierający zamek 20, powodując zamknięcie się komory 1, a nadto blokuje wyłączanie impulsu wysyłanego światłowodem 42 do sterownika 34, który nie wyłącza napędu elektromagnesowego 31 i powoduje pozostanie komory 14 w stanie zamknięcia. Zwarcie jest wówczas wyłączane przez zabezpieczenia w obwodzie prądu przemiennego po stronie pierwotnej transformatora podstacyjnego.

Otwarcie wyłącznika w warunkach roboczych następuje wskutek podania torem sterowania zewnętrznego 52 sygnału wyłączającego O. Wówczas sterownik 37 wysyła magistralą światłowodową 38 ciąg impulsów sterujących. Pierwszy impuls światłowodem 58 dociera do sterownika 57, który uruchamia napęd elektromagnesowy 54 otwierający komorę 1, w której zapala się łuk elektryczny. Dalszy ciąg procesu wyłączania przebiega wówczas analogicznie.

Takie rozwiązanie z podwójnym napędem komory głównej umożliwia wykorzystanie ultraszybkiego wyłączania tylko przy zwarciach, kiedy jest ono celowe i konieczne. Przy prądach roboczych główny organ ruchomy, tzn. wszystkie elementy związane mechanicznie ze stykiem ruchomym komory głównej 1, pracują z umiarkowaną prędkością, co wydatnie zwiększa trwałość mechaniczną wyłącznika.

W odmianie wyłącznika pracuje on w warunkach roboczych i zwarciowych w taki sam sposób, ale sekwencja impulsów sterujących wyłączaniem jest w stosunku do wyżej opisanej odmienna. Załączanie następuje w sposób opisany wyżej. W przypadku zwarcia prąd zwarciowy i płynący od zacisku przyłączowego 3do zacisku przyłączowego 15 przez gałąź złożoną z komory głównej 1, szyny 11 i komory 14, powoduje zadziałanie przekaźnika 12, który jednym światłowodem z wiązki 53 wysyła sygnał samoczynnego wyłączenia do sterownika 37. Wówczas sterownik 37 wysyła magistralą światłowodową 38 ciąg impulsów sterujących. Taki sam skutek ma podanie torem sterowania zewnętrznego 52 sygnału wyłączającego O.

Pierwszy impuls światłowodem 41 dociera do sterownika 30, który równocześnie uruchamia napęd indukcyjno-dynamiczny 19 otwierający komorę 1, w której zapala się łuk elektryczny, a także napęd indukcyjno-dynamiczny 27 zamykający impulsowo komorę 2 załączającą przeciwprąd ipp sprowadzający prąd i w komorze 1do zera. Parametry kinetyczne obydwóch organów ruchomych są tak dobrane, że załączenie przeciwprądu następuje z opóźnieniem niezbędnym do rozejścia się styków komory 1na odległość determinowaną wytrzymałością powrotną przerwy zestykowej. Komora 2 samoistnie wraca do położenia wyjściowego, ucinając niewielki prąd płynący w końcowym stadium wyłączania przez opornik 7. Zamek 20 samoczynnie blokuje komorę 1w położeniu otwarcia, a prąd jest wyłączany w sposób opisany uprzednio. Po określonym czasie sterownik 37 przerywa wysyłanie światłowodem 42 sygnału do sterownika 34, co powoduje wyłączenie napędu elektromagnesowego 31 i bezprądowe otwarcie komory 14. Następnie kolejny impuls z zadanym opóźnieniem dociera światłowodem 40 do sterownika 26, który uruchamia napęd elektromagnesowy otwierający zamek 20. Wówczas komora 1 zamyka się, co powoduje ładowanie się kondensatora 6 w sposób wyżej opisany. Po naładowaniu się wszystkich kondensatorów wyłącznik osiąga stan gotowości do ponownego załączenia.

