PL44497B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do gaszenia luków pradu zmiennego.Pomiedzy gaszeniem luków pradu stalego i lu¬ ków pradu zmiennego istnieja zasadnicze rózni¬ ce. Jezeli w jakims obwodzie pradu stalego ma byc zgaszony luk elektryczny, wtedy jego napie¬ cie zaplonu musi osiagnac tak wysoka wartosc, aby przekraczala ona napiecie, najwyzsze jakie moze byc dostarczone do luku z sieci. W wiek¬ szosci przypadków w tym celu stosuje sie wy¬ dluzanie luku, poniewaz rezultatem duzej dlu¬ gosci luku jest wysokie napiecie zaplonu.W przeciwienstwie do tego, przy gaszeniu luku pradu zmiennego konieczne jest tylko po okre¬ sowo nastepujacych przejsciach pradu przez zero niedopuszczenie do powrotnego zaplonu luku w polówce okresu bezposrednio nastepujacej po przejsciu pradu przez zero. Przypadek ten na- *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspóltwór¬ cami wynalazku sa Gunther Burkhard i Ecke- hard Gebauer. stepuje wtedy, jezeli odcinek wylaczajacy osiag¬ nie juz po tak krótkim czasie po zgasnieciu luku wystarczajaca wartosc izolacyjna, ze narastajace napiecie sieci nie jest W stanie wywolac ponow¬ nego zaplonu.Nowsze badania wykazaly, ze do odbudowa¬ nia wytrzymalosci dielektrycznej odcinka wyla¬ czajacego wystarczaja juz bardzo male odstepy styków. Mozna nawet wykazac, ze w przedziale pomiedzy okreslonymi wartosciami granicznymi odbudowywanie wytrzymalosci nastepuje znacz¬ nie szybciej przy malych odstepach niz przy wiekszych.Obserwuje sie zwlaszcza ten korzystny prze¬ bieg gaszenia w waskiej szczelinie przy elektro¬ dach ze srebra lub jego stopów, wystarcza przy tym, jezeli elektrody tylko na swej powierzchni sa nim pokryte. Zasadniczym powodem takiego przebiegu jest dejonizujace dzialanie ustawio¬ nych w malym odstepie metalicznych powierzch¬ ni stykowych na resztki plazmy, pozostalej po przejsciu pradu przez zero, jak i szczególne za-chowanie sie skrajnie krótkich elektrycznych lu¬ ków, które znacznie odbiega od zachowania sie luków powyzej okolo 1 mm dlugosci.Rezu^a&kkdan w^uglffna przyklad, ze w przypadku'o4^ciazenia^bezmdukcyjnego b^ trud¬ nosci mozna osiagnac wylaczanie pradów o na¬ tezeniu kin^s^K-'^$£r9^r przy napieciu 500 V w ciagcTjednego pólokresu; jezeli styki zostana w tymi czasie rozsuniete Istotny|(i jest jednak, aby przedsiewziete zostaly Srodki, f Mfe$*'by zabezpieczyly przed zejsciem luku ze fttyków..Metoda gaszenia elektrycznych luków, która spelnia pewnie zadanie takze przy malych dlu¬ gosciach luku posiada powazne znaczenie. Obok mozliwosci utrzymania czesci aparatury, prze¬ znaczanych do gaszenia luku elektrycznego, w malych gabarytach, metoda ta posiada te zalete, ze przy gaszeniu nastepuje przemiana tylko ma¬ lej pracy wylaczenia, co przede wszystkim posia¬ da powazne znaczenie dla aparatur o duzej cze¬ stosci laczen. Jak wiadomo przy kazdym wyla¬ czeniu w luku nastepuje przemiana energii elek¬ trycznej na cieplo, której wartosc zalezna jest od pradu, napiecia luku oraz czasu t i wynosi: A = J £ UB . iB . dt przy Czym UB oznacza napiecie luku a iB — prad luku.Poniewaz napiecie luku uB , w pierwszym przyblizeniu proporcjonalne jest do dlugosci lu¬ ku, a przy bardzo krótkich lukach istnieje tylko niskie napiecie luku o wartosci odpowiadajacej w przyblizeniu wysokosci sumy spadku katodo¬ wego i anodowego danego materialu. Wynika z tego, ze równiez praca wylaczania przyjmuje niskie wartosci i aparatura odpowiednio do tego jest mniej obciazana termicznie.Wlasnie przy aparaturach dla duzej czestosci laczen praca wylaczania okresla moc wylaczalna i mozliwosc zastosowania.Znane sa urzadzenia^ które te zalety juz wy¬ korzystuja. Przy jednym ze znanych urzadzen styki sa rozsuwane tylko na tyle, az wytworzy