PL237642B1 - Ultraszybki wyłącznik hybrydowy prądu stałego przeznaczony zwłaszcza dla trakcji kolejowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest ultraszybki wyłącznik hybrydowy prądu stałego przeznaczony zwłaszcza dla trakcji kolejowej do pracy w obwodach głównych pojazdów użytkowanych w systemach DCI (3 kV) oraz DC2 (1,5 kV), to jest zwłaszcza w elektrycznych zespołach trakcyjnych EZT, pociągach zespolonych PZ (w tym dwugłowicowych dla kolei dużych prędkości KDP), elektrowozach EW (głównie lokomotywach o mocy do 5 MW), a nadto do zastosowań pokrewnych.

Poszukiwania nowych rozwiązań technicznych wyłączników prądu stałego WPS dla trakcji kolejowej są wymuszane przez wzrastające potrzeby transportu kolejowego TK w systemach DC1 i DC2, w tym przez znane tendencje do wzrostu przyspieszeń i prędkości taboru (tj. wzrostu mocy napędów), wzrostu mocy podstacji zasilających i stosowania układów wzmacniania sieci dla ograniczania spadków napięć, wzrostu przemiennych napięć zasilania podstacji trakcyjnych. Po stronie prądu stałego powoduje to wzrost mocy zwarciowych i stromości prądów zwarciowych oraz energii magnetycznych obwodu. Coraz częściej są stosowane więc układy półprzewodnikowe do rozruchu i hamowania impulsowego oraz rekuperacji energii, a także układy falownikowe współpracujące z silnikami prądu przemiennego. Wynikają stąd nowe wymagania dla wyłączników pojazdowych, zwłaszcza w zakresie skutecznego zabezpieczania układów półprzewodnikowych w warunkach zwarciowych. Dla ich spełnienia potrzebne są nowe zasady budowy i działania wyłączników pojazdowych, umożliwiające zwiększenie granicznego zwarciowego prądu wyłączalnego, zmniejszenie energii magnetycznej obwodu, zwiększenie trwałości łączeniowej w warunkach roboczych i zwarciowych, a nadto minimalizację prądu ograniczonego i współczynnika ograniczania prądu, całki Joule’a oraz energii łuku wydzielanej w wyłączniku. Stosowane powszechnie wyłączniki magnetowydmuchowe MWPS mają ograniczone możliwości techniczne wynikające z zasady działania i nie są zdolne do skutecznego zabezpieczania układów półprzewodnikowych.

Dlatego w trakcji kolejowej DC wprowadza się konkurencyjne wyłączniki o rozwiązaniach konstrukcyjnych nowocześniejszych od wyłączników MWPS, w tym ultraszybkie wyłączniki próżniowe działające na zasadzie komutacji wymuszonej (zwanej wyłączaniem przeciwprądem), albo wyłączniki hybrydowe zestykowo - półprzewodnikowe działające na zasadzie komutacji wymuszonej lub naturalnej, albo też wyłączniki półprzewodnikowe.

Wyłączniki ultraszybkie prądu stałego są znane między innymi z opisów patentowych PL180267, PL188814, PL 193189, PL 206742, PL 224590.

W opisie patentowym PL 193189 ujawniono wyłącznik próżniowy prądu stałego, przeznaczony szczególnie do pracy w podstacjach trakcji elektrycznej zasilanej napięciem stałym, wyposażony w główną i pomocniczą komorę próżniową, a nadto w komorę próżniową załączającą, przy czym styki nieruchome komory głównej i komory pomocniczej są ze sobą zwarte, zaś styki ruchome komory głównej i komory załączającej są ze sobą połączone szyną stanowiącą uzwojenie pierwotne przekaźnika nadprądowego. Nadto styk ruchomy komory głównej jest połączony z jednym końcem pręta, którego drugi koniec jest połączony ze zworą napędu elektromagnesowego za pośrednictwem sprzęgnika, a także z prętem jest połączony przegubem dysk znanego ultraszybkiego napędu indukcyjno-dynamicznego.