Zasady współpracy każdej z komór próżniowych 1, 2,14 z ich napędami są odmienne. Komora 1z napędem indukcyjno-dynamicznym 19 współpracuje bezprzechyłowo. Styk ruchomy tej komory i przegub 84 dysku 74 są trwale połączone z prętem napędowym 81 w stałej odległości. W stanie załączenia zestyk komory 1jest zamknięty, styk ruchomy jest dociskany do nieruchomego siłą Fz wytwarzaną przez sprężynę 86, zaś między dyskiem 74, a płytą 71 z cewką 73 występuje szczelina robocza o zadanej szerokości. Przy wyłączaniu zwarcia, po impulsowym zadziałaniu napędu 19 nadającego organowi ruchomemu wielkie przyspieszenie początkowe i znaczną energię kinetyczną, dysk 74 i styk ruchomy pokonują siłę Fz i ruszają jednocześnie, po czym przemieszczają się razem z prętem 81 i osadzoną na nim zapadką zamka aż do zderzenia się dysku 74 z amortyzatorem 75, pochłaniającym energię kinetyczną organu ruchomego. W drodze powrotnej, przebywanej pod działaniem siły Fz, zapadka 82 napotyka rygiel 83 zamka 20, blokujący styk ruchomy komory 1w zadanej odległości od styku nieruchomego. Zamknięcie zestyku komory 1 następuje wskutek zadziałania zamka 20, który wciąga rygiel 83 odblokowując zapadkę 82, wskutek czego pod działaniem siły Fz cały organ ruchomy przemieszcza się w kierunku styku nieruchomego aż do zetknięcia się styków.

PL 193 189 B1

Napęd elektromagnesowy 54 wówczas nie pracuje, a masa jego zwory 79 nie obciąża napędu 19, bowiem sprzęgnik 88 oddziela tę zworę od reszty organu ruchomego.

W określonych warunkach zasilania ultraszybkiego napędu 19, brak przechyłu i zmniejszenie masy organu ruchomego umożliwiają uzyskanie możliwie krótkiego czasu własnego otwierania komory 1, możliwie dużego przyspieszenia początkowego styku ruchomego oraz możliwie dużej prędkości średniej organu ruchomego, co pozwala na minimalizację czasu wyłączania zwarcia.

Przy wyłączaniu prądu roboczego, gdy ultraszybkie wyłączanie nie jest konieczne, pracuje tylko napęd 54. W stanie załączenia zestyk jest zamknięty, styk ruchomy jest dociskany do nieruchomego siłą Fz wytwarzaną przez sprężynę 86, zwora 79 pod działaniem siły zwrotnej Fe, wytwarzanej przez sprężynę 80, jest oparta o płytę 68, szczelina robocza elektromagnesu między zworą 79 a stopą 77 jest największa, zaś między zworą 79 a sprzęgnikiem 88 występuje szczelina robocza o zadanej szerokości, stwarzająca możliwość wstępnego rozbiegu zwory 79 bez obciążenia masą organu ruchomego. Wstępny rozbieg zwory umożliwia szybką utratę styczności przez styki komory 1 i zwiększenie prędkości początkowej styku ruchomego, co ma korzystny wpływ na zużywanie się zestyku. Po zasileniu cewki 78 napędu napięciem podawanym do zacisków 55 i 56 zwora 79, pokonując siłę Fe, uderza w sprzęgnik 88, pokonuje siłę Fz i pociąga za sobą cały organ ruchomy, powodując otwarcie się zestyku komory 1i zablokowanie go w położeniu otwarcia przez zamek 20 w sposób uprzednio opisany. W stanie zamknięcia zestyku komory 1 szczelina między zworą 79 a stopą 77 jest odpowiednio większa od odległości między zapadką 82 a ryglem 83, ale mniejsza od szczeliny między dyskiem 74 a amortyzatorem 75. Dzięki temu zwora 79 najpierw uderza w stopę 77 wytracając swą energię kinetyczną, a sprzęgnik 88 umożliwia swobodny wybieg organu ruchomego, nie obciążonego masą zwory, do zderzenia się dysku 74 z amortyzatorem 75. Po uderzeniu zwory 79 w stopę 77 siła przyciągania elektromagnesu przestaje działać na sprzęgnik 88 i organ ruchomy jest hamowany przez siłę Fz w końcowej fazie ruchu. Zmniejszenie masy ruchomych elementów i zmniejszenie ich prędkości końcowej powoduje znaczące ograniczenie energii kinetycznej wytracanej przy zderzeniu się dysku 74 z amortyzatorem 75, co ma korzystny wpływ na trwałość mechaniczną całego członu łączeniowego.

