PL224324B1

PL224324B1 - Sposób izolacyjnego i bezłukowego wyłączania oraz załączania odbiorników niskiego napięcia

Info

Publication number: PL224324B1
Application number: PL406647A
Authority: PL
Inventors: Konrad Zajkowski
Original assignee: Politechnika Koszalińska
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2016-12-30
Also published as: PL406647A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób izolacyjnego i bezłukowego wyłączania oraz załączania odbiorników niskiego napięcia. Sposób zapewnia odizolowanie odbiornika od przewodu fazowego w stanie rozłączonym oraz zwiększa żywotność aparatu łączeniowego i komfort jego obsługi.

Znane są sposoby komutacji w łącznikach instalacyjnych na drodze mechanicznej. Zbudowane są one z mechanicznych styków narażonych na negatywne skutki działania łuku elektrycznego. Przy stosowaniu konwencjonalnych łączników instalacyjnych niskiego napięcia zniszczenie warstwy roboczej styków powoduje pogorszenie przewodności w stanie załączonym, oraz sklejanie styków w trakcie rozłączania. Generacja łuku elektrycznego na stykach łącznika wpływa negatywnie również na pracę innych urządzeń pracujących w pobliżu aparatu.

Znany jest również sposób komutacji w łącznikach hybrydowych stosowanych przy wyższych napięciach, który nie zapewnia odizolowania galwanicznego od źródła zasilania. Ponieważ elementy energoelektroniczne nie zapewniają separacji odbiornika w stanie odłączenia, dodatkowo w obwodzie umieszcza się szeregowo łącznik mechaniczny, służący do ręcznego odizolowania odbiornika od przewodu fazowego.

W sposobie wyłączania odbiorników niskiego napięcia według wynalazku, w którym łączy się szeregowo łącznik mechaniczny i łącznik energoelektroniczny, kolejność wyłączania rozpoczyna się rozwarciem styku mechanicznego pomocniczego podającego sygnał na detektor, który w momencie pojawienia się wartości chwilowej prądu równej zero, rozłącza łącznik energoelektroniczny, a następnie rozwiera się mechaniczny styk główny, przy czym wartość minimalna opóźnienia pomiędzy komutacją styku pomocniczego a mechanicznym stykiem głównym musi być większa od czasu trwania połowy okresu sinusoidy źródła, co zapewnia pierwszeństwo rozwarcia łącznika energoelektronicznego przed stykiem głównym.

W sposobie załączania odbiorników niskiego napięcia według wynalazku, w którym łączy się szeregowo łącznik mechaniczny i łącznik energoelektroniczny, kolejność załączania rozpoczyna się od załączenia styku pomocniczego łącznika mechanicznego, potem sprawdza się, czy styk główny został załączony, następnie podaje się sygnał na detektor, przy pomocy którego, w chwili pojawienia się wartości chwilowej prądu równej zero, załącza się łącznik energoelektroniczny. Dla operacji załączania nie jest wymagane przesunięcia czasowe pomiędzy zamknięciem styku pomocniczego i styku głównego.

Takie współdziałanie łącznika energoelektronicznego z mechanicznym umożliwia wykonanie komutacji bez generacji przepięć, a ponadto spełnione jest wymaganie dla instalacji niskiego napięcia, w postaci całkowitego odizolowania odbiornika od przewodu fazowego w stanie wyłączonym, w celu zachowania ochrony przeciwporażeniowej.

Wśród zalet sposobu według wynalazku zaliczyć należy:

- całkowity brak łuku w trakcie komutacji,

- komutacje załączeniowe i wyłączeniowe przy zerowym prądzie,

- brak generacji dodatkowych zniekształceń harmonicznych w przebiegu prądu,

- przedłużenie czasu bezawaryjnej pracy łącznika,

- zwiększenie zdolności łączeniowej aparatu,

- poprawa komfortu pracy urządzeń pracujących w pobliżu,

- zapewnienie separacji odbiornika od przewodu fazowego w stanie wyłączonym,

- zwiększenie żywotności odbiornika poprzez zmniejszenie prądów udarowych podczas zimnego rozruchu.

Do wad zaliczyć należy:

- zwiększenie złożoności łącznika realizującego sposób wyłączania oraz załączania,

- kilkuwoltowe zmniejszenie amplitudy sinusoidy napięcia zasilającego odbiornik.

Wynalazek przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia elementy służące do realizacji sposobu według wynalazku, fig. 2 - algorytm załączania odbiornika w obwodzie prądu przemiennego, a fig. 3 - algorytm rozłączania odbiornika.

Elementami podlegającymi sterowaniu algorytmem podczas wyłączania i załączania odbiorników niskiego napięcia są: łącznik mechaniczny 3, składający się ze styku pomocniczego SA i styku głównego SB, oraz łącznik energoelektroniczny 4 współpracującego z detektorem 5 przejścia prądu przez zero. Styk główny SB łącznika mechanicznego łączy się szeregowo z łącznikiem energoelektronicznym 4, a styk pomocniczy SA łączy się z detektorem 5.