Z opisu patentowego PL 224590 jest znany wyłącznik hybrydowy prądu stałego wyposażony w główny tor prądowy, który zawiera główny sieciowy zacisk przyłączowy wejściowy, cztery zespoły, w tym zespół bezpiecznika, zespół łącznika zestykowego, zespół łącznika półprzewodnikowego i zespół przekaźnika nadprądowego, oraz główny zacisk przyłączowy wyjściowy, połączone szeregowo tak, iż wejściowy zacisk przyłączowy zespołu bezpiecznika jest dołączony do głównego sieciowego zacisku przyłączowego wyłącznika, zaś wyjściowy zacisk przyłączowy zespołu bezpiecznika jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego zespołu łącznika zestykowego, którego wyjściowy zacisk przyłączowy jest dołączony do jednego z zacisków przyłączowych zespołu łącznika półprzewodnikowego, którego drugi z zacisków przyłączowych jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego zespołu przekaźnika nadprądowego, którego wyjściowy zacisk przyłączowy jest dołączony do głównego zacisku przyłączowego wyłącznika. Nadto wyłącznik jest wyposażony w zespół trzech ograniczników przepięć, z których ogranicznik przepięć zewnętrznych jest warystorem tlenkowym MOV, jeden z ograniczników przepięć wewnętrznych jest ogranicznikiem diodowym, zaś drugi z ograniczników przepięć wewnętrznych jest warystorem tlenkowym MOV, przy czym wejściowy zacisk przyłączowy zespołu ograniczników jest połączony z głównym odbiornikowym zaciskiem przyłączowym wyłącznika, zaś wyjściowy zacisk przyłączowego tego zespołu, jest dołączony do szyny uziom owej i ograniczniki przepięć wewnętrznych

PL 237 642 B1 są połączone równolegle. Nadto wyłącznik jest wyposażony w zespół sterowania złożony z zaprogramowanego mikroprocesorowego sterownika, interfejsu wejście/wyjście i z zasilacza zasilanego ze źródła zewnętrznego, wytwarzającego niezbędne napięcie wewnętrzne. Nadto wejścia sterownika są połączone przewodami lub światłowodami z punktami kontroli napięć wyprowadzonymi z głównego toru prądowego wyłącznika oraz z punktami kontroli temperatury wyprowadzonymi z zespołu łącznika półprzewodnikowego wyłącznika.

Dotychczasowe rozwiązania wyłączników mają jednak znaczące niedogodności. Przykładowo w znanych ultraszybkich wyłącznikach próżniowych szybkość działania i parametry łączeniowe, w tym trwałość łączeniowa, są ograniczone między innymi ciężkimi mechanicznymi i elektrycznymi warunkami pracy komór próżniowych załączających przeciwprąd. W opisanym powyżej wyłączniku hybrydowym największą wadą są duże straty cieplne, szczególnie w warunkach środowiskowych w pojazdach trakcyjnych i przy wymaganiach wykluczających chłodzenie wodne.

Niedogodności tych nie posiada wyłącznik hybrydowy według wynalazku.

Ultraszybki wyłącznik hybrydowy prądu stałego przeznaczony zwłaszcza dla trakcji kolejowej, wyposażony w główny tor prądowy zawierający połączone ze sobą szeregowo główny sieciowy zacisk przyłączowy wejściowy, zespół ultraszybkiego łącznika próżniowego, zespół przekaźnika nadprądowego oraz główny odbiornikowy zacisk przyłączowy wyjściowy, a nadto wyposażony w zespół trzech ograniczników przepięć i zespół sterowania, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wejściowy zacisk przyłączowy komory próżniowej zespołu ultraszybkiego łącznika próżniowego, dołączony do głównego sieciowego zacisku przyłączowego wyłącznika, jest dołączony także do wejściowego zacisku przyłączowego zespołu generatora przeciwprądu, którego wyjściowy zacisk przyłączowy jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego zespołu tyrystorowego, którego wyjściowy zacisk przyłączowy jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego komory próżniowej, dołączonego również do wejściowego zacisku przyłączowego zespołu przekaźnika nadprądowego, którego wyjściowy zacisk przyłączowy jest z kolei dołączony do głównego odbiornikowego zacisku przyłączowego wyłącznika. Zespół generatora przeciwprądu wyłącznika zawiera połączone szeregowo kondensator komutacyjny i dławik komutacyjny. Jedna okładka kondensatora jest dołączona do wejściowego zacisku przyłączowego zespołu generatora przeciwprądu, zaś druga okładka kondensatora jest dołączona do jednego zacisku dławika, którego drugi zacisk jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego zespołu generatora. Do wspólnego punktu kondensatora komutacyjnego i dławika komutacyjnego jest dołączony jeden zacisk opornika, którego drugi zacisk jest dołączony do szyny uziomowej dołączanej do szyn jezdnych. Zespół tyrystorowy wyłącznika zawiera dwie gałęzie tyrystorów, każdą złożoną z kilku tyrystorów połączonych szeregowo, połączone ze sobą tak, że anoda jednej gałęzi tyrystorów jest połączona z katodą drugiej gałęzi tyrystorów i jeden wspólny koniec obu gałęzi jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego zespołu tyrystorowego, zaś drugi wspólny koniec obu gałęzi jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego tego zespołu. Wszystkie bramki tyrystorów w gałęziach tyrystorów są dołączone do wzajemne odseparowanych wyjść sterownika.

