RU2686659C1 - Quick-acting switching device - Google Patents
Quick-acting switching device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686659C1 RU2686659C1 RU2018101494A RU2018101494A RU2686659C1 RU 2686659 C1 RU2686659 C1 RU 2686659C1 RU 2018101494 A RU2018101494 A RU 2018101494A RU 2018101494 A RU2018101494 A RU 2018101494A RU 2686659 C1 RU2686659 C1 RU 2686659C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holding mechanism
- elements
- drive
- switching device
- retainer
- Prior art date
Links
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/66—Vacuum switches
- H01H33/666—Operating arrangements
Landscapes
- Electromagnets (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к области силовой электроники, в частности к автоматическим коммутационным устройствам цепей среднего и высокого напряжений, выполненных на базе вакуумной камеры.The claimed technical solution relates to the field of power electronics, in particular to automatic switching devices of circuits of medium and high voltage, made on the basis of a vacuum chamber.
Исходя из известного уровня техники, использование вакуумных камер в различных коммутационных устройствах является наиболее распространенным и нашло широкое применение в электротехнике. Известны коммутационные устройства на базе вакуумной камеры, таких ведущих мировых производителей, как: АББ Технолоджи, Митсубиши Электрик Корп, Сименс и другие.Based on the prior art, the use of vacuum chambers in various switching devices is the most common and has found wide application in electrical engineering. Known switching devices on the basis of the vacuum chamber, such leading world manufacturers as: ABB Technology, Mitsubishi Electric Corp, Siemens and others.
В основу конструкции подобного рода изделий положен принцип размещения, замыкаемых контактов в вакуумной камере, при этом, один из двух контактов выполнен, подвижным и приводится в действие от внешнего привода для замыкания цепи. Так как скорость срабатывания вакуумной камеры при замыкании контактов является оптимальной по времени, то это дает возможность получить высокие коммутационные характеристики.The design of this kind of products is based on the principle of placement of the closing contacts in the vacuum chamber, while one of the two contacts is made movable and is driven by an external drive to close the circuit. Since the response speed of the vacuum chamber when the contacts are closed is optimal in time, this makes it possible to obtain high switching characteristics.
Из уровня техники известны, различные варианты реализации приводов подвижных контактов, одни из которых базируются на действии электромагнитов, другие - действуют под давлением газов от срабатывания пиротехнических устройств, либо под давлением пара, при испарении жидкости.In the prior art, various implementations of actuators of moving contacts are known, some of which are based on the action of electromagnets, others operate under the pressure of gases from the operation of pyrotechnic devices, or under the pressure of steam, when the liquid evaporates.
Основными недостатками подобного рода устройств, являются не возможность повторного использования, без замены элементов привода, в частности пиротехнических зарядов, а также в случае с электромагнитными приводами, сниженные коммутационные характеристики по отношению к устройствам с пиротехническим приводом, необходимость обеспечения электропитания после срабатывания и относительно высокое потребление электроэнергии, при этом, электромагнитные приводы, в основном, применяются в переключателях, работающих как на замыкание, так и на размыкание контактов, в связи с этим имеют усложненную конструкцию.The main disadvantages of this kind of devices are not reusability, without replacing drive elements, in particular pyrotechnic charges, as well as in the case of electromagnetic drives, reduced switching characteristics with respect to devices with pyrotechnic drive, the need to provide power after operation and relatively high consumption at the same time, electromagnetic drives are mainly used in switches operating both on the circuit and on azmykanie contacts in this regard have the complicated design.
Как пример устройства с электромагнитным приводом, из патента RU 2562133 C2 от 10.09.2015, МПК Н01Н 33/66, патентообладатель - АББ Технолоджи АГ, известен автоматическое коммутационное устройство, которое содержит, чашеобразный корпус из изоляционного материала, в котором размещена вакуумная камера, приводимая в действие движущимся штоком. Чашеобразный корпус, разделен на верхнюю часть, в которой размещена вакуумная камера, и нижнюю часть, в которой размещен магнитный привод. Приводная тяга вакуумной камеры расположена соосно с якорем магнитного привода, который содержит электрическую катушку, предназначенную для перемещения электромагнитного якоря, который состоит из верхнего и нижнего плунжеров, соединенных осевым штоком.As an example of a device with an electromagnetic drive, from patent RU 2562133 C2 of September 10, 2015, IPC H01H 33/66, patentee - ABB Technology AG, the automatic switching device is known, which contains a bowl-shaped body made of insulating material, in which is placed a vacuum chamber driven into action moving stock. The bowl-shaped case is divided into the upper part, in which the vacuum chamber is placed, and the lower part, in which the magnetic drive is placed. The drive rod of the vacuum chamber is located coaxially with the armature of the magnetic drive, which contains an electric coil, designed to move the electromagnetic armature, which consists of upper and lower plungers connected by an axial rod.