PL 224 324 B1

Podczas wyłączania odbiorników niskiego napięcia, rozwiera się mechanicznie styk pomocniczy SA podając sygnał na detektor, który w momencie pojawienia się wartości chwilowej prądu równej zero, rozłącza łącznik energoelektroniczny 4, a następnie rozwiera się mechanicznie styk główny SB. Wartość minimalna opóźnienia pomiędzy komutacją styku pomocniczego SA a mechanicznym stykiem głównym SB musi być większa od czasu trwania połowy okresu sinusoidy źródła. Stykiem pomocniczym SA i stykiem głównym SB steruje się za pomocą wspólnego mechanizmu, zapewniającego przesunięcie czasowe rozwierania tych styków.

Warunkiem prawidłowego współdziałania łącznika mechanicznego i łącznika energoelektronicznego jest zapewnienie prawidłowej kolejności działania. Wyłączenie w obwodzie 7 realizuje się tak, że pierwszym elementem rozłączającym jest łącznik energoelektroniczny 4 - następnym styk główny SB. Warunkiem takiego działania jest przesunięcie czasowe t_k rozłączania styku głównego SB względem styku pomocniczego SA. Oddziaływanie na mechanizm rozłączający styki łącznika mechanicznego 3 powoduje, że w pierwszym etapie pracy po czasie t_a rozwiera się styk pomocniczy SA. Rozwarcie styku głównego SB odbywa się po upływie czasu t_k to jest już przy zerowym prądzie w obwodzie 7. W okresie pomiędzy komutacjami styków SA i SB (gdy t_a < t < t_a + t_k) realizuje się operacja rozłączania łącznika energoelektronicznego 4. Wartość minimalna t_k opóźnienia pomiędzy komutacją styku pomocniczego SA a stykiem głównym SB musi być większa od czasu trwania połowy okresu sinusoidy źródła. W chwili t = t_a + t_k następuje rozłączenie styku głównego SB, który powoduje odizolowanie odbiornika 2 od przewodu fazowego źródła zasilania 1.

Obydwa styki łącznika mechanicznego 3 porusza się wspólnym mechanizmem, zapewniającym w procesie wyłączania przesunięcie czasowe t_k zadziałania styku głównego SB względem styku pomocniczego SA.

Podczas załączania odbiorników niskiego napięcia zwiera się mechanicznie styk główny SB i styk pomocniczy SA podający sygnał na detektor 5, który w momencie pojawienia się wartości chwilowej prądu równej zero, włącza łącznik energoelektroniczny 4, umieszczony szeregowo za stykiem głównym SB.

Podczas załączania odbiorników niskiego napięcia, załącza się styk pomocniczy SA łącznika mechanicznego 3, potem sprawdza się, czy styk główny SB został załączony. Następnie podaje się sygnał na detektor 5, przy pomocy którego, w chwili pojawienia się wartości chwilowej prądu równej zero, załącza się łącznik energoelektroniczny 4. Dla operacji załączeniowych nie są wymagane przesunięcia czasowe pomiędzy zamknięciem styku pomocniczego SA i styku głównego SB.

Zamknięcie obwodu głównego 7 występuje, gdy obydwa elementy połączone szeregowo: styk główny SB i łącznik energoelektroniczny 4 są w stanie zamkniętym.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób izolacyjnego i bezłukowego wyłączania odbiorników niskiego napięcia, w którym łączy się szeregowo łącznik mechaniczny i łącznik energoelektroniczny, znamienny tym, że rozwiera się mechanicznie styk pomocniczy (SA) podając sygnał na detektor, który w momencie pojawienia się wartości chwilowej prądu równej zero, rozłącza łącznik energoelektroniczny (4), a następnie rozwiera się mechanicznie styk główny (SB), przy czym wartość minimalna opóźnienia pomiędzy komutacją styku pomocniczego (SA) a mechanicznym stykiem głównym (SB) musi być większa od czasu trwania połowy okresu sinusoidy źródła, a ponadto stykiem pomocniczym (SA) i stykiem głównym (SB) steruje się za pomocą wspólnego mechanizmu, zapewniającego przesunięcie czasowe rozwierania tych styków.

2. Sposób bezłukowego załączania odbiorników niskiego napięcia, w którym łączy się szeregowo łącznik mechaniczny i łącznik energoelektroniczny, znamienny tym, że załącza się styk pomocniczy (SA) łącznika mechanicznego (3), potem sprawdza się, czy styk główny (SB) został załączony, następnie podaje się sygnał na detektor (5), przy pomocy którego, w chwili pojawienia się wartości chwilowej prądu równej zero, załącza się łącznik energoelektroniczny (4).