Zespół łącznika próżniowego wyłącznika jest złożony z wyłącznikowej komory próżniowej, korzystnie z zestykiem generującym osiowe pole magnetyczne, połączonej prostowodem z napędem indukcyjno-dynamicznym otwierającym w znany sposób komorę ultraszybko i zamykającym ją z normalną prędkością, a nadto z zamka elektromagnesowego blokującego komorę w stanie otwarcia.

Zespół przekaźnika nadprądowego wyłącznika stanowi wielofunkcyjny analizator prądu osadzony na szynie nośnej, zawierający układ pomiaru prądu i elektroniczny system przetwarzania danych pomiarowych umożliwiający progową identyfikację wartości prądu, obliczanie całki Joule’a oraz wysyłanie sygnału sterującego do otwarcia wyłącznika, przy czym jeden koniec szyny nośnej jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego zespołu przekaźnika, zaś jej drugi koniec jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego tego zespołu.

Wyłącznik zawiera zespół trzech ograniczników przepięć wyłącznika, z których ogranicznik przepięć zewnętrznych jest warystorem tlenkowym MOV, jeden z ograniczników przepięć wewnętrznych jest ogranicznikiem diodowym, zaś drugi z ograniczników przepięć wewnętrznych jest warystorem tlenkowym MOV, przy czym wejściowy zacisk przyłączowy ogranicznika przepięć zewnętrznych jest dołączony do głównego sieciowego zacisku przyłączowego, zaś jego wyjściowy zacisk przyłączowy jest dołączony do szyny uziomowej, natomiast ograniczniki przepięć wewnętrznych są połączone równolegle tak, że katoda ogranicznika diodowego jest dołączona do wejściowego zacisku przyłączowego ogranicznika tlenkowego dołączonego do głównego odbiornikowego zacisku przyłączowego wyłącznika, zaś

PL 237 642 B1 anoda ogranicznika diodowego jest dołączona do wyjściowego zacisku przyłączowego ogranicznika tlenkowego dołączonego do szyny uziomowej.

Zespół sterowania wyłącznika jest złożony z zaprogramowanego sterownika mikroprocesorowego, interfejsu wejście/wyjście, zasilacza wytwarzającego niezbędne napięcia wewnętrzne, modułu sieci CAN do komunikacji wewnętrznej i zewnętrznej. Zespół sterowania jest połączony za pomocą łączy światłowodowych lub elektrycznych z wejściami lub wyjściami zespołu ultraszybkiego łącznika próżniowego, zespołu przekaźnika nadprądowego i zespołu tyrystorowego sterującego generatorem przeciwprądu.

Generator przeciwprądu jest zasilany napięciem sieci trakcyjnej, a inne zespoły wyłącznika są zasilane z zewnętrznego źródła napięcia pomocniczego. Prąd główny oraz wszystkie napięcia niezbędne do właściwego działania poszczególnych zespołów są mierzone i regulowane, a także monitorowane są napięcia główne przed i za wyłącznikiem oraz na wszystkich zasobnikach kondensatorowych.

Wyłącznik według wynalazku stanowi ultraszybki wyłącznik hybrydowy prądu stałego o topologii HSRW hybrydy szeregowo-równoległej próżniowo-tyrystorowej, działający na zasadzie komutacji wymuszonej, polegającej na wymuszonym sprowadzeniu do zera prądu stałego w próżni za pomocą impulsu prądu o kierunku przeciwnym uzyskanego z dodatkowego źródła, załączanego za pomocą tyrystorów, zasilanego z sieci trakcyjnej.

