PL228957B1 - Elektrodynamiczny przełącznik szybki do badania bezpieczników wysokiego napięcia przy prądach przeciążeniowych metodą dwuźródłową - Google Patents

Description

(21) Numer zgłoszenia: 416747 _{G01R 31/327 (200601)}

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 04.04.2016

Elektrodynamiczny przełącznik szybki do badania bezpieczników wysokiego napięcia przy prądach przeciążeniowych metodą dwuźródłową (73) Uprawniony z patentu:

INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

09.10.2017 BUP 21/17 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

30.05.2018 WUP 05/18 r*.

m σ>

co

CM

CM (72) Twórca(y) wynalazku:

ANDRZEJ DZIERŻYŃSKI, Warszawa, PL

HENRYK SIBILSKI, Warszawa, PL ARTUR HEJDUK, Warszawa, PL KAROL STANISZEWSKI, Stara Pawłówka, PL BOHDAN EBINGER, Warszawa, PL KRZYSZTOF KRASUSKI, Warszawa, PL

Ω.

PL 228 957 B1

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy urządzenia do badania wysokonapięciowych bezpieczników elektrycznych w celu określenia zdolności wyłączania prądów przeciążeniowych metodą dwuźródłową (patrz np. PN-EN 60282-1:2010 Bezpieczniki topikowe wysokonapięciowe).

Głównym problemem przy wykonywaniu próby w naturalnym układzie jednoźródłowym jest konieczność zasilania obwodu bezpiecznika mocą rzędu kilku megawatów w czasie kilkudziesięciu minut. Laboratoria na ogół nie dysponują źródłami umożliwiającymi długotrwały pobór mocy tego rzędu. Zwiększenie mocy źródeł oraz wyposażenie układu w elementy obciążenia (dławiki, rezystory) przy takiej mocy jest drogą inwestycją, a sama próba jest bardzo energochłonna.

Normy pozwalają wykonywać próbę w zastępczym układzie dwuźródłowym, wymaga to zastosowania szybkiego przełącznika pozwalającego na przełączenie w odpowiedniej chwili badanego bezpiecznika z obwodu prądowego do obwodu napięciowego.

Wynalazek pozwala na prawidłowe zrealizowanie próby w zastępczym układzie dwuźródłowym. W układzie tym bezpiecznik nagrzewany jest do momentu przepalenia prądem znamionowym przeciążeniowym ze źródła niskonapięciowego. Moc tego źródła jest rzędu pojedynczych kilowatów. Nie ma wówczas potrzeby ograniczania prądu, a co za tym idzie konieczności tracenia wielkiej mocy w elementach R, L ograniczających prąd. W momencie przepalenia się wkładki powinno nastąpić przełączenie bezpiecznika z obwodu niskonapięciowego (prądowego) do obwodu wysokonapięciowego o napięciu odpowiadającym wartości napięcia powrotnego sieci. W obwodzie tym bezpiecznik zasilany jest przez czas kilkuset milisekund ze źródła wysokonapięciowego o małej mocy. Elementy ograniczające prąd w tym obwodzie, przy krótkim czasie obciążenia, mogą mieć niewielką wytrzymałość cieplną, są więc małe i tanie.

Aby zrealizować próbę w układzie dwuźródłowym należy w wybranej chwili, odpowiednio szybko, przełączyć bezpiecznik z obwodu prądowego do obwodu napięciowego. W znanych urządzeniach do przełączania obwodów probierczych tego typu stosuje się dwa wyłączniki średniego napięcia. Uzyskiwany czas przełączania w takich układach jest rzędu 200 ms. Jest to czas zbyt długi, aby zapewnić ekwiwalentność badań w układzie dwuźródłowym z badaniami w układzie naturalnym, jednoźródłowym.

Przedmiotem wynalazku jest elektrodynamiczny przełącznik szybki do badania bezpieczników wysokiego napięcia przy prądach przeciążeniowych metodą dwuźródłową.

W skład przełącznika według wynalazku wchodzi ruchomy element przewodzący wiroprądowy o przekroju dostosowanym do znamionowego prądu przeciążeniowego bezpiecznika. Element ten jest włączony w obwód badanego bezpiecznika w taki sposób, że w położeniu przewodzenia stanowi połączenie badanego bezpiecznika z obwodem prądowym, a w położeniu gaszenia stanowi połączenie badanego bezpiecznika z obwodem napięciowym. W pobliżu elementu wiroprądowego zamocowana jest elektromagnetyczna cewka do wytwarzania szybkozmiennego pola magnetycznego. Cewka jest włączona w obwód elektryczny do wytwarzania impulsu prądowego o czasie narastania poniżej 0,2 ms. Odległość pomiędzy cewką i ruchomym elementem wiroprądowym w położeniu przewodzenia nie przekracza 5 cm.