sie odstep, przy którym nie moze juz wystapic ponowny zaplon, a znajdujacy sie pomiedzy ni¬ mi luk elektryczny zostaje wprowadzony za po¬ moca wydmuchu elektromagnetycznego pomie¬ dzy specjalne elektrody opaleniowe, pomiedzy którymi luk zostaje zahamowany i utrzymany az do nastepnego przejscia pradu przez zero.To zatrzymanie luku realizowane jest równiez z pomoca elektromagnetycznego wydmuchu.Wymaga to umieszczenia specjalnych obwo¬ dów magnetycznych przy elektrodach opalenio- wych wzglednie zastosowania cewki wydmucho¬ wej i blach wydmuchowych, co nie jest nakla¬ dem bez znaczenia.W innym z urzadzen unika sie wady stosowa¬ nia elektromagnetycznego wydmuchu, luk znaj¬ dujacy sie pomiedzy stykami wpedzany jest po¬ miedzy specjalne elektrody opaleniowe. Przez to, ze elektrody opaleniowe uksztaltowane sa w ta¬ ki sposób, ze przez przeplywajacy prad utworzo¬ ne zostaja petle, które najpierw wypychaja luk z zestyku, a nastepnie przez dodatkowa pare elektrod utworzona vzostaje inna petla pradowa, która wywiera na osiadajacy luk przeciwnie skierowana sile i luk zostaje zatrzymany az do zgasniecia pomiedzy ustawionymi w malym od siebie odstepie elektrodami.To urzadzenie wymaga dodatkowych elektrod i polaczen pomiedzy nimi dla otrzymania poza¬ danych petli pradowych.Dla wszystkich tych rozwiazan jest jednak wspólne to, ze ten sposób gaszenia luku pradu zmiennego zawodzi, w przypadku gdy obciaze^ nie nie jest bezindukcyjne i przy pradach nie¬ wiele wyzszych ponad 100 A, juz przy napie¬ ciach od 380 V. Jak juz wspomniano, warunkiem nie wystepowania ponownego zaplonu jest na tyle wystarczajacy wzrost wytrzymalosci dielek¬ trycznej przerwy laczeniowej, podczas przerwy bezpradowej po przejsciu pradu przez zero, aby ponownie narastajace napiecie sieci nie wystar¬ czalo do ponownego zaplonu. Pomewaz w przy¬ padku bezindukcyjnego obciazenia narastanie napiecia nastepuje stosunkowo powoli, istnieje dostateczny przeciag czasu na wzrost wytrzy¬ malosci przerwy laczeniowej. Inaczej natomiast ukladaja sie warunki przy odlaczaniu obwodów przewaznie indukcyjnych. Nastepuje tu miano- wicie po zgasnieciu luku wzrost napiecia po¬ wrotnego z bardzo duza szybkoscia. Poniewaz napiecie w obwodzie indukcyjnym wyprzedza w fazie prad, posiada ono podczas przejscia pradu przez wartosc zerowa juz taki kierunek, który odpowiada pradowi w przypadku ponownego zaplonu. Dlatego bezposrednio po przejsciu pra¬ du przez zero na przerwie laczeniowej wyste¬ puje juz tak wysokie napiecie, ze pozostaje tyl¬ ko niewiele czasu na ochlodzenie i dejonizacje i niebezpieczenstwo wystapienia ponownego za¬ plonu jest bardzo duze.Ponowny zaplon wystepuje wtedy, gdy napie¬ cie powrotne osiagnie wielkosc spadku katodo¬ wego wyladowania jarzeniowego danego mate-riahi (przy srebrze np, 280 V). O ile sie rozcho¬ dzi o aparaty laczeniowe do wylaczania nape¬ dów silnikowych, w normalnym przypadku nie przewiduje sie wystapienia ponownego zaplonu, poniewaz w chwili odlaczania na stykach istnie¬ je tylko róznica napiec pomiedzy napieciem sieci i przeciwnapieciem, która to róznica zwy¬ kle nie osiaga wysokosci wystarczajacej do po¬ nownego zaplonu. Zawiodloby juz jednak gasze¬ nie przy odlaczaniu tego samego, jednak zaha¬ mowanego silnika. Zgasniecie luku nie nastapi tu równiez przy dluzszym czasie palenia sie lu¬ ku tak, ze nalezy sie tu liczyc ze zniszczeniem urzadzenia.Z tego powodu mozliwosci zastosowania skad¬ inad korzystnej zasady gaszenia luku w malych odstepach pomiedzy stykami sa mocno ograni¬ czone.Pozadane bylaby dlatego takie urzadzenie do gaszenia luku, które opanowuje o wiele znacz¬ niejsza liczbe normalnych ruchowych wylaczen, wedlug zasady malej dlugosci luku, a zatem i przy malej pracy