Wyłącznik według wynalazku, oprócz znanych funkcji zabezpieczeniowych, może wykonywać także różne funkcje specjalne, nieosiągalne dla wyłączników klasycznych. Można go w prosty sposób dostosować do dowolnej biegunowości sieci. Nie ingeruje w przepływ prądu do sieci przy hamowaniu rekuperacyjnym. Stanowi zabezpieczenie nadmiarowo - prądowe dla obwodów zasilanych z sieci trakcyjnej. Zespół sterowania wyłącznika umożliwia blokowanie pracy wyłącznika w stanie otwarcia, kontrolę stanu wyłącznika na podstawie akwizycji informacji wewnętrznych, udostępnianie użytkownikowi informacji o stanie wyłącznika, rejestrację danych pomiarowych charakteryzujących warunki układowe i wybrane parametry pracy wyłącznika, pełną archiwizację tych danych (z zegarem czasu rzeczywistego) i podgląd historii zdarzeń, odczytywanie zarchiwizowanych danych oraz regulację nastaw wartości progów zadziałania zabezpieczeń za pomocą przenośnego komputera, a nadto współpracę z zewnętrznymi przekaźnikami zabezpieczeniowymi.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym uproszczony ideowo-blokowy schemat elektryczno-kinematyczny wyłącznika przystosowanego do pracy w sieci o polaryzacji dodatniej.

Wyłącznik zawiera zespół łącznika próżniowego 2 złożonego z komory próżniowej 3 utrzymywanej w stanie otwarcia za pomocą zamka elektromagnesowego 4, połączonej prostowodem z napędem indukcyjno-dynamicznym 5. Do głównego sieciowego zacisku przyłączowego 1 wyłącznika jest dołączony wejściowy zacisk przyłączowy 3a komory próżniowej 3, której wyjściowy zacisk przyłączowy 3b jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego 14a zespołu przekaźnika nadprądowego 14, którego wyjściowy zacisk przyłączowy 14b jest dołączony do głównego odbiornikowego zacisku przyłączowego 15 wyłącznika. Do zacisku 15 jest dołączony wejściowy zacisk przyłączowy 16a odbiorników 16 pojazdu zasilanych z sieci, których wyjściowy zacisk przyłączowy 16b jest dołączony do szyny uziomowej dołączanej w znany sposób do szyn jezdnych. Do zacisku 15 jest także dołączony zespół 17 ograniczników przepięć wewnętrznych 18, 19 połączonych równolegle tak, że wejściowy zacisk przyłączowy 19a warystorowego ogranicznika przepięć wewnętrznych 19 jest dołączony do zacisku 15, zaś jego wyjściowy zacisk przyłączowy 19b jest dołączony do szyny uziomowej, przy czym do zacisku 19a jest dołączona katoda diodowego ogranicznika przepięć wewnętrznych 18, którego anoda jest dołączona do zacisku 19b. Nadto wejściowy zacisk przyłączowy 20a ogranicznika przepięć zewnętrznych 20 jest dołączony do głównego sieciowego zacisku przyłączowego 1 wyłącznika, a wyjściowy zacisk przyłączowy 20b ogranicznika 20 jest dołączony do szyny uziomowej. Generator przeciwprądu 6 zawiera kondensator 7 dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego 6a połączonego z wejściowym zaciskiem przyłączowym 3a komory próżniowej 3. Kondensator 7 jest połączony szeregowo z dławikiem 8 dołączonym do wyjściowego zacisku przyłączowego 6b, a nadto wspólny punkt kondensatora 7 i dławika 8 jest dołączony poprzez opornik 9 do szyny uziomowej. Wyjściowy zacisk przyłączowy 6b generatora przeciwprądu 6 jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego 10a zespołu tyrystorowego 10. Do zacisku 10a jest dołączona anoda gałęzi tyrystorów 11 połączonych szeregowo, której katoda jest dołączona do wyjściowego zacisku przyłączowego 10b. Nadto do zacisku 10a jest dołączona

