RU77103U1

RU77103U1 - FAST AUTOMATIC CIRCUIT BREAKER WITH COIL CURRENT CONTROL DEVICE

Info

Publication number: RU77103U1
Application number: RU2008119748/22U
Authority: RU
Inventors: Эльхан Шахбаба оглы Мурадов; Василий Александрович Никифоров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Технос"
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2008-10-10

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к быстродействующим выключателям. Быстродействующий автоматический выключатель с устройством управления током катушки содержит магнитопровод, катушку, устройство управления током. Раскрывается возможность за счет управления током в катушке коммутационного аппарата в течение всего процесса включения аппарата исключить из его конструкции механизм свободного расцепления при сохранении приемлемой величины времени отключения, вследствие чего увеличивается механический ресурс, надежность и упрощается обслуживание коммутационного аппарата.The utility model relates to electrical engineering, in particular to high-speed circuit breakers. A high-speed circuit breaker with a coil current control device comprises a magnetic circuit, a coil, and a current control device. The possibility is revealed, by controlling the current in the coil of the switching apparatus during the entire process of switching on the apparatus, to exclude the free tripping mechanism from its design while maintaining an acceptable value of the disconnection time, which increases the mechanical resource, reliability and simplifies maintenance of the switching apparatus.

1 п. ф-лы1 p. Fs

2 фиг. черт.2 of FIG. heck.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к быстродействующим выключателям (БВ).The utility model relates to electrical engineering, in particular to high-speed circuit breakers (BV).

Устройства БВ известны из следующих источников:BV devices are known from the following sources:

1. А.И.Голубев. Быстродействующие автоматические выключатели. - М. - Л.: Энергия, 1964, стр.23-29.1. A.I. Golubev. High-speed circuit breakers. - M. - L .: Energy, 1964, pp. 23-29.

2. Патент на изобретение RU №2239253, 2003 г.2. Patent for invention RU No. 2239253, 2003

В первом источнике на Рис.4 стр.25 представлен выключатель с механической защелкой. Недостатком этого устройства является увеличение времени отключения выключателя за счет дополнительного времени, затраченного на последовательное перемещение элементов защелки.The first source in Fig. 4 p. 25 shows a mechanical latch switch. The disadvantage of this device is the increase in the trip time of the circuit breaker due to the additional time spent on the sequential movement of the latch elements.

На Рис.5 стр.27 того же источника изображен выключатель с удерживающейся электромагнитной защелкой. Недостатком этого устройства является замедление быстродействия при отключении выключателя за счет дополнительных кинематических связей.Fig. 5 p. 27 of the same source shows a switch with a holding electromagnetic latch. The disadvantage of this device is the slowdown when the circuit breaker is disconnected due to additional kinematic connections.

Наиболее близким аналогом к патентуемой полезной модели является устройство по второму источнику. Управление током катушки удержания в этом выключателе осуществляется с помощью механизма свободного расцепления (якорь свободного расцепления, пружина свободного расцепления). И в этом случае основным недостатком устройства является излишняя сложность механической части БВ и необходимость ее настройки квалифицированным персоналом. Исключение механизма свободного расцепления из конструкции влечет за The closest analogue to the patented utility model is the device according to the second source. The current control of the holding coil in this switch is carried out using the free trip mechanism (free trip anchor, free trip spring). And in this case, the main disadvantage of the device is the excessive complexity of the mechanical part of the explosives and the need for its adjustment by qualified personnel. The exclusion of the free trip mechanism from the structure entails

собой значительное увеличение времени отключения БВ при коммутации на короткозамкнутую нагрузку, так как в процессе включения БВ вплоть до момента замыкания силовых контактов ток катушки остается высоким, что делает невозможным отключение электромагнита за приемлемое время.This means a significant increase in the time for switching off the BV during switching to a short-circuited load, since during the turning on of the BV up to the moment of closing the power contacts, the coil current remains high, which makes it impossible to turn off the electromagnet in an acceptable time.

В БВ по источнику 2 управление током катушки осуществляется за счет установки микропереключателя, который в процессе включения КА срабатывает при достижении определенного положения якорем магнитной системы и обеспечивает переключение с максимального управляющего тока на пониженный ток удержания. При этом механизм свободного расцепления обеспечивает задержку замыкания силовых контактов БВ до тех пор, пока ток катушки не уменьшится с пусковой величины до величины тока удержания.In the BV source 2, the coil current is controlled by installing a microswitch, which, when the spacecraft is turned on, is activated when the armature of the magnetic system reaches a certain position and switches from the maximum control current to a low holding current. In this case, the free trip mechanism provides a delay in the closure of the power contacts of the BV until the coil current decreases from the starting value to the holding current value.

Полезной моделью решается задача постоянного ограничения тока катушки электромагнита на уровне, при котором только начинается насыщение магнитопровода БВ. Конструкция магнитопровода должна быть выбрана таким образом, чтобы при величине тока катушки, равной величине тока удержания, и притянутом положении якоря, материал магнитопровода начинал бы переходить в состояние насыщения.A useful model solves the problem of constantly limiting the current of the coil of an electromagnet at a level at which saturation of the magnetic circuit of the BV is just beginning. The design of the magnetic circuit should be chosen so that when the magnitude of the coil current is equal to the value of the holding current and the armature is pulled in, the material of the magnetic circuit begins to transition to a saturation state.