Указанный электромагнитный привод обеспечивает бистабильную коммутацию, при которой перевод контактов в замкнутое/разомкнутое положение, осуществляется посредством магнитного поля электрической катушки.The specified electromagnetic drive provides bistable switching, in which the transfer of contacts in the closed / open position, is carried out by means of a magnetic field of an electric coil.
К недостаткам описанного в патенте технического решения, можно отнести, относительно, большое потребления энергии при переходе подвижной части из одного устойчивого положения в другое, а также относительную сложность конструкции, что может повлиять на увеличение времени коммутации.The disadvantages of the technical solution described in the patent include the relatively high energy consumption when moving a moving part from one stable position to another, as well as the relative complexity of the design, which can affect the increase in switching time.
В соответствии с функциональным назначением, схожими с заявляемым техническим решение, являются следующие устройства.In accordance with the functional purpose, similar to the proposed technical solution are the following devices.
Из патента на изобретение US 8164868 (В2) от 24.04.2012, МПК Н02Н 9/00 патентообладателем которого является Сименс АГ, известно коммутационное устройство, включающее пиротехнико-механическое устройство, которое состоит из корпуса, с помещенным внутрь пиротехническим зарядом, приводимым в действие от разряда электрического тока, так же подвижного штока, перемещаемого посредством, указанного пиротехнического заряда. В различных вариантах исполнения привода, коммутация осуществляется, как непосредственно, при взаимодействии подвижного штока с неподвижным контактом, так и посредством промежуточного звена, с подпружиненным подвижным контактом.From patent for invention US 8164868 (B2) of April 24, 2012, IPC H02H 9/00 of which Siemens AG is the patentee, a switching device is known, including a pyrotechnic-mechanical device, which consists of a housing, with a pyrotechnic charge placed inside, driven by discharge of electric current, as well as a movable rod moved by means of the specified pyrotechnic charge. In various versions of the drive, switching is carried out, both directly, in the interaction of the moving rod with a fixed contact, and through an intermediate link, with a spring-loaded moving contact.
К недостаткам указанного технического решения, можно отнести, отсутствие вакуумной камеры, как результат, необходимо выдерживать значительное расстояние между контактными поверхностями, вследствие чего, увеличиваются габариты устройства, и снижается скорость коммутации. Также, использование детонирующих устройств, делает невозможным многоразовое использование устройства без замены элементов привода, и может повлиять на безопасность эксплуатации оборудования.The disadvantages of this technical solution can be attributed to the absence of a vacuum chamber, as a result, it is necessary to maintain a considerable distance between the contact surfaces, as a result, the dimensions of the device increase, and the switching speed decreases. Also, the use of detonating devices, makes it impossible to reuse the device without replacing the elements of the drive, and may affect the safety of equipment operation.
Из международной заявки на изобретение WO 2009092621 (А1) 30.07.2009, МПК Н02Н 39/00, Н01Н 33/66, известно коммутационное устройство, включающее, заключенные в единый корпус, вакуумную камеру с парой соосных контактов, связанных с токоведущими элементами, при этом один из указанных контактов выполнен подвижным и связанным, посредством подвижного штока, с элементами привода. Указанный привод выполнен в виде пиротехнического устройства приводимого в действие от электрического тока, и обеспечивает перемещение подвижного контакта в замкнутое положение, под воздействием давления газов от срабатывания пиротехнического устройства.From the international application for invention WO 2009092621 (A1) of 07/30/2009, IPC Н02Н 39/00, Н01Н 33/66, a switching device is known that includes, enclosed in a single case, a vacuum chamber with a pair of coaxial contacts connected with current-carrying elements, One of these contacts is made movable and connected, by means of a movable rod, with drive elements. The specified drive is made in the form of a pyrotechnic device driven by an electric current, and provides moving the movable contact to a closed position, under the influence of gas pressure from the operation of the pyrotechnic device.