W przypadku pojawienia się zwarcia podczas otwierania komory 1 przez napęd 54, zadziałanie napędu 19 powoduje samoczynne przejście do ultraszybkiego trybu wyłączania, bowiem sprzęgnik 88 umożliwia ultraszybkie przemieszczanie się organu ruchomego pod działaniem dysku 74 niezależnie od położenia zwory 79.

Komora 2 współpracuje z napędem indukcyjno-dynamicznym 27 za pośrednictwem sprzęgnika 99, umożliwiającego swobodny wybieg styku ruchomego w końcowej fazie zamykania zestyku. Styk ruchomy tej komory jest wyposażony w sprężynę 100 z kołpakami 101, wytwarzającą siłę otwierającą Fo utrzymującą zestyk komory w stanie pełnego otwarcia. Pręt napędowy 95 jest również wyposażony w sprężynę 97 z kołpakami 98, wytwarzającą siłę zwrotną Fd, utrzymującą organ ruchomy w położeniu odpowiadającym pełnemu otwarciu komory 2. Wówczas dysk 92 jest oparty o cewkę 91, a styk ruchomy komory 2 jest oparty o sprzęgnik 99. Sprzęgnik 99 i przegub 94 dysku 92 są trwale połączone z prętem napędowym 95 w stałej odległości tak dobranej, że szczelina między dyskiem 92 a amortyzatorem 93 jest mniejsza od przerwy zestykowej. Po impulsowym zadziałaniu napędu 27 nadającego organowi ruchomemu wielkie przyspieszenie początkowe i znaczną energię kinetyczną, wszystkie elementy ruchome ruszają jednocześnie, po czym najpierw dysk 92 uderza w amortyzator 93 pochłaniający energię kinetyczną organu ruchomego, co powoduje zatrzymanie pręta napędowego ze sprzęgnikiem 99, który umożliwia swobodny wybieg styku ruchomego, nie obciążonego masą reszty organu ruchomego, aż do zderzenia się styku ruchomego z nieruchomym i załączenia przeciwprądu. Wskutek odbicia się dysku 92 od amortyzatora 93 i działania siły Fd organ ruchomy rozpoczyna ruch powrotny, a następnie wskutek odskoku styków i działania siły Fo styk ruchomy rozpoczyna ruch powrotny, więc człon łączeniowy wraca do położenia wyjściowego.

Komora 14 współpracuje z napędem elektromagnesowym 31za pośrednictwem sprzęgnika 109, umożliwiającego wstępny rozbieg organu ruchomego przy zamykaniu zestyku komory 14 oraz swobodny wybieg organu ruchomego przy otwieraniu tego zestyku. Styk ruchomy komory 14 jest wyposażony w sprężynę 110 z kołpakami 111, wytwarzającą siłę otwierającą Fo utrzymującą zestyk komory w stanie pełnego otwarcia. Pręt napędowy 107 jest wyposażony w teleskop 108 o stałej długości maksymalnej, którego sprężyna wytwarza docisk zestykowy wstępny Ft. Nadto pod działaniem siły zwrotnej Fe wytwarzanej przez sprężynę 106, koniec pręta 107 jest dociskany do zwory 105 opartej o płytę 69. Szczelina robocza elektromagnesu miedzy zworą 105 a stopą 103 jest wówczas największa, zaś między sprzęgnikiem 109 a stykiem ruchomym komory 14 występuje szczelina robocza o zadaPL 193 189 B1 nej szerokości. Sprzęgnik 109 jest trwale połączony z prętem napędowym 107, w odległości od zwory 105 stałej i tak dobranej, że szczelina między zworą 105 a stopą 103 jest większa od sumy odległości styków oraz szczeliny między sprzęgnikiem 109 a stykiem ruchomym komory 14.