PL 237 642 B1 katoda gałęzi tyrystorów 12 połączonych szeregowo, której anoda jest dołączona do wyjściowego zacisku przyłączowego 10b dołączonego do wyjściowego zacisku przyłączowego 3b komory próżniowej 3. Wszystkie bramki tyrystorów w gałęziach 11 i 12 są dołączone do wzajemnie odseparowanych wyjść sterownika 13. Ponadto wyłącznik zawiera zespół oprogramowanego sterowania mikroprocesorowego 21 z interfejsem wejście/wyjście 22, zasilacza wytwarzającego niezbędne napięcia wewnętrzne 23, modułu sieci CAN 24 do komunikacji wewnętrznej i zewnętrznej. Zespół sterowania 21 jest połączony za pomocą łączy światłowodowych lub elektrycznych z wejściami lub wyjściami zespołu ultraszybkiego łącznika próżniowego 2, zespołu przekaźnika nadprądowego 14 i zespołu tyrystorowego 10 sterującego generatorem przeciwprądu 6. Zespół przekaźnika nadprądowego 14 stanowi wielofunkcyjny analizator prądu osadzony na szynie nośnej, zawierający układ pomiaru prądu i elektroniczny system przetwarzania danych pomiarowych, umożliwiający progową identyfikację wartości prądu, obliczanie całki Joule’a oraz wysyłanie sygnału sterującego do otwarcia wyłącznika. Jeden koniec szyny nośnej jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego 14a zespołu przekaźnika 14, zaś jej drugi koniec jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego 14b tego zespołu. Źródłem energii dla wszystkich czynnych podzespołów oraz zespołu sterowania 21, a w nim interfejsu wejście/wyjście 22, zasilacza 23 oraz modułu sieci CAN 24 jest sieć napięcia pomocniczego Up.

Prąd główny iz jest wyłączany za pomocą przeciwprądu przez zespół łącznika próżniowego 2, przy czym zamek 4 i napęd 5 są sterowane przez zespół sterowania 21. Generator przeciwprądu 6 jest źródłem przeciwprądu sprowadzającego do zera prąd iz w komorze próżniowej 3. Napęd indukcyjno-dynamiczny 5 otwiera ultraszybko komorę próżniową 3. Sterownik 13 jest sterowany sygnałami sterującymi przez zespół sterowania 21, podobnie jak pozostałe czynne podzespoły wyłącznika 4, 5, 13, z wyjątkiem zespołu 14 sterującego zespołem 21 podczas zwarcia lub przeciążenia. Zespół sterowania 21 za pomocą interfejsu wejście/wyjście 22 wysyła albo odbiera wewnętrzne lub zewnętrzne sygnały informacyjne lub sterujące, w tym: S1 - sygnał zewnętrzny startu procedury uruchamiania (sterujący), Ssg - sygnał zewnętrzny stanu gotowości (informacyjny), S2 - sygnał zewnętrzny zamknięcia wyłącznika (sterujący), s4 - sygnał wewnętrzny otwarcia zamka 4 i zamknięcia komory próżniowej 3 (sterujący), Ssz - sygnał zewnętrzny stanu zamknięcia wyłącznika (informacyjny), S3 - sygnał zewnętrzny wyłączenia (sterujący) albo s14 - sygnał wewnętrzny wyłączenia (sterujący) z przekaźnika 14, s5 sygnał wewnętrzny uruchomienia napędu 5 i otwarcia komory 3 (sterujący), s11 - sygnał wewnętrzny załączenia gałęzi tyrystorów 11 (sterujący), s12 - sygnał wewnętrzny załączenia gałęzi tyrystorów 12 (sterujący), Sso - sygnał zewnętrzny stanu otwarcia wyłącznika (informacyjny), stosownie do zaprogramowanego cyklu łączeniowego. W zależności od potrzeb poszczególne sygnały są światłowodowe lub elektryczne (w tym CAN).

Działanie wyłącznika i główne funkcje zespołów są opisane dla przykładowego cyklu łączeniowego odwzorowującego przypadek załączenia obwodu oraz wyłączenia wskutek zadziałania przekaźnika 14 przy zwarciu lub przeciążeniu.

W stanie początkowym wyłącznik nie jest przygotowany do pracy, nie jest znane położenie zespołu 2, który może być w stanie otwarcia albo zamknięcia zestyku komory próżniowej 3.

