RU2160478C2 - Dynamically disconnected single-phase ac circuit breaker - Google Patents
Dynamically disconnected single-phase ac circuit breaker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2160478C2 RU2160478C2 RU98122132A RU98122132A RU2160478C2 RU 2160478 C2 RU2160478 C2 RU 2160478C2 RU 98122132 A RU98122132 A RU 98122132A RU 98122132 A RU98122132 A RU 98122132A RU 2160478 C2 RU2160478 C2 RU 2160478C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit breaker
- current
- circuit
- switch
- coil
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
Abstract
Description
Однофазный автоматический выключатель переменного тока с динамическим отключением относится к коммутационным аппаратам, применяемым в системе тягового электроснабжения электрических железных дорог переменного тока, и предназначен для ускоренного отключения токов короткого замыкания и токов перегрузки электротяговой сети переменного тока. A single-phase AC circuit breaker with dynamic shutdown refers to switching devices used in the traction power supply system of AC electric railways, and is intended for accelerated shutdown of short circuit currents and overload currents of the AC electric traction network.
В электротяговой сети переменного тока возможно возникновение короткого замыкания [1]. Токи коротких замыкании, особенно при близких коротких замыканиях, способны оказать самое негативное термическое и динамическое воздействие на электротяговое оборудование, в том числе и на силовые понизительные трансформаторы. Возникновение короткого замыкания сопровождается ударным током короткого замыкания, величина которого может превысить предельно допустимые значения для тягового оборудования. Поэтому токи короткого замыкания требуется отключать как можно быстрее, до возникновения ударного тока к.з., то есть быстрее 10 мс. In the electric traction AC network, a short circuit may occur [1]. Short circuit currents, especially with close short circuits, can have the most negative thermal and dynamic effects on electric traction equipment, including power step-down transformers. The occurrence of a short circuit is accompanied by a shock current of a short circuit, the value of which can exceed the maximum permissible values for traction equipment. Therefore, short-circuit currents must be disconnected as soon as possible, before the occurrence of a short-circuit shock current, that is, faster than 10 ms.
Существующие выключатели переменного тока, в том числе и вакуумные, не успевают отключать цепь короткого замыкания до возникновения ударного тока к. з., так как для их срабатывания на отключение требуется чтобы прошло время, необходимое на анализ изменения тока нагрузки - тока короткого замыкания, время нарастания магнитного потока в электромагнитном приводе выключателя, собственное время движения штока отключения выключателя - суммарное время составляет 40-100 мс [2]. Existing AC circuit breakers, including vacuum circuit breakers, do not have time to disconnect the short circuit before the occurrence of a short-circuit shock current, since for them to trip, it takes time that it takes to analyze the change in the load current - short circuit current, time the increase in magnetic flux in the electromagnetic drive of the circuit breaker, the intrinsic time of movement of the circuit breaker trip rod - the total time is 40-100 ms [2].
Известны автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока, которые анализируют режим изменения тока нагрузки уже в момент его резкого изменения от тока нагрузки до тока короткого замыкания или тока опасной перегрузки и автоматически посылают команду в привод выключателя для его отключения. Примером такого выключателя является ВАБ-43 (ВАБ-45, ВАБ-49) [3]. Known are automatic high-speed DC switches that analyze the mode of change of the load current already at the time of its sharp change from the load current to the short-circuit current or the current of dangerous overload and automatically send a command to the circuit breaker to shut it down. An example of such a switch is VAB-43 (VAB-45, VAB-49) [3].
Автоматический быстродействующий выключатель постоянного тока включается сигналом, поступающим на его включающую катушку, удерживающая катушка выключателя запитана постоянно и создает необходимый магнитный поток для удержания выключателя во включенном положении. Электромагнитный поток включающей катушки складывается с электромагнитным потоком удерживающей катушки, выключатель включается и уменьшает магнитный зазор между контактами и основным магнитопроводом. Затем включающая катушка отключается, электромагнитного потока удерживающей катушки оказывается достаточно для удержания выключателя во включенном положении. An automatic high-speed DC switch is switched on by a signal supplied to its closing coil, the holding coil of the switch is constantly energized and creates the necessary magnetic flux to keep the switch in the on position. The electromagnetic flux of the switching coil is added to the electromagnetic flux of the holding coil, the switch turns on and reduces the magnetic gap between the contacts and the main magnetic circuit. Then the closing coil is turned off, the electromagnetic flux of the holding coil is enough to hold the switch in the on position.