wylaczania, natomiast w przy¬ padku nienormalnych ruchowych wylaczen, na przyklad przy zahamowaniu silnika, przeprowa¬ dza gaszenie luku w sposób konwencjonalny na przyklad za pomoca wydluzenia luku, blach ga¬ szacych itp.Wynalazek dotyczy urzadzenia, które spelnia ostatnio opisane warunki.Urzadzenie wedlug wynalazku, w którym w celu uzyskania specyficznego wylaczenia pra¬ du zmiennego za pomoca bardzo krótkich lu¬ ków swietlnych, styki sa otwierane przynaj¬ mniej do utworzenia odstepu wytrzymalego na napiecie, a powstajacy miedzy nimi luk swietl¬ ny zostaje wpedzony w jak najkrótszym czasie pomiedzy specjalne pomocnicze elektrody ga¬ szace, ustawione naprzeciwko siegie w malym odstepie, których dlugosc jest tak dobrana z uwzglednieniem szybkosci wedrowania luku, ze do przebiegniecia wzdluz szczeliny pomiedzy ty¬ mi elektrodami luk potrzebuje czasu nieco dluzszego od czasów trwania jednej polówki okresu, wyróznia sie tym, ze za pomocniczymi elektrodami gaszacymi umieszczone jest dru¬ gie urzadzenie gaszace, oparte na zasadzie wy¬ dluzania luku lub wyposazone w blachy gasza¬ ce itp., do którego luk przechodzi, jezeli nie zostanie zgaszony po pierwszym przejsciu pra¬ du przez wartosc zerowa. To drugie urzadzenie gaszace moze byc bardzo male, gdyz do usta¬ lenia jego rozmiarów wystarczy wziac pod uwage niewielka tyitop hcztoe rwsrnatmfc *p*L- czas calego okresu jeco zywotnosci.W celu sterowania «tyfefeoitl w^JUJWku** li¬ ku pomocnicze elektpogy ganspt. ta -mdtome pradem od obydwu awyeh konców sfee de togo samego celu przewidziane sa eJe*rtrojnagnetjne«- He uklady, wplywajace na tak, np. ccrwtol wy¬ dmuchowe. Dalsze usprawnienia uir iriswfcn wedlug wynalazku polegaja a* tym, zer or*%- cfeende |iii xaop»tr**e w efekt**** *f*% fe*- ra sluzy do |3rzq)rowadzenia luku se saetfft- ny stykowej do saezettny pomiedzy pof*oen*ti£- mi elekliodaoKi gaMCacymfl i elektroda ss^tia t ze zaróWTlo elektroda ssaca jw* i pomocwfeae elektrody gaszace sa w}!so*fcabe callttwlefe Wb czesciowo z materialu fel^romagnetycznsfco z okladzina ze srebra lub Jego stopów, na*ó*e- na np. za pomoca zabiegu galwanicznego.Na fig. 1 rysunku przedstawiony Jest przy¬ klad urzadzenia Wedlug wynalazku.Luk elektryczny powstaje pomiedzy stalym stygiem 2 i ruchomym stykiem 2 podczas ot¬ wierania zestyku. Wskutek wplywu elektrody ssacej 5, która tak jak elektrody pomocnicze 3, 4 moze byc wykonana calkiem lub czescio¬ wo z materialu ferromagnetycznego z galwa- ndcznie nalozona nakladka ze srebra lub z Je¬ go stepów, luk zostaje wyciagniety ze szczeli¬ ny stykowej, nastepnie roateielony i wprowa¬ dzony do dwóch waskich szczelin, utworzo¬ nych przez elektrode ssaca 5 i elektrody p$* mocnicze 3 i 4. Szerokosc tych szczelin utrzy¬ muje sie w granicach, które sa charakterys¬ tyczne dla osiagniecia specyficznego gaszenia bardzo,krótkich luków pradu zmiennego, a wiec o dkigosciach pomiedzy 0,3 i 2 mm*. Luki czast¬ kowe tworza wspólnie z elektrodami pomocni-* czymi petle pradowe, które sa tak skierowane, ze luki wskutek wplywu samowydmuchu we¬ druja pomiedzy elektrodami 3, 5 wzgledhie 4, 5 do góry. Dlugosc elektrod pomocniczych jest tak zwymiarowana, ze luk musi przechcK ^ dzic przez nie nieco dluzej niz wynosi trwanie jednego pólokresu. Szybkosc wedrowa&ia jesttj jednak zalezna od pradu, a wskutek tego takie czas przebiegu.Z tego powodu zostal dobrany ksztalt ptfla- kowy elektrod .pomocniczych 3, 4, przedstawio¬ ny na fig 1 i 2.Jak wynika z fig. 3, stosunek pradów skla¬ dowych, które plyna w obu galeziach palaka do luku czastkowego, ustala sie wedlug chwilowego polozenia luku w szczelinie styko- - 3 -wej. Mozna, jak to przedstawiono na fig. 3, palak elektrody pomocniczej traktowac jako opór, kórego odprowadzenie