Технический результат, который достигается полезной моделью, состоит в том, что за счет управления током катушки в течение всего процесса включения аппарата, из конструкции БВ представляется возможным исключить механизм свободного расцепления при сохранении приемлемой величины времени отключения при включении на короткозамкнутую нагрузку, вследствие чего увеличивается механический ресурс, надежность и упрощается обслуживание БВ.The technical result achieved by the utility model consists in the fact that by controlling the coil current during the entire process of turning on the apparatus, it seems possible to exclude the free trip mechanism from the design of the BV while maintaining an acceptable value of the tripping time when switched on to a short-circuited load, thereby increasing the mechanical resource, reliability and simplified maintenance of BV.

В качестве практического использования полезной модели предлагается БВ с простейшим П-образным типом магнитопровода, который показан на Фиг.1. Полезная модель поясняется Фиг.2, на которой изображена структурная схема патентуемого БВ.As a practical use of the utility model, a BV with the simplest U-shaped type of magnetic circuit, which is shown in FIG. 1, is proposed. A utility model is illustrated in FIG. 2, which shows a block diagram of a patented BV.

БВ содержит устройство управления током (УУТ), на вход которого поступает управляющий сигнал включения Uyпp. Выход УУТ соединен с катушкой электромагнита.BV contains a current control device (UUT), the input of which receives the control signal of inclusion Uyпp. The UUT output is connected to an electromagnet coil.

БВ работает следующим образом. При поступлении сигнала Uynp УУТ начинает формировать ток катушки магнитопровода, который содержит постоянную и переменную составляющие. Переменная составляющая тока постоянна по амплитуде, а величина постоянной составляющей тока определяется величиной переменной составляющей падения напряжения на катушке. После подачи управляющего сигнала Uynp на включение БВ постоянная составляющая тока на выходе устройства начинает быстро нарастать. Одновременно контролируется величина переменной составляющей падения напряжения на катушке. Первоначально магнитопровод имеет воздушный зазор. Поэтому величина тока, при котором наступит насыщение, велика и может достигать величины пускового тока. Катушка вплоть до начала перехода в режим насыщения сохраняет значительную индуктивность, поэтому величина переменной составляющей падения напряжения на ней достаточно велика, что является необходимым условием дальнейшего увеличения постоянной составляющей тока катушки. После достижения постоянной составляющей тока пусковой величины, якорь начинает перемещаться, а ширина магнитного зазора начинает уменьшаться. В результате возникают условия для начала насыщения материала магнитопровода, что приводит к уменьшению эквивалентной индуктивности катушки. Величина переменной составляющей падения напряжения на катушке уменьшается, а это является сигналом для начала уменьшения постоянной составляющей тока катушки. Создаются условия для удержания постоянной составляющей тока на уровне, при котором начинается переход материала магнитопровода в насыщенное состояние. Уменьшение величины магнитного зазора в процессе срабатывания БВ влечет за собой непрерывное уменьшение постоянной составляющей тока катушки. При соответствующем выборе конструкции магнитопровода и числа витков катушки к моменту BV works as follows. When a Uynp signal arrives, the CTF begins to generate a magnetic coil current, which contains constant and alternating components. The variable component of the current is constant in amplitude, and the value of the constant component of the current is determined by the value of the variable component of the voltage drop across the coil. After applying the Uynp control signal to turn on the BV, the constant component of the current at the output of the device begins to increase rapidly. At the same time, the magnitude of the variable component of the voltage drop across the coil is monitored. Initially, the magnetic circuit has an air gap. Therefore, the magnitude of the current at which saturation occurs is large and can reach the magnitude of the inrush current. The coil, up to the start of the transition to saturation mode, retains a significant inductance, therefore, the magnitude of the variable component of the voltage drop across it is quite large, which is a necessary condition for a further increase in the constant component of the coil current. After reaching the constant component of the starting current, the armature begins to move, and the width of the magnetic gap begins to decrease. As a result, conditions arise for the saturation of the material of the magnetic circuit, which leads to a decrease in the equivalent inductance of the coil. The magnitude of the variable component of the voltage drop across the coil decreases, and this is a signal to start reducing the DC component of the coil current. Conditions are created for keeping the DC component of the current at a level at which the transition of the magnetic circuit material to a saturated state begins. The decrease in the magnitude of the magnetic gap in the process of operation of the BV entails a continuous decrease in the constant component of the current of the coil. With the appropriate choice of the design of the magnetic circuit and the number of turns of the coil by the time

замыкания силовых контактов БВ постоянная составляющая тока катушки уменьшается до величины тока удержания.the closure of the power contacts of the BV, the constant component of the coil current decreases to the value of the holding current.

Таким образом, предложена конструкция БВ с устройством управления током, которая позволяет обеспечить необходимые временные характеристики отключения без использования механизма свободного расцепления.Thus, the design of the BV with a current control device is proposed, which allows to provide the necessary time characteristics of the shutdown without using the free trip mechanism.

Claims

A high-speed circuit breaker with a coil current control device, comprising a magnetic circuit, a coil, a current control device, characterized in that due to the formation of the coil current in the form of a sum of a variable component with a constant amplitude and a constant component, the value of which depends on the amplitude of the variable component of the voltage drop across the coil provides a continuous limitation of the DC component of the current at a level at which the material of the magnetic circuit begins to go into saturation standing.