Во включенном положении выключателя ток нагрузки протекает через главный виток тока выключателя, который создает размагничивающий электромагнитный поток в основном магнитопроводе выключателя. В рабочем режиме электромагнитный поток тока нагрузки недостаточен для отключения быстродействующего выключателя. При увеличении тока нагрузки до тока короткого замыкания либо до тока опасной перегрузки увеличивается электромагнитный поток главного витка тока выключателя. Он оказывается больше электромагнитного потока удерживающей катушки, и выключатель отключается под воздействием механических пружин. In the on position of the circuit breaker, the load current flows through the main current loop of the circuit breaker, which creates a demagnetizing electromagnetic flux in the main magnetic circuit of the circuit breaker. In operating mode, the electromagnetic flow of the load current is insufficient to trip the high-speed circuit breaker. When the load current increases to a short circuit current or to a dangerous overload current, the electromagnetic flux of the main current loop of the circuit breaker increases. It turns out to be more than the electromagnetic flux of the holding coil, and the circuit breaker trips under the influence of mechanical springs.
Однако автоматические быстродействующие выключатели постоянного тока, способные гасить электрическую дугу при разрыве тока короткого замыкания или перегрузки, способные осуществлять отключение рабочего тока нагрузки при необходимости в процессе эксплуатации, рассчитаны на применение на постоянном токе и поэтому не могут быть применены на переменном токе. Устройство-аналог - автоматический быстродействующий выключатель ВАБ-43 имеет электромагнитную схему удержания выключателя во включенном положении. Конструкция устройства-аналога и его принцип действия приведены в приложении 1. However, automatic high-speed DC switches capable of extinguishing an electric arc when a short-circuit or overload current is interrupted, capable of disconnecting the operating load current if necessary during operation, are designed for use with direct current and therefore cannot be used with alternating current. Analog device - automatic high-speed switch VAB-43 has an electromagnetic circuit to hold the switch in the on position. The design of the analog device and its principle of operation are given in Appendix 1.
На сегодняшний день известен вакуумный выключатель переменного тока типа BB-TEL [4] . Этот выключатель состоит из трех полюсов со встроенными электромагнитными приводами, которые расположены в общем основании выключателя. По команде "включить", поступающей из блока управления выключателем, ток включения протекает по катушке выключателя, якорь выключателя движется вверх, сжимая отключающие пружины выключателя. Вместе с якорем движется подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры. Подвижный и неподвижный контакты вакуумной дугогасительной камеры замыкаются. Катушка выключателя обесточивается. Привод выключателя удерживается во включенном положении за счет магнитной защелки, то есть за счет остаточной магнитной индукции постоянного кольцевого магнита механизма удержания выключателя во включенном положении. To date, a vacuum circuit breaker type BB-TEL is known [4]. This switch consists of three poles with integrated electromagnetic drives, which are located in the common base of the switch. By the “turn on” command coming from the control unit of the circuit breaker, the switching current flows along the circuit breaker coil, the circuit breaker armature moves upward, compressing the circuit breaker springs. Together with the anchor, the movable contact of the vacuum interrupter chamber moves. The movable and fixed contacts of the vacuum interrupter chamber are closed. The switch coil is de-energized. The drive of the circuit breaker is held in the on position due to the magnetic latch, that is, due to the residual magnetic induction of the permanent ring magnet of the mechanism for holding the circuit breaker in the on position.