stanowi luk. Pod¬ czas gdy pierwotnie, gdy luk akurat znajduje sie na dolnej czesci elektrody pomocniczej, porad skladowy it odpowiada prawie calemu pradowi i, prad i2 jest wtedy jeszcze bardzo maly, wskute czego istnieje w. pelni dzia¬ lajacy do góry skierowany wydmuch od petli pradowej. Podczas dalszej wedrówki luku prad it maleje, a prad i2 wzrasta. Oddzialywa¬ nie pola elektromagnetycznego ód pradu i2 na luk jest skierowane przeciwnie do kierunku jego wedrowania. Dlatego elektroda !ppmocni- cza 3 albo 4 jest jednoczesnie elektroda hamu¬ jaca, której dzialanie hamujace przeksztalca szybkosc wedrowania luku w prawie niezalez¬ na od pradu. W dzialaniu wydmuchowym po¬ zostaje jednak stale skladowa skierowana do góry nieco wieksza tak, iz w przypadku gdy aparatura ma wylaczac prad, przekraczajacy zdolnosc wylaczania dla specyficznego gaszenia bardzo krótkich luków pradu zmiennego i wskutek tego po pierwszym przejsciu pradu przez wartosc zerowa nastepuje ponowny za¬ plon, wtedy luki czastkowe opuszczaja szczeli¬ ne i przechodza do wyzszej czesci G urzadzenia.We wszystkich innych przypadkach luk po¬ zostaje, az do jego zgaszenia w pierwszym przejsciu pradu przez wartosc zerowa, wew¬ natrz szczeliny pomiedzy elektrodami.Mozna oczywiscie dzialanie hamujace elek¬ trody 3, 4 zastapic przez inne odpowiadajace celowi korzystniejsze urzadzenie z ukladem o wydmuchu magnetycznym.Górna czesc urzadzenia gaszacego w przy¬ kladzie wedlug figi .1 jest wykonana jako ko¬ mora z blachami gaszacymi. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe y Urzadzenie do gaszenia luków pradu zmien- !*• nego, w którym do osiagniecia specyficzne¬ go wylaczania pradu zmiennego za pomoca W*' bardzo krótkich luków, styki zostaja otwar¬ te co najmniej do utworzenia odstepu wy¬ trzymalego na napiecie powrotne i powsta¬ ly pomiedzy nimi luk wpedzony zostaje w jak najkrótrzym czasie pomiedzy specjalne pomocnicze elektrody gaszace ustawione w malym odstepie od siebie, których dlugosc jest tak dobrana z uwzglednieniem szyb¬ kosci wedrowania luku, ze do przebiegniecia wzdluz szczeliny pomiedzy tymi elektroda¬ mi luk potrzebuje czasu nieco dluzszego od czasu trwania jednej polówki okresu, zna¬ mienne tym, ze za pomocniczymi elektroda¬ mi gaszacymi (3, 4) umieszczone jest drugie urzadzenie gaszace (6) oparte na zasadzie przedluzania luku elektrycznego lub wypo¬ sazone w blachy gaszace itp., dc którego luk przechodzi, jezeli nie zostanie zgaszony po pierwszym przejsciu pradu przez war¬ tosc zerowa.

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze w celu sterowania szybkosci wedrowania luku pomocnicze elektrody gaszace (3 i 4) sa zasilane pradem od obydwu ich konców.

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze do sterowania szybkosci wedrowania lu¬ ku zaopatrzone jest w elektromagnetyczne uklady wplywajace na luk np. cewki wy¬ dmuchowe.

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 — 3, znamienne tym, ze zaopatrzone jest w elektrode ssaca (5), która sluzy do przeprowadzenia luku ze szczeliny stykowej do szczelin pomiedzy pomocniczymi elektrodami gaszacymi (3, 4) i elektroda ssaca (5).

5. Urzadzenie wdlug zastrz, 1 — 4, znamienne tym, ze elektrody: ssaca (5) i pomocnicze (3, 4) przynajmniej czesciowo wykonane sa z materialu ferromagnetycznego.

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 — 5, znamienne tym, ze elektrody: ssaca (5) i pomocnicze (3, 4) sa zaopatrzone przynajmniej czesciowo w okladzine ze srebra lub jego stopów, nalo¬ zona np. za pomoca zabiegu galwanicznego. VEB Elektro-Apparate-Werke J. W. Stalin Zastepca: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowyDo opisu patentowego nr 44497 TigZ -£- 'i Il O 536. RSW „Prasa", Kielce PL