К недостаткам, указанного технического решения можно отнести выполнение привода в виде пиротехнического устройства, что исключает его многоразовое использование, без замены элементов привода. Также применение детонирующих веществ может повлиять на безопасность эксплуатации оборудования.The disadvantages of this technical solution include the execution of the drive in the form of a pyrotechnic device, which eliminates its reusable use, without replacing the drive elements. Also, the use of detonating substances may affect the safety of equipment operation.
Указанное в заявке WO 2009092621 (А1) 30.07.2009 техническое решение принимаем за ближайший аналог.Specified in the application WO 2009092621 (A1) 07.30.2009 a technical decision is taken as the closest equivalent.
Технической задачей, на решение которой направлено, заявляемое техническое решение является создание быстродействующего коммутационного устройства упрощенной конструкции, с увеличенной скоростью коммутации и уменьшенным потреблением электроэнергии, а также с возможностью многоразового использования без замены элементов привода, и функционирования при отсутствии питания после срабатывания.The technical task, the solution of which is directed, the claimed technical solution is the creation of a high-speed switching device of simplified design, with an increased switching speed and reduced power consumption, as well as with the possibility of reusable use without replacing the drive elements, and functioning in the absence of power after operation.
Технический результат, достигнутый от реализации, заявляемого изобретения заключается в увеличении скорости коммутации, снижении потребления электроэнергии, а также в продлении срока эксплуатации элементов конструкции.The technical result achieved from the implementation of the claimed invention is to increase the speed of switching, reducing power consumption, as well as in extending the life of the structural elements.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что привод, включает в себя удерживающий механизм с фиксирующим устройством, удерживающий механизм связан с подвижным штоком, фиксирующее устройство удерживающего механизма, включает, по меньшей мере, один индуктивный элемент с внешним магнитопроводом и рабочим телом, которое размещено внутри индуктивного элемента, а также амортизирующие элементы и фиксатор, заключенные в полимерный корпус, причем амортизирующие элементы и фиксатор расположены внутри рабочего тела, выполненного с возможностью перемещения фиксатора.The essence of the claimed invention lies in the fact that the drive includes a holding mechanism with a locking device, the holding mechanism is connected with a movable rod, the locking device of the holding mechanism includes at least one inductive element with an external magnetic core and the working fluid that is placed inside inductive element, as well as shock-absorbing elements and a retainer, enclosed in a polymeric case, moreover, the shock-absorbing elements and a retainer are located inside the working fluid, made with zmozhnostyu displacement retainer.
Во одном из возможных вариантов реализации, удерживающий механизм и фиксирующее устройство, сконфигурированы в корпусе с возможностью фиксации относительно друг друга, посредством упомянутого фиксатора.In one of the possible implementation options, the holding mechanism and the locking device are configured in the housing with the possibility of locking relative to each other, by means of the said locking device.
Удерживающий механизм включает пружину и упор, выполненный с возможностью взаимодействия с фиксатором.The holding mechanism includes a spring and stop, made with the ability to interact with the latch.
Быстродействующее коммутационное устройство, также, выполнено с возможностью многоразового использования без замены элементов привода.High-speed switching device, also made with the possibility of reusable use without replacing the drive elements.
Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается следующими изображениями:The essence of the invention is illustrated, but not limited to the following images:
фиг. 1 - быстродействующее коммутационное устройство в разрезе.FIG. 1 - high-speed switching device in section.
фиг. 2 - функциональная схема быстродействующего коммутационного устройства.FIG. 2 is a functional diagram of a high-speed switching device.
Заявляемое техническое решение предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления показан посредством схем на чертежах и в описании изобретения. Описанное техническое решение не ограничивается конкретной раскрытой формой и может охватывать все возможные варианты исполнения, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков раскрытых в формуле изобретения.The claimed technical solution provides for various options and alternative forms of implementation. A specific embodiment is shown by diagrams in the drawings and in the description of the invention. The described technical solution is not limited to the specific disclosed form and may cover all possible variants of execution, equivalents and alternatives, within the framework of the essential features disclosed in the claims.