Działanie przełącznika według wynalazku jest następujące: ruchomy element przewodzący wiroprądowy jest włączony w obwód prądowy, w który włączony jest badany bezpiecznik. Podanie impulsu prądowego na cewkę powoduje powstanie szybkozmiennego pola magnetycznego, które powoduje zaindukowanie w ruchomym elemencie wiroprądowym prądów wirowych, które współdziałając z polem magnetycznym powodują powstanie znacznej siły odrzucającej element wiroprądowy od cewki. Siła ta powoduje szybkie zerwanie połączenia z obwodem prądowym i włączenie bezpiecznika w obwód napięciowy. Ze względu na znaczną siłę działającą na ruchomy element wiroprądowy przełączenie następuje w czasie poniżej kilku milisekund, co pozwala na wykorzystanie tego przełącznika w badaniach bezpieczników wysokiego napięcia.

W innym wykonaniu elektrodynamicznego przełącznika według wynalazku ruchomy element wiroprądowy jest giętką taśmą przewodzącą, z jednej strony zamocowaną trwale w uchwycie połączonym z badanym bezpiecznikiem, a z drugiej strony zamocowaną w uchwycie połączonym z obwodem prądowym, na tyle jednak słabo, aby oddziaływanie elektromagnetycznej cewki mogło jej koniec wyrwać z tego uchwytu. Po stronie przeciwnej do cewki zamocowany jest styk obwodu napięciowego w takiej odległości od uchwytu połączonego z bezpiecznikiem, aby taśma przewodząca zamocowana w tym uchwycie mogła stykać się ze stykiem obwodu napięciowego.

PL 228 957 B1

W tym rozwiązaniu działanie przełącznika według wynalazku jest następujące: taśma przewodząca jest włączona w obwód prądowy, w który włączony jest badany bezpiecznik. Podanie impulsu prądowego na cewkę powoduje powstanie szybkozmiennego pola magnetycznego, co indukuje w taśmie przewodzącej prądy wirowe, które współdziałając z polem magnetycznym powodują powstanie znacznej siły odrzucającej taśmę od cewki. Siła ta powoduje wyrywanie końca taśmy z uchwytu połączonego z obwodem prądowym i przerzucenie jej do zetknięcia ze stykiem obwodu napięciowego. Ze względu na znaczną siłę działającą na taśmę przewodzącą, przełączenie następuje w czasie poniżej kilku milisekund, co pozwala na wykorzystanie tego przełącznika w badaniach bezpieczników wysokiego napięcia.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym Fig. 1 - przedstawia elektrodynamiczny przełącznik szybki według wynalazku do włączenia w znany obwód do badania bezpieczników metodą dwuźródłową, a Fig. 2 przedstawia elektrodynamiczny przełącznik szybki według innego przykładowego rozwiązania według wynalazku.

W skład elektrodynamicznego przełącznika szybkiego według wynalazku wchodzi ruchomy element przewodzący wiroprądowy 1, o przekroju zapewniającym długotrwałe przewodzenie prądu ze źródła prądowego 2. Element przewodzący wiroprądowy 1 w położeniu przewodzenia stanowi połączenie zacisku 3 do połączenia z badanym bezpiecznikiem 4, z zaciskiem 5 do połączenia ze źródłem prądowym 2. Element przewodzący wiroprądowy 1 w położeniu gaszenia stanowi połączenie zacisku 3 ze stykiem 8 obwodu napięciowego 9. W pobliżu elementu przewodzącego wiroprądowego 1 zamocowana jest cewka elektromagnetyczna 6. Cewka połączona jest z obwodem 7 do wytwarzania impulsu prądowego o czasie narastania poniżej 0,2 ms, przy czym odległość cewki 6 od elementu wiroprądowego 1 w położeniu przewodzenia nie przekracza 5 cm.