Cykl łączeniowy wyłącznika składa się z trzech kolejnych części: sekwencji przygotowawczej, sekwencji załączeniowej oraz ultraszybkiej sekwencji wyłączeniowej. Sekwencję przygotowawczą inicjuje w chwili tp sterujący sygnał zewnętrzny S1 startu procedury przygotowawczej, którym jest załączenie napięcia pomocniczego Up, po czym następuje monitorowane przez zespół 21 autouruchomienie i autodiagnostyka wszystkich zespołów wyłącznika, ustawienie wyłącznika w stanie otwarcia komory 3 oraz osiągnięcie zadanych wartości wszystkich parametrów monitorowanych przez zespół 21, przy czym w zespole generatora przeciwprądu 6 kondensator 7 samoczynnie ładuje się poprzez opornik 9 do napięcia sieci trakcyjnej, a po osiągnięciu stanu gotowości zostaje wysłany w chwili tg zewnętrzny sygnał Ssg stanu gotowości (informacyjny), co kończy sekwencję przygotowawczą. Wyłącznik czeka w stanie gotowości do załączenia. Po dowolnym czasie w chwili t1z zewnętrzny sygnał sterujący S2 zamknięcia wyłącznika uruchamia sekwencję załączeniową, podczas której zespół 21 poprzez interfejs 22 wysyła kolejno w chwili t2Z wewnętrzny sygnał sterujący s4 powodujący otwarcie zamka 4, zamknięcie przez siłę zwrotną Fz napędu 5 komory próżniowej 3 załączającej obwód główny oraz wysłanie w chwili tz zewnętrznego sygnału informacyjnego Ssz stanu zamknięcia wyłącznika, co kończy sekwencję załączeniową. Wyłącznik czeka w stanie załączenia i gotowości do ultraszybkiego wyłączenia.

Po dowolnym czasie w chwili t1w zewnętrzny sygnał sterujący S3 wyłączenia albo wewnętrzny sygnał sterujący s14 wyłączenia w przypadku zwarcia lub przeciążenia uruchamia sekwencję wyłączeniową, podczas której zespół 21 poprzez interfejs 22 wysyła jednocześnie w chwili t2W = t3W wewnętrzny

PL 237 642 B1 sygnał sterujący s5 uruchomienia napędu 5 generującego impuls siły napędowej Fn powodujący ultraszybkie otwarcie komory 3 samoczynnie blokowanej w stanie otwarcia przez zamek 4 oraz wewnętrzny sygnał sterujący s12 powodujący załączenie gałęzi tyrystorów 12 i przeładowanie kondensatora 7 w pętli oscylacyjnej o bardzo małym tłumieniu, złożonej z elementów 6a, 7, 8, 6b, 10a, 11, 10b, 3b, 3, 3a, 6a, do napięcia o przeciwnej polaryzacji, a następnie z zadanym opóźnieniem (po zapłonie łuku i rozejściu się styków komory 3 na wymaganą odległość) wysyła w chwili tw wewnętrzny sygnał sterujący sil powodujący załączenie gałęzi tyrystorów 11 i wytworzenie w tejże pętli impulsu przeciwprądu sprowadzającego prąd główny iz w komorze 3 do zera oraz zgaszenie luku, co kończy sekwencję wyłączeniową.

Po wyłączeniu prądu i zgaszeniu luku w komorze 3 jej wytrzymałość powrotna skokowo wzrasta do tak dużej wartości, że nie może wystąpić ponowny przeskok pod wpływem napięcia powrotnego. Zmienia to konfigurację obwodu wyładowczego kondensatora 7 wskutek jego zamknięcia poprzez sieć trakcyjną o zastępczych parametrach LS (indukcyjność) i RS (rezystancja). Występuje wówczas samoistnie zanikający stan nieustalony wskutek energii pozostałej w kondensatorze 7 oraz energii magnetycznej w indukcyjności LS sieci. Kosztem tej energii jest ładowany kondensator 7, na którym wzrasta przepięcie łączeniowe do wartości napięcia wyładowczego warystora 20. Prąd wyładowczy w warystorze 20 przetwarza pozostałą energię obwodu na ciepło i zanika, co kończy stan nieustalony, po czym z zadanym opóźnieniem w chwili t0 zespół 21 poprzez interfejs 22 wysyła zewnętrzny sygnał informacyjny Ss0 stanu otwarcia wyłącznika. Wyłącznik czeka w stanie gotowości na sygnał S2 do ponownego załączenia. Ograniczniki przepięć wewnętrznych 18 i 19 zespołu 17 ograniczników nie działają przy zwarciu i w znany sposób ograniczają inne przepięcia odbiornikowe

Przy prawidłowym napięciu łączeniowym, w przypadku przeciążeń eksploatacyjnych, zespół 14 oblicza całkę Joule’a, pracując jak typowy wyzwalacz elektroniczny o zadanej charakterystyce czasowo-prądowej t - I, lub jako detektor progowy prądu głównego, przesyłając w chwili t1w do zespołu 21 sygnał sl4 uruchamiający procedurę wyłączenia.

