RU2198458C2 - Current-limiting circuit breaker - Google Patents
Current-limiting circuit breaker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198458C2 RU2198458C2 RU2000117220/09A RU2000117220A RU2198458C2 RU 2198458 C2 RU2198458 C2 RU 2198458C2 RU 2000117220/09 A RU2000117220/09 A RU 2000117220/09A RU 2000117220 A RU2000117220 A RU 2000117220A RU 2198458 C2 RU2198458 C2 RU 2198458C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- circuit
- electromagnet
- limiter
- contact group
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности, может быть использовано для автоматической защиты электрических цепей от токовых перегрузок. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, can be used for automatic protection of electrical circuits from current overloads.
Известны устройства для отключения электрических цепей, содержащие нормально-замкнутую контактную группу и управляющий электромагнит, который включают в аварийных ситуациях, разрывая цепь, электромагнитные реле, пускатели [1] . Недостатком указанных устройств является то, что они работают в ручном режиме, а также при отключении больших токов (более 1 кА) у них разрушаются электрические контакты под действием электрической дуги. Known devices for disconnecting electrical circuits containing a normally-closed contact group and a control electromagnet, which include in emergency situations, breaking the circuit, electromagnetic relays, starters [1]. The disadvantage of these devices is that they operate in manual mode, and also when disconnecting large currents (more than 1 kA), their electrical contacts are destroyed under the influence of an electric arc.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство - реле максимального тока, содержащее нормальнозамкнутую контактную группу и последовательно соединенную катушку электромагнита, управляющего контактной группой. Критический для цепи ток является током срабатывания электромагнита и отключения цепи [2]. The closest in technical essence to the claimed device is a device selected as a prototype — a maximum current relay containing a normally closed contact group and a series-connected coil of an electromagnet controlling the contact group. Critical current for the circuit is the actuation current of the electromagnet and disconnection of the circuit [2].
Недостатком известного устройства является то, что при отключении больших токов (более 1 кA), возникающая электрическая дуга разрушает контакты и их приходится периодически заменять, в случае частых срабатываний устройства. A disadvantage of the known device is that when disconnecting large currents (more than 1 kA), the resulting electric arc destroys the contacts and they must be replaced periodically, in case of frequent trips of the device.
Техническим решением изобретения является увеличение эксплуатационной стойкости устройства отключения за счет предварительного автоматического снижения размыкаемого тока и уменьшения числа срабатываний контактов. The technical solution of the invention is to increase the operational stability of the tripping device due to preliminary automatic reduction of the breaking current and reducing the number of contacts.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство автоматического отключения тока при достижении им критической величины, содержащее контактную группу и последовательно соединенную катушку управляющего электромагнита, снабжено дополнительным, соединенным с катушкой, пороговым ограничительным сверхпроводниковым элементом (СП ограничитель), критический ток которого равен критическому току электрической цепи. Ток срабатывания электромагнита больше номинального для цепи тока на некоторую величину, выбираемую с учетом жесткости условий эксплуатации устройства. The specified technical result is achieved in that the device for automatically turning off the current when it reaches a critical value, containing a contact group and a serially connected coil of the control electromagnet, is equipped with an additional threshold superconducting element connected to the coil (SP limiter), the critical current of which is equal to the critical current of the electric chains. The response current of the electromagnet is higher than the rated current for the current circuit by a certain amount, selected taking into account the severity of the operating conditions of the device.
Сопоставительный анализ признаков, изложенных в предложенном техническом решении, с признаками прототипа, показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа наличием соединенного параллельно катушке электромагнита СП ограничителя, критический ток которого равен критическому току цепи, что в данной совокупности признаков в известном техническом решении отсутствует, обуславливая тем самым структурную новизну технического решения. Кроме того, применение СП ограничителя позволяет уменьшить размыкаемый ток в степени, определяемой конструкцией СП ограничителя, что обуславливает функциональную новизну предложенного технического решения. A comparative analysis of the features set forth in the proposed technical solution with the features of the prototype shows that the claimed device differs from the prototype by the presence of a limiter connected to the SP electromagnet parallel to the coil, the critical current of which is equal to the critical current of the circuit, which is absent in this set of features, causing thereby the structural novelty of the technical solution. In addition, the use of the SP limiter allows you to reduce the breaking current to the extent determined by the design of the SP limiter, which determines the functional novelty of the proposed technical solution.