По команде "отключить" ток отключения выключателя поступает из блока управления на катушку выключателя. Полярность приложения тока отключения противоположна току включения выключателя. Ток отключения, протекая по катушке выключателя, создает электромагнитный поток, направленный противоположно направлению магнитного потока постоянного кольцевого магнита магнитной защелки выключателя. Выключатель сбрасывается с магнитной защелки. Отключающие пружины вызывают движение якоря выключателя вниз. Подвижный и неподвижный контакты вакуумной дугогасительной камеры размыкаются. Выключатель отключается. Возможно отключение выключателя вручную, поворотом вала привода выключателя. Конструкция вакуумного выключателя BB-TEL приведена в приложении 2. By the command “disconnect”, the circuit breaker trip current is supplied from the control unit to the circuit breaker coil. The polarity of the application of the trip current is opposite to that of the circuit breaker. The tripping current, flowing along the coil of the switch, creates an electromagnetic flux directed opposite to the direction of the magnetic flux of the permanent ring magnet of the magnetic latch of the switch. The switch resets from the magnetic latch. Breaking springs cause the switch armature to move down. The movable and fixed contacts of the vacuum interrupter chamber open. The switch trips. It is possible to trip the circuit breaker manually by turning the shaft of the circuit breaker drive. The design of the BB-TEL vacuum circuit breaker is given in
Указанный выключатель наиболее близок по схемному и конструктивному исполнению к заявляемому, и он выбран в качестве прототипа. The specified switch is closest in design and construction to the claimed one, and it is selected as a prototype.
Заявляемый выключатель предназначен для ускоренного отключения токов короткого замыкания или токов перегрузки при достижении ими порога уставки датчика тока выключателя до достижения этими токами своих максимальных значений - ударного тока, тока короткого замыкания установившегося режима, максимального тока опасной перегрузки. Выключатель призван быстро отключать ток нагрузки динамически - в зависимости от величины тока, протекающего по цепи нагрузки. The inventive switch is intended for accelerated shutdown of short-circuit currents or overload currents when they reach the threshold of the current sensor setting of the circuit breaker until these currents reach their maximum values - shock current, steady-state short-circuit current, maximum dangerous overload current. The switch is designed to quickly disconnect the load current dynamically - depending on the magnitude of the current flowing along the load circuit.
Для этого в однофазный автоматический выключатель переменного тока с динамическим отключением, содержащий вакуумную дугогасительную камеру, неподвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры, подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры, пружины поджатия, отключающие пружины, катушку выключателя, магнитный механизм удержания выключателя во включенном состоянии - магнитную защелку, привод выключателя, блок управления выключателем, согласно изобретению дополнительно включены датчик тока, выпрямительное устройство, блок памяти среднего значения тока. To do this, into a single-phase AC circuit breaker with dynamic shutdown, containing a vacuum arcing chamber, a stationary contact of a vacuum arcing chamber, a movable contact of a vacuum arcing chamber, preload springs, opening springs, a circuit breaker coil, a magnetic mechanism for holding the circuit breaker in the on state - a magnetic latch, a drive circuit breaker, circuit breaker control unit, according to the invention, a current sensor, a rectifier device, a memory unit are further included The average current value.