Claims (1)

1. Ultraszybki wyłącznik hybrydowy prądu stałego przeznaczony zwłaszcza dla trakcji kolejowej, wyposażony w główny tor prądowy zawierający połączone ze sobą szeregowo główny sieciowy zacisk przyłączowy wejściowy, zespół ultraszybkiego łącznika próżniowego zawierający komorę próżniową z zamkiem elektromagnesowym i napędem indukcyjno-dynamicznym, zespół przekaźnika nadprądowego oraz główny odbiornikowy zacisk przyłączowy wyjściowy, a nadto wyposażony w zespół trzech ograniczników przepięć, z których ogranicznik przepięć zewnętrznych jest warystorem tlenkowym MOV, jeden z ograniczników przepięć wewnętrznych jest ogranicznikiem diodowym, zaś drugi z ograniczników przepięć wewnętrznych jest warystorem tlenkowym MOV i w którym wejściowy zacisk przyłączowy zespołu ograniczników jest połączony z głównym odbiornikowym zaciskiem przyłączowym wyłącznika, wyjściowy zacisk przyłączowego zespołu jest dołączony do szyny uziomowej i ograniczniki przepięć wewnętrznych są połączone równolegle, a także wyposażony w zespół sterowania złożony z interfejsu wejście/wyjście, z zasilanego ze źródła zewnętrznego zasilacza napięć wewnętrznych oraz modułu sieci CAN i połączony światłowodami lub elektrycznie z zespołem ultraszybkiego łącznika próżniowego i zespołem przekaźnika nadprądowego, znamienny tym, że wejściowy zacisk przyłączowy (3a) komory próżniowej (3) zespołu ultraszybkiego łącznika próżniowego (2), dołączony do głównego sieciowego zacisku przyłączowego (1) wyłącznika, jest dołączony także do wejściowego zacisku przyłączowego (6a) zespołu generatora przeciwprądu (6), którego wyjściowy zacisk przyłączowy (6b) jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego (10a) zespołu tyrystorowego (10), którego wyjściowy zacisk przyłączowy (10b) jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego (3b) komory próżniowej (3) dołączonego również do wejściowego zacisku przyłączowego (14a) zespołu przekaźnika nadprądowego (14), którego wyjściowy zacisk przyłączowy (14b) jest z kolei dołączony do głównego odbiornikowego zacisku przyłączowego (15) wyłącznika, przy czym zespół generatora przeciwprądu (6) wyłącznika zawiera połączone szeregowo kondensator komutacyjny (7) i dławik komutacyjny (8), w którym jedna okładka kondensatora (7) jest dołączona do wejściowego

PL 237 642 B1 zacisku przyłączowego (6a) zespołu generatora przeciwprądu (6), zaś druga okładka kondensatora (7) jest dołączona do jednego zacisku dławika (8), którego drugi zacisk jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego (6b) zespołu generatora (6), nadto do wspólnego punktu kondensatora komutacyjnego (7) i dławika komutacyjnego (8) jest dołączony jeden zacisk opornika (9), którego drugi zacisk jest dołączony do szyny uziomowej dołączanej do szyn jezdnych, natomiast zespół tyrystorowy (10) wyłącznika zawiera dwie gałęzie tyrystorów (11, 12), każdą złożoną z kilku tyrystorów połączonych szeregowo, połączone ze sobą tak, że anoda jednej gałęzi tyrystorów jest połączona z katodą drugiej gałęzi tyrystorów i jeden wspólny koniec obu gałęzi (11, 12) jest dołączony do wejściowego zacisku przyłączowego (10a) zespołu tyrystorowego (10), zaś drugi wspólny koniec obu gałęzi jest dołączony do wyjściowego zacisku przyłączowego (10b) tego zespołu, ponadto wszystkie bramki tyrystorów w gałęziach tyrystorów (11, 12) są dołączone do wzajemne odseparowanych wyjść sterownika (13).