Быстродействующее коммутационное устройство, включает заключенные в единый корпус 1 (фиг. 1), вакуумную камеру 2, с парой соосных контактов 3; 4, связанных с токоведущими элементами 5; 6. Один из указанных контактов 4, выполнен подвижным и связанным, посредством штока 7 с элементами привода.High-speed switching device, includes enclosed in a single housing 1 (Fig. 1), a
Привод включает в себя, связанный с подвижным штоком 7, удерживающий механизм, выполненный в виде пружины 8 и упора 9, связанных с упомянутым штоком 7, а также фиксирующее устройство удерживающего механизма.The actuator includes, associated with a
Указанное фиксирующее устройство включает в себя, по меньшей мере, один индуктивный элемент 10, представленный в виде цилиндрической катушки индуктивности (соленоида), с внешним магнитопроводом 11. Во внутреннее пространство индуктивного элемента помещены, заключенные в полимерный корпус 12 амортизирующие элементы, в качестве которых использованы, стопорная пружина 13 и резиновый демпфер 14, а также фиксатор 15 в виде стержня. Упомянутая стопорная пружина и фиксатор, помещены внутрь рабочего тела 16, с отверстием в нижней части, под установку фиксатора, что обеспечивает возможность его перемещения при поступательном движении рабочего тела.The specified locking device includes at least one
При этом удерживающий механизм и фиксирующее устройство сконфигурированы в корпусе быстродействующего коммутационного устройства с возможностью фиксации относительно друг друга, посредством упомянутого фиксатора.In this case, the holding mechanism and the locking device are configured in the housing of the high-speed switching device with the possibility of locking relative to each other, by means of the said lock.
Упомянутый привод, на схеме (фиг. 2), графически отображен как индуктивный элемент 10, функционально соединен с источником питания, в частности, блоком накопительных элементов 17.The above-mentioned drive, in the diagram (Fig. 2), is graphically displayed as an
Устройство с реализованным, заявляемым техническим решением, работает следующим образом.The device with the implemented, the proposed technical solution works as follows.
При подаче напряжения от источника питания, на обмотку индуктивного элемента 10, возникает магнитное поле, замыкающееся через внешний магнитопровод 11 на рабочее тело 16, под воздействием магнитного поля, рабочее тело выполняет поступательное движение, перемещая при этом, фиксатор 15, который в нормальном состоянии находится в зацеплении с упором 9 удерживающего механизма, чем освобождает, указанный упор и связанный с ним подвижный шток 7 с пружиной 8. Шток 7, связанный с подвижным контактом 4 вакуумной камеры под воздействием, собственного усилия замыкания контактов вакуумной камеры, предусмотренного ее техническими характеристиками, выполняет поступательное движение, перемещаясь при этом, в замкнутое положение подвижного контакта 4. Источник питания может быть выполнен в виде блока 17 накопительных элементов. Такой вариант реализации позволит избежать зависимости от величины тока разряда, а значит, оптимизировать время срабатывания быстродействующего коммутационного устройства, обеспечивая, при этом, скорость коммутации в пределах 2 мс, посредством достаточно-необходимого значения электрического тока, подаваемого на обмотку индуктивного элемента 10, формируемого в блоке накопительных элементов.When voltage is applied from the power source to the winding of the
Удерживающий механизм обеспечивает регламентированное усилие удержания вакуумной камеры в разомкнутом состоянии. Необходимое усилие удержания обеспечивается упругостью пружины 8 при перемещении и фиксации упора 9, посредством фиксирующего устройства.The holding mechanism provides a regulated force to hold the vacuum chamber in the open state. The required retention force is provided by the elasticity of the
Функционирование при отсутствии питания после срабатывания обеспечивается посредством, упомянутого удерживающего механизма.Functioning in the absence of power after operation is ensured by means of the said holding mechanism.
Конструктивное исполнение и отсутствие разрушаемых элементов привода, обеспечивает возможность многоразового использования устройства, без замены элементов привода.The design and the absence of destructible elements of the drive, provides the possibility of reusable device, without replacing the drive elements.