Анализ известных авторам технических решений в области защитных электрических устройств и сравнение их с предложенным техническим решением показало, что сверхпроводниковые ограничители тока известны. Однако при введении СП ограничителя в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство для увеличения его эксплуатационной стойкости, появляются новые свойства:
- в случае нарастания тока в цепи после переключения СП ограничителя мощность, выделенная на нем в составе заявляемого устройства, значительно меньше, чем на автономном СП ограничителе, поскольку в первом случае он нагружен до срабатывания электромагнита, а во втором - постоянно;
- размыкание контактов предлагаемого устройства происходит при условии дальнейшего после переключения СП ограничителя увеличения тока в цепи, в противном случае электромагнит не срабатывает и отключения цепи не происходит, устройство работает как ограничитель тока, контакты дугой не разрушаются;
- устройство имеет диапазон установки тока срабатывания от Iн до Iпр. Величина тока срабатывания определяет ток размыкания и, следовательно, жесткость режима эксплуатации устройства.Analysis of the technical solutions known to the authors in the field of protective electrical devices and their comparison with the proposed technical solution showed that superconducting current limiters are known. However, with the introduction of the SP limiter in this connection with the rest of the circuit elements in the inventive device to increase its operational stability, new properties appear:
- in the case of an increase in current in the circuit after switching the SP of the limiter, the power allocated to it as part of the inventive device is much less than that of an autonomous SP limiter, since in the first case it is loaded before the electromagnet operates, and in the second it is constantly;
- the opening of the contacts of the proposed device occurs under the condition that after switching the SP the limiter increases the current in the circuit, otherwise the electromagnet does not work and the circuit does not turn off, the device works as a current limiter, the contacts are not destroyed by an arc;
- the device has a setting range of the operating current from I n to I pr The magnitude of the response current determines the breaking current and, therefore, the rigidity of the operating mode of the device.
Таким образом, иные, в отличие от известных технических решений, свойства, присущие предложенной конструкции токоограничителя-выключателя, доказывают наличие существенных отличий, направленных на достижение поставленной цели изобретения. Thus, other, in contrast to the well-known technical solutions, properties inherent in the proposed design of the current limiter-switch, prove the presence of significant differences aimed at achieving the goal of the invention.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства токоограничителя-выключателя. На фиг. 2 представлены графики временной зависимости тока СП ограничителя (кривая а), катушка электромагнита (в) и полного тока в цепи (с). In FIG. 1 shows a block diagram of a current limiter-switch device. In FIG. Figure 2 shows graphs of the time dependence of the current of the SP limiter (curve a), the coil of the electromagnet (c) and the total current in the circuit (s).
Токоограничитель-выключатель (фиг. 1) содержит последовательно соединенные контактную группу 1 и катушку электромагнита 2. Параллельно катушке электромагнита включен сверхпроводниковый токоограничитель 3, представляющий собой высоко- или низкотемпературный сверхпроводник. Критический ток СП ограничителя (Iкр) и его сопротивление в нормальном состоянии (Rнс) задаются и определяются по известным формулам:
Iкр = jкр•S (1)
где jкр - плотность критического тока, зависит от материала;
S - площадь поперечного сечения сверхпроводника;
l - длина сверхпроводника;
ρнс - удельное сопротивление материала сверхпроводника.The current limiter-switch (Fig. 1) contains a series-connected
I cr = j cr • S (1)
where j kr is the critical current density, depends on the material;
S is the cross-sectional area of the superconductor;
l is the length of the superconductor;
ρ ns is the specific resistance of the superconductor material.
Критический ток СП ограничителя подбирается равным критическому току защищаемой цепи. The critical current of the SP limiter is selected equal to the critical current of the protected circuit.
Величина сопротивления Rнc определяется из выражения
где U - напряжение на устройстве.The resistance value R nc is determined from the expression
where U is the voltage on the device.