Датчик тока (ДТ) 10 своим входом подключен к подвижному контакту вакуумной дугогасительной камеры 3, то есть к контролируемой электрической цепи, по которой протекает ток нагрузки. Электрическая цепь, ток нагрузки которой контролируется датчиком тока 10, получает питание от неподвижного контакта вакуумной дугогасительной камеры 2 и от подвижного контакта вакуумной дугогасительной камеры 3. Выводы датчика тока 10 включены на вход выпрямительного устройства 11 (ВУ). Выпрямительное устройство 11 осуществляет выпрямление переменного тока, протекающего в цепи нагрузки, в постоянный ток, протекающий по цепям управления выключателем. На выходе выпрямительного устройства 11 включен блок памяти среднего значения тока 12 (БП). Выходы выпрямительного устройства 11 с включенным в них блоком памяти среднего значения тока 12 включены непосредственно на катушку выключателя 6. The current sensor (DT) 10 is connected by its input to the movable contact of the
Включается однофазный автоматический выключатель переменного тока с динамическим отключением по команде, поступающей из блока управления выключателем 9 (БУВ). Ток включения протекает из блока управления выключателем 9 на катушку выключателя 6 в полярности включения (см. фиг. 1). Ток включения выключателя создает электромагнитный поток в катушке выключателя 6, суммирующийся с магнитным потоком постоянного кольцевого магнита магнитной защелки выключателя. Якорь выключателя движется вверх. При этом сжимаются отключающие пружины выключателя 5. Вместе с якорем движется подвижный контакт вакуумной дугогасительной камеры 3. Контакты подвижный 3 и неподвижный 2 вакуумной дугогасительной камеры 1 замыкаются. Катушка выключателя 6 обесточивается. Привод выключателя удерживается во включенном положении за счет остаточной магнитной индукции постоянного кольцевого магнита магнитного механизма удержания выключателя во включенном положении 7. The single-phase AC circuit breaker with dynamic shutdown is turned on by the command received from the control unit of the switch 9 (BUV). The turn-on current flows from the control unit of the switch 9 to the coil of the
В нормальном режиме работы электротяговой сети выключатель включен, ток нагрузки не превышает уставки датчика тока 10. При этом ток нагрузки преобразуется в соответствующий ток цепей управления выключателем, который не превышает уставку датчика тока 10. Этот ток протекает через выпрямительное устройство 11, которое осуществляет выпрямление переменного тока в постоянный. Стоящий в выходе выпрямительного устройства 11 блок памяти среднего значения тока 12 осуществляет сглаживание пульсирующего постоянного тока и осуществляет запоминание среднего значения тока. Сглаженный выпрямленный ток протекает по катушке выключателя 6, причем электромагнитный поток этого тока противоположен магнитному потоку постоянного кольцевого магнита магнитной защелки выключателя 7. Но величины тока нормального режима работы электротяговой сети недостаточно для преодоления магнитного потока кольцевого магнита 7 (см. фиг. 2). Выключатель не сбрасывается с магнитной защелки и остается во включенном положении. In normal operation of the electric traction network, the switch is turned on, the load current does not exceed the settings of the current sensor 10. In this case, the load current is converted to the corresponding current of the control circuit of the switch, which does not exceed the settings of the current sensor 10. This current flows through the
В случае же возникновения близкого короткого замыкания либо режима опасной перегрузки ток нагрузки выключателя превышает уставку датчика тока 10. Датчик тока 10 преобразует ток нагрузки в ток управляющих цепей. Выпрямительное устройство 11 выпрямляет этот преобразованный переменный ток в постоянный, а блок памяти среднего значения тока 12 сглаживает пульсации этого тока. Выпрямленный сглаженный ток протекает по катушке выключателя 6 (см. фиг.3). При этом электромагнитный поток выпрямленного сглаженного тока, протекающего по катушке выключателя 6, противоположен магнитному потоку постоянного кольцевого магнита 7 магнитной защелки выключателя. При близком коротком замыкании или при опасной перегрузке величины тока, преобразованного датчиком тока 10, выпрямительным устройством 11 и блоком памяти среднего значения тока 12, оказывается достаточно для преодоления остаточной магнитной индукции постоянного магнита 7 механизма удержания. Привод выключателя сбрасывается с магнитной защелки, выключатель отключается. In the event of a short circuit or a dangerous overload mode, the load current of the circuit breaker exceeds the setting of the current sensor 10. Current sensor 10 converts the load current into the current of the control circuits. The
При штатном отключении выключателя от блока управления выключателем 9 в случае возникновения необходимости в процессе эксплуатации ток отключения протекает от блока управления выключателем 9 (см. фиг.4). Электромагнитный поток тока, протекающего по катушке выключателя 6 от блока управления выключателем 9, достаточен для преодоления силы постоянного магнита, удерживающего выключатель во включенном положении. When the circuit breaker is disconnected from the control unit of the circuit breaker 9 in case of need during the operation, the trip current flows from the control unit of the circuit breaker 9 (see figure 4). The electromagnetic current flowing through the coil of the
Список литературы
1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрических железных дорог. Учебник для вузов. М., Транспорт, 1965. - 464 с.List of references
1. Marquardt K.G. Power supply of electric railways. Textbook for high schools. M., Transport, 1965 .-- 464 p.
2. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. Под ред. Баумштейна И.А., Бажанова С.А. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 768 с. 2. Handbook of high voltage electrical installations. Ed. Baumstein I.A., Bazhanova S.A. - 3rd ed., Revised. and add. - M .: Energoatomizdat, 1989 .-- 768 p.