Po zasileniu cewki 104 napięciem podawanym do zacisków 32 i 33 zworą 105, pokonując siłę Fe, uruchamia pręt napędowy ze sprzęgnikiem 109, który po wstępnym rozbiegu uderza w styk ruchomy komory 14, a następnie pokonując sumę sił Fe oraz Fo zamyka zestyk komory 14. Po zderzeniu się styków teleskop 108 ugina się, dociskany przez zworę 105 pokonującą sumę sił Fe, Fo oraz Ft, aż do zderzenia się zwory 105 ze stopą 103, co kończy proces załączania.

Po wyłączeniu napięcia zasilającego cewkę 104, zworą 105 odpada od stopy 103 pod działaniem sumy sił Fe, Fo oraz Ft i przemieszcza się wraz z prętem 107, wskutek czego najpierw teleskop 108 rozpręża się do pełnej długości. Wówczas zanika działanie siły Ft i rozpoczyna się otwieranie zestyku pod działaniem siły Fo, a na zworę 105 z prętem 107 nadal działa suma sił Fe oraz Fo. Po osiągnięciu maksymalnej przerwy zestykowej styk ruchomy zatrzymuje się, nie obciążony masą pozostałych elementów ruchomych, na które przestaje działać siła Fo. Umożliwia to sprzęgnik 109, który oddziela się od styku ruchomego, więc pozostałe elementy ruchome jedynie pod działaniem siły Fe przyjmują położenie otwarcia.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wyłącznik prądu stałego, przeznaczony szczególnie do pracy w podstacjach trakcji elektrycznej zasilanej napięciem stałym, wyposażony w główną i pomocniczą komorę próżniową, znamienny tym, że jest wyposażony dodatkowo w komorę próżniową załączającą (14), przy czym styki nieruchome komory głównej (1) i komory pomocniczej (2) są ze sobą zwarte, zaś styki ruchome komory głównej (1) i komory załączającej (14) są ze sobą połączone szyną (11) stanowiącą uzwojenie pierwotne przekaźnika nadprądowego (12), nadto styk ruchomy komory głównej (1) jest połączony z jednym końcem pręta (81), którego drugi koniec jest połączony ze zworą (79) napędu elektromagnesowego (54) za pośrednictwem sprzęgnika (88), a także z prętem (81) jest połączony przegubem (84) dysk (74) znanego ultraszybkiego napędu indukcyjno-dynamicznego (19).
2. 2. Wyłącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że styki ruchome komór (2 i 3) są połączone każdy z oddzielnym prętem (95 i 107) za pośrednictwem sprzęgników (99i 109), przy czym pręt (95) jest połączony także z napędem indukcyjno-dynamicznym (27), zaś pręt (107) jest połączony ze zworą (105) napędu elektromagnesowego (31), nadto dodatni zacisk wejściowy (3) wyłącznika jest połączony z dodatnim zaciskiem wyjściowym (15) wyłącznika za pośrednictwem dwóch szeregowo połączonych ograniczników przepięć (16 i 17), przy czym do wspólnego punktu ich połączenia jest dołączona anoda diody (18) o katodzie dołączonej do dodatniego zacisku wejściowego (3) wyłącznika, a nadto anoda diody (18) jest dołączona do ujemnego zacisku (9) wyłącznika.
3. 3. Wyłącznik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zaciski (21 i 29) cewek (73 i 91) napędów indukcyjno-dynamicznych (19 i 27), związanych z komorami główną (1)i pomocniczą (2), są ze sobą zwarte, a ich pozostałe zaciski są dołączone do sterownika (30) stanowiącego źródło energii napędowej.