Реализация заявляемого изобретения, способствует достижению указанного технического результата, обеспечивая экономию электроэнергии, а также скорость коммутации быстродействующего коммутационного устройства в пределах 2 мс, при этом известные коммутационные устройства с электромагнитным приводом обеспечивают скорость коммутации, в пределах 15-50 мс. Такой показатель быстродействия позволяет применять данное техническое решение в байпасной цепи, обеспечивая скорость срабатывания на уровне с пиротехническим коммутационным устройством либо тиристорным байпасом, себестоимость которого на порядок выше. Также заявляемое техническое решение позволяет увеличить срок эксплуатации элементов конструкции, обеспечивая возможность многоразового использования без замены элементов привода и функционирования при отсутствии питания после срабатывания.Implementation of the claimed invention contributes to the achievement of the technical result, providing energy savings, as well as the switching speed of the high-speed switching device within 2 ms, while the known switching devices with electromagnetic drive provide switching speed, within 15-50 ms. This performance indicator allows you to apply this technical solution in a bypass circuit, providing a response speed at the level of a pyrotechnic switching device or a thyristor bypass, the cost of which is an order of magnitude higher. Also, the claimed technical solution allows to increase the life of the structural elements, allowing reusable use without replacing the drive elements and functioning in the absence of power after operation.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA201705458 | 2017-06-02 | ||
| UAA201705458 | 2017-06-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686659C1 true RU2686659C1 (en) | 2019-04-30 |
Family
ID=66430619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018101494A RU2686659C1 (en) | 2017-06-02 | 2018-01-16 | Quick-acting switching device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686659C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU195146U1 (en) * | 2019-07-16 | 2020-01-16 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Frequency converter power protection device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4330917C1 (en) * | 1993-09-11 | 1995-02-16 | Merit Werk Merten & Co Kg | Switch for motor vehicles, in particular a reversing light switch and transmission switch or the like |
| RU20610U1 (en) * | 2001-04-16 | 2001-11-10 | Открытое акционерное общество "Электромашиностроительный завод "ЛЕПСЕ" | SWITCH |
| WO2009092621A1 (en) * | 2008-01-22 | 2009-07-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Short-circuit device having pyrotechnic trigger |
| US8164868B2 (en) * | 2006-02-23 | 2012-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for short-circuiting power semiconductor modules |
| RU2562133C2 (en) * | 2009-10-14 | 2015-09-10 | Абб Текнолоджи Аг | Automatic circuit breaker in common case |
-
2018
- 2018-01-16 RU RU2018101494A patent/RU2686659C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4330917C1 (en) * | 1993-09-11 | 1995-02-16 | Merit Werk Merten & Co Kg | Switch for motor vehicles, in particular a reversing light switch and transmission switch or the like |
| RU20610U1 (en) * | 2001-04-16 | 2001-11-10 | Открытое акционерное общество "Электромашиностроительный завод "ЛЕПСЕ" | SWITCH |
| US8164868B2 (en) * | 2006-02-23 | 2012-04-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for short-circuiting power semiconductor modules |
| WO2009092621A1 (en) * | 2008-01-22 | 2009-07-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Short-circuit device having pyrotechnic trigger |
| RU2562133C2 (en) * | 2009-10-14 | 2015-09-10 | Абб Текнолоджи Аг | Automatic circuit breaker in common case |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU195146U1 (en) * | 2019-07-16 | 2020-01-16 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Frequency converter power protection device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2324995C1 (en) | Electromagnetic drive and circuit breaker comprising driver | |
| CN108496236B (en) | Relay with a movable contact | |
| JP6235374B2 (en) | Switch operating mechanism | |
| KR20160007249A (en) | Magnetic Switch | |
| KR100641025B1 (en) | Electro-Magnetic Force driving Actuator and Circuit Breaker using the same | |
| JP2015043656A (en) | Circuit breaker | |
| US20150206683A1 (en) | Switchgear | |
| RU2686659C1 (en) | Quick-acting switching device | |
| CN108140506A (en) | For the contact device and electric switch of electric switch | |
| RU2599380C1 (en) | Contactor, having fast switching properties | |
| US10395870B2 (en) | Relay with first and second electromagnets for placing and keeping a contact in a closed state | |
| KR101410031B1 (en) | Magnetic Contactor having Arc Control Device using Insulating Oil | |
| JP4829097B2 (en) | Electromagnetic actuator | |
| KR20160128588A (en) | High voltage relay device | |
| EP2546847B1 (en) | Fast switch with Thomson coil and damping | |
| KR101696955B1 (en) | Electronics switch | |
| US20140321013A1 (en) | Pulsed interrupter and method of operation | |
| JP2012221557A (en) | Puffer type gas circuit breaker with input resistance contact | |
| JP2013229108A (en) | Switchgear | |
| KR102537547B1 (en) | DC Relay | |
| JP4356013B2 (en) | Electromagnetic switchgear | |
| KR101697577B1 (en) | Electromagnetic switching device | |
| RU2677838C1 (en) | Hydrostatic switch | |
| KR101783734B1 (en) | Actuator for fast-switch | |
| CN110137035B (en) | Sealed electromagnetic switch capable of being arranged below central shaft of starter |