3. Прохорский А. А. Тяговые и трансформаторные подстанции. Учебник для техникумов ж.-д. трансп. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1983. - 496 с. 3. Prokhorsky A. A. Traction and transformer substations. Textbook for technical schools. transp. - 4th ed., Revised. and add. - M.: Transport, 1983.- 496 p.
4. Данные завода-изготовителя вакуумного выключателя типа BB-TEL "Таврида - Электрик" за 1997 год. 4. The data of the manufacturer of the vacuum circuit breaker type BB-TEL "Tavrida - Electric" for 1997.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98122132A RU2160478C2 (en) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | Dynamically disconnected single-phase ac circuit breaker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98122132A RU2160478C2 (en) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | Dynamically disconnected single-phase ac circuit breaker |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98122132A RU98122132A (en) | 2000-10-20 |
RU2160478C2 true RU2160478C2 (en) | 2000-12-10 |
Family
ID=20213140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98122132A RU2160478C2 (en) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | Dynamically disconnected single-phase ac circuit breaker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2160478C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015113120A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Любомир СЕКУЛОВ | High-speed switch for direct and alternating current |
CN107623515A (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-23 | 漳州福田精密机械有限公司 | A kind of two-way limit switch |
RU2755021C1 (en) * | 2021-02-17 | 2021-09-09 | Акционерное общество Специальные энергетические технологии | Generator hybrid switch |
-
1998
- 1998-12-03 RU RU98122132A patent/RU2160478C2/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015113120A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Любомир СЕКУЛОВ | High-speed switch for direct and alternating current |
CN107623515A (en) * | 2016-07-13 | 2018-01-23 | 漳州福田精密机械有限公司 | A kind of two-way limit switch |
RU2755021C1 (en) * | 2021-02-17 | 2021-09-09 | Акционерное общество Специальные энергетические технологии | Generator hybrid switch |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2668986C1 (en) | Switching device for conducting and interrupting electric currents | |
EP1939909B1 (en) | Circuit breaker and opening and closing method thereof | |
US4025883A (en) | Modular integral motor controller | |
JP2511923B2 (en) | Hybrid power controller | |
US6507255B1 (en) | Remotely controllable circuit breaker | |
KR102316659B1 (en) | Manual Closing Auxiliary Control Mechanism | |
US5247419A (en) | Low voltage switchgear | |
CZ293753B6 (en) | Circuit for electric load protected power supply unit | |
US3539867A (en) | Ground-fault protection systems | |
US4077026A (en) | Integral motor controller | |
CA2472274A1 (en) | Control system for electrical switchgear | |
RU2160478C2 (en) | Dynamically disconnected single-phase ac circuit breaker | |
CN110970866A (en) | Contactor control device and power supply system | |
KR20210040763A (en) | Distribution board and motor control panel with high temperature stop function | |
US6441709B2 (en) | Device for short-circuit protection | |
CA2066357A1 (en) | Double dc coil timing circuit | |
CN102779612A (en) | Pre-magnetizing device for main power supply transformer of electric power circuit | |
RU2629958C1 (en) | Device for current protection of electrical installation | |
CN109167264B (en) | Jump preventing device for circuit breaker in high-voltage switch cabinet | |
US5894395A (en) | Contactor-circuit breaker | |
CN221080977U (en) | Electrical control system based on dual power supply switching | |
JP2603140B2 (en) | Selective shutoff method | |
RU2752001C1 (en) | Automatic switch | |
CN213025920U (en) | Neutral point grounding structure of three-phase alternating current power system | |
KR102485205B1 (en) | Electric leakage circuit breaker |