Przedmiotem wynalazku jest układ ładowania kondensatorowych zasobników energii elektrycznej do zasilania cewek wyłącznika elektromagnetycznego w wyłącznikach średniego i niskiego napięcia.The subject of the invention is a system for charging capacitor electric energy storages for powering the coils of an electromagnetic switch in medium and low voltage switches.
Znane są z powszechnego stosowania układy ładowania zasobników energii elektrycznej, w których prąd z zasilacza ładuje kondensatory zarówno cewki zamykającej jak i otwierającej. Ze względu na znaczną energię elektryczną konieczną do zadziałania cewki zamykającej, wymagana jest duża pojemność kondensatora będącego jej zasobnikiem energii. Pojemność kondensatora będącego zasobnikiem energii dla cewki otwierającej jest wielokrotnie mniejsza od pojemności kondensatora będącego zasobnikiem energii dla cewki zamykającej. Ładowanie kondensatorów o dużej pojemności ze źródła napięciowego przysparza wielu problemów związanych z dużym udarem prądowym. Udar ten ogranicza się poprzez włączanie w szereg rezystorów lub termistorów ograniczających, jednak wiąże się to z dużymi stratami mocy, i dużą rezerwą mocy zasilacza.Electric energy storage charging systems are commonly used, in which the current from the power supply charges the capacitors of both the closing and opening coil. Due to the considerable electrical energy necessary for the closing coil to operate, a large capacity of the capacitor being its energy storage is required. The capacity of the capacitor which serves as an energy storage for the opening coil is many times smaller than the capacity of the capacitor which acts as an energy storage for the closing coil. Charging high-capacity capacitors from a voltage source presents many problems associated with large current surge. This surge is limited by connecting to a series of limiting resistors or thermistors, however, it involves large power losses and a large reserve of power supply.
Istota wynalazku polega na tym, że do napięcia zasilającego podłączone jest źródło prądowe o stałej wydajności prądowej, co zapewnia ładowanie kondensatorów zasobnikowych ograniczonym prądem do poziomu napięcia zasilania. Źródło prądowe podłączone jest do anody pierwszej diody, której katoda podłączona jest do zacisku dodatniego kondensatora gromadzącego energię dla cewki zamykającej oraz źródło prądowe podłączone jest do anody drugiej diody, której katoda podłączona jest do zacisku dodatniego kondensatora gromadzącego energię dla cewki otwierającej. Do kondensatora gromadzącego energię dla cewki zamykającej podłączona jest również anoda trzeciej diody, której katoda podłączona jest do jednego zacisku dwójnika ograniczającego prąd. Drugi zacisk tego dwójnika podłączony jest do zacisku dodatniego kondensatora gromadzącego energię dla cewki otwierającej. Zaciski ujemne kondensatorów podłączone są do węzła wspólnego układu.The essence of the invention consists in the fact that a current source with a constant current efficiency is connected to the supply voltage, which ensures charging of the storage capacitors with a current limited to the supply voltage level. The current source is connected to the anode of the first diode, the cathode of which is connected to the positive terminal of the energy-collecting capacitor for the closing coil, and the current source is connected to the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the positive terminal of the energy-collecting capacitor for the opening coil. The anode of the third diode is also connected to the energy-accumulating capacitor for the closing coil, the cathode of which is connected to one terminal of the current-limiting circuit breaker. The second terminal of this bi-terminal is connected to the positive terminal of the capacitor that stores energy for the opening coil. The negative terminals of the capacitors are connected to the common node.
Zaletą wynalazku jest ograniczenie prądu ładowania kondensatorów, a przez to zwiększenie niezawodności całego układu, jak również ustanowienie połączenia między kondensatorami zapewniającego przepływ energii z kondensatora będącego zasobnikiem energii dla cewki zamykającej do kondensatora będącego zasobnikiem energii dla cewki otwierającej. Tak ustanowione dodatkowe połączenie mostkowe zapewnia dużą rezerwę energii dla cewki otwierającej, co jest szczególnie istotne w sytuacjach awaryjnych, gdy z jakiejś przyczyny, np. dużych oporów mechanicznych, wyłącznik się nie otworzy i cykl otwierania trzeba szybko powtórzyć, jak również w sytuacjach awaryjnych, gdy zabraknie napięcia zasilającego, i wyłącznik trzeba otworzyć po dłuższym czasie.An advantage of the invention is to limit the charging current of the capacitors, thereby increasing the reliability of the entire system, as well as establishing a connection between the capacitors for energy flow from the capacitor, which is an energy store for the closing coil, to the capacitor, which is an energy store for the opening coil. An additional bridge connection established in this way provides a large energy reserve for the opening coil, which is particularly important in emergency situations, when for some reason, e.g. high mechanical resistance, the circuit breaker does not open and the opening cycle must be repeated quickly, as well as in emergency situations, when there is no power supply, and the circuit breaker has to be opened after a long time.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy układu.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing which shows a schematic diagram of the system.
Źródło prądowe ZP o stałej wydajności prądowej I, zasilane z napięcia zasilającego Uzas podłączone jest do anody pierwszej diody D1. Katoda pierwszej diody D1 podłączona jest do zacisku dodatniego kondensatora Ccz gromadzącego energię dla cewki zamykającej Cz. Źródło prądowe ZP podłączone jest również do anody drugiej diody D2, której katoda podłączona jest do zacisku dodatniego kondensatora Cco gromadzącego energię dla cewki otwierającej Co. Do zacisku dodatniego kondensatora Ccz gromadzącego energię dla cewki zamykającej Cz podłączona jest anoda trzeciej diody D3, której katoda podłączona jest do jednego zacisku dwójnika ograniczającego prąd DO. Drugi zacisk dwójnika ograniczającego prąd DO podłączony jest do kondensatora Cco gromadzącego energię dla cewki otwierającej Co. Dwójnikiem ograniczającym prąd DO może być rezystor, termistor lub źródło prądowe. Zamknięcie wyłącznika następuje po podaniu napięcia z kondensatora Ccz gromadzącego energię dla cewki zamykającej Cz, poprzez klucz zamykający Kz na cewkę zamykającą Cz. Otwarcie wyłącznika następuje po podaniu napięcia z kondensatora Cco gromadzącego energię dla cewki otwierającej Co, poprzez klucz otwierający Ko na cewkę otwierającą Co. Dla zamknięcia obwodów minusy kondensatorów Ccz i Cco i drugie wyprowadzenia cewek Cz i Co połączone są w jeden węzeł.The current source ZP with a constant current efficiency I, supplied from the supply voltage Usas, is connected to the anode of the first diode D1. The cathode of the first diode D1 is connected to the positive terminal of the capacitor Ccz that stores energy for the closing coil Cz. The current source ZP is also connected to the anode of the second diode D2, the cathode of which is connected to the positive terminal of the capacitor Cco collecting energy for the Co opening coil. The anode of the third diode D3 is connected to the positive terminal of the capacitor Ccz collecting energy for the closing coil Cz, the anode of which is connected to one terminal of the two-pole limiting the current DO. The second terminal of the current limiting two-terminal DO is connected to the capacitor Cco that stores energy for the Co opening coil. The DO current limiting twine can be a resistor, thermistor or current source. The circuit breaker is closed after applying voltage from the capacitor Ccz, which collects energy for the closing coil Cz, through the closing key Kz to the closing coil Cz. The circuit breaker is opened after applying voltage from the capacitor Cco, which stores energy for the Co opening coil, through the opening key Ko to the Co opening coil. In order to close the circuits, the minuses of the Ccz and Cco capacitors and the other leads of the Cz and Co coils are connected into one node.