Działanie elektrodynamicznego przełącznika szybkiego według wynalazku jest następujące: w chwili, gdy przepaleniu ulega badany bezpiecznik 4 następuje podanie impulsu prądowego o czasie narastania poniżej 0,2 ms z obwodu 7 na cewkę 6 przełącznika, co powoduje powstanie prądów wirowych w przewodzącym elemencie wiroprądowym 1, wskutek czego pojawia się znaczna siła napędowa powodująca przerzucenie przewodzącego elementu wiroprądowego 1 z położenia przewodzenia, w którym łączy on zaciski 3 i 5 do położenia, w którym łączy on zaciski 3 i 8. Obwód prądowy zostaje otwarty, a badany bezpiecznik zostaje włączony w obwód napięciowy 9. Ponieważ włączenie obwodu napięciowego 9 na bezpiecznik następuje w bardzo krótkim czasie, poniżej 5 ms, daje to gwarancję na równoważność próby dwuźródłowej z próbą w układzie naturalnym, jednoźródłowym.

W skład elektrodynamicznego przełącznika szybkiego według wynalazku w drugim przykładzie wykonania wchodzi taśma przewodząca 1, stanowiąca ruchomy element przewodzący wiroprądowy, o przekroju zapewniającym długotrwałe przewodzenie prądu obwodu prądowego 2. Taśma zamocowana jest z jednej strony w zacisku 3 do połączenia z zaciskiem badanego bezpiecznika 4. Z drugiej strony taśma 1 w położeniu przewodzenia stanowi połączenie zacisków 3 i połączonego ze źródłem prądowym 2 zacisku 5. W pobliżu taśmy 1 zamocowana jest cewka elektromagnetyczna 6. Cewka połączona jest z obwodem 7 do wytwarzania impulsu prądowego o czasie narastania poniżej 0,2 ms. Styk 8 obwodu napięciowego 9 umieszczony jest tak, że taśma przewodząca 1 w położeniu gaszenia stanowi połączenie zacisku 3 z zaciskiem 8 obwodu napięciowego 9. Odległość cewki 6 od taśmy przewodzącej 1 w położeniu przewodzenia nie przekracza 5 cm.

W tym rozwiązaniu według wynalazku działanie przełącznika jest następujące: w chwili, gdy przepaleniu ulega bezpiecznik 4 następuje podane z obwodu 7 impulsu prądowego o czasie narastania poniżej 0,2 ms na cewkę 6 przełącznika, co powoduje powstanie prądów wirowych w taśmie przewodzącej 1 , wskutek czego pojawia się znaczna siła napędowa powodująca wyrwanie końca taśmy przewodzącej 1 z zacisku 5 i rozłączenie obwodu prądowego 2. Swobodny koniec taśmy 1 przerzuca się na styk 8 obwodu napięciowego 9. Ponieważ włączenie obwodu napięciowego 9 na badany bezpiecznik 4 następuje w bardzo krótkim czasie, poniżej 5 ms, daje to gwarancję na równoważność próby dwuźródłowej z próbą w układzie naturalnym, jednoźródłowym.

Zaletą przełącznika według wynalazku jest duża szybkość działania, dzięki czemu czas własny jest mniejszy od 5 ms; pozwala to na wykonywanie prób w układzie dwuźródłowym, co jest znacznie prostsze i tańsze niż w układzie jednoźródłowym.

Claims (2)

1. Elektrodynamiczny przełącznik szybki do badania bezpieczników wysokiego napięcia przy prądach przeciążeniowych metodą dwuźródłową, znamienny tym, że ruchomy element przewodzący wiroprądowy (1) w położeniu przewodzenia stanowi połączenie zacisku (3) połączonego z badanym bezpiecznikiem (4), z zaciskiem (5) połączonym z obwodem prądowym (2), zaś w położeniu gaszenia stanowi połączenie zacisku (3) ze stykiem (8) obwodu napięciowego (9), a w pobliżu elementu wiroprądowego (1) zamocowana jest elektromagnetyczna cewka (6) do wytwarzania szybkozmiennego pola magnetycznego, włączona w obwód elektryczny (7) do wytwarzania impulsu prądowego o czasie narastania poniżej 0,2 ms, przy czym odległość cewki (6) od elementu wiroprądowego (1) w położeniu przewodzenia nie przekracza 5 cm.

2. Elektrodynamiczny przełącznik szybki do badania bezpieczników wysokiego napięcia przy prądach przeciążeniowych metodą dwuźródłową według zastrz. 1, znamienny tym, że elementem przełączającym (1) jest taśma przewodząca.