Сопротивление СП ограничителя также определяет скорость измерения тока
где Iн - номинальный ток в цепи:
t - время фазового перехода сверхпроводника.The resistance of the SP limiter also determines the speed of current measurement
where I n - rated current in the circuit:
t is the phase transition time of the superconductor.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Пока ток в цепи не превышает Iкр (фиг.2) сопротивление СП ограничителя 3 равно нулю и весь ток протекает через него. При достижении током величины, равной критическому току (например, в случае короткого замыкания), сверхпроводимость начинает разрушаться и ток через ограничитель 3 падает до Iнс. В этот момент (t3) ток через соленоид 2 возрастает до Iнм. Таким образом в цепи протекает ток
Iн = Iнс + Iнм (5)
Если ток в цепи остается постоянным, устройство работает как ограничитель тока и размыкания контактов не происходит (фиг.2, график 1). Если мощность источника не исчерпана и ток в цепи продолжает возрастать, то при достижении тока через катушку электромагнита 2 Iср он срабатывает и контактная группа 1 отключает цепь (фиг.2, граф.2).While the current in the circuit does not exceed I cr (Fig. 2), the resistance of the SP of the limiter 3 is zero and all the current flows through it. When the current reaches a value equal to the critical current (for example, in the case of a short circuit), superconductivity begins to collapse and the current through the limiter 3 drops to I ns . At this moment (t3), the current through solenoid 2 increases to I nm . Thus, current flows in the circuit
I n = I ns + I nm (5)
If the current in the circuit remains constant, the device acts as a current limiter and the opening of the contacts does not occur (figure 2, graph 1). If the source power is not exhausted and the current in the circuit continues to increase, then when the current through the coil of the electromagnet 2 I cf is reached, it is triggered and
Использование предложенного технического решения позволит снизить размыкаемый ток в несколько раз (определяется параметрами СП ограничителя) при том же критическом токе, а так же сократить число срабатываний контактной группы и следовательно увеличить эксплуатационную стойкость устройства. Using the proposed technical solution will reduce the breaking current by several times (determined by the parameters of the SP limiter) at the same critical current, as well as reduce the number of contacts of the contact group and therefore increase the operational stability of the device.
Литература
1. И.С. Таев. Электрические аппараты управления. М.: Высшая школа, 1969. - 444 с.Literature
1. I.S. Taev. Electrical control devices. M .: Higher School, 1969. - 444 p.
2. А. С. Жданов, В.В. Овчинников. Электромагнитные реле тока и напряжения. - М.: Энергоиздат, 1981. 2. A. S. Zhdanov, V.V. Ovchinnikov. Electromagnetic current and voltage relays. - M.: Energoizdat, 1981.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000117220/09A RU2198458C2 (en) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | Current-limiting circuit breaker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000117220/09A RU2198458C2 (en) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | Current-limiting circuit breaker |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000117220A RU2000117220A (en) | 2002-08-20 |
RU2198458C2 true RU2198458C2 (en) | 2003-02-10 |
Family
ID=20237113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000117220/09A RU2198458C2 (en) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | Current-limiting circuit breaker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2198458C2 (en) |
-
2000
- 2000-06-27 RU RU2000117220/09A patent/RU2198458C2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4816958A (en) | Fault current interrupter including a metal oxide varistor | |
US5629658A (en) | Methods of arc suppression and circuit breakers with electronic alarmers | |
US4647825A (en) | Up-to-speed enable for jam under load and phase loss | |
CN1080476C (en) | Overcurrent protection circuit | |
EP1186084B1 (en) | Electrical circuit breaker for protecting against overcurrents | |
US4459629A (en) | Electric circuit breaker utilizing semiconductor diodes for facilitating interruption | |
CN1201561A (en) | Overcurrent protection circuit | |
TR201901419T4 (en) | High voltage DC current breaking device. | |
EP0986852B1 (en) | Overcurrent protection circuit | |
US5247419A (en) | Low voltage switchgear | |
JPS62503141A (en) | Electrostatic switching circuits or devices for providing protective power to loads and circuits | |
US20030052756A1 (en) | Switching method for an electromagnetic switching device and an electromagnetic switching device corresponding thereto | |
US3600635A (en) | Protection circuit including a thyristor and a three terminal device | |
RU2198458C2 (en) | Current-limiting circuit breaker | |
US3454832A (en) | Electric circuit interrupter | |
GB1576877A (en) | Apparatus for the rapid interruption of currents | |
US3240996A (en) | Switch of the circuit breaker type | |
EP0147509B1 (en) | High-speed current limiting circuit breaker | |
SU1309149A1 (en) | Device for current protection of three-phase electrical installation against short-circuit | |
SU854217A1 (en) | Superconductive switch | |
US3454831A (en) | Quick-opening,low cost,current limiting circuit breaker | |
JPH05260649A (en) | Superconducting current limiter | |
SU760230A1 (en) | Automatic switch | |
SU943912A1 (en) | Current-limiting selective switch | |
SU936180A1 (en) | Device for protecting three-phase electric motor from overload and phase break |