SU1488889A1

SU1488889A1 - Automated switch

Info

Publication number: SU1488889A1
Application number: SU874329711A
Authority: SU
Inventors: Vladimir F Zinchenko
Original assignee: Stavropol Politekh Inst
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1987-11-17
Publication date: 1989-06-23

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к автоматическим выключателям, которые могут быть использованы для защиты электричес- $ ких цепей от токов короткого замыкания и перегрузки, особенно в мощных азтокомных системах электроснабжения, где требуется высокая надежность защитных аппаратов при ограниченных Ю габаритах, а также наблюдаются короткие замыкания с существенной апериодической составляющей тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to circuit breakers that can be used to protect electrical circuits from short-circuit and overload currents, especially in high-power aztokomic power supply systems, where high reliability of protective devices with limited dimensions is required, and are also observed short circuits with a significant aperiodic current component.

Цель изобретения - повышение надежности и чувствительности защиты 15 при симметричных и апериодических токах короткого замыкания и перегрузки, уменьшение потребляемой мощности и повышение технологичности изготовления, а также повышение температур- 20 ной стабильности ампер-секундных характеристик .The purpose of the invention is to increase the reliability and sensitivity of protection 15 at symmetric and aperiodic short circuit and overload currents, reduce power consumption and increase manufacturability, as well as increase the temperature stability of ampere-second characteristics.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема автоматического выключателя; на фиг. 2 -⁴ схема замещения 25 магнитной цепи устройства; на фиг. 3зависимость потока якоря и превыше'ния усилия в якоре от сопротивления цепи поршня.In FIG. 1 is a kinematic diagram of a circuit breaker; in FIG. 2 - ⁴ equivalent circuit 25 of the magnetic circuit of the device; in FIG. 3dependence of the flow of the armature and the excess of the force in the armature on the resistance of the piston chain.

Автоматический выключатель со- 30 держит контактную систему 1, управляемую от якоря 2, ферромагнитный поршень 3 в немагнитном цилиндре 4, заполненном жидкостью 5, замедляющей ферромагнитный поршень 3, электромаг- 35 нитный шунт 6 с немагнитным зазором 7, основную обмотку 8 и дополнительную обмотку 9 с одним - тремя витками в зависимости от номинального тока аппарата, шунтирующий резистор 10. 40The circuit breaker 30 contains a contact system 1, controlled from the armature 2, a ferromagnetic piston 3 in a non-magnetic cylinder 4 filled with liquid 5, which slows down the ferromagnetic piston 3, an electromagnetic shunt 6 with a non-magnetic gap 7, the main winding 8 and the additional winding 9 with one to three turns, depending on the rated current of the apparatus, shunt resistor 10. 40

На схеме замещения магнитной цепи показаны' магнитодвижущая сила (МДС) цепи поршня К , т.е. обмотки 8 электромагнита, магнитное сопротивление К (12) цепи поршня, МДС 13 45 дополнительной (компенсационной) обмотки 9К_к, магнитное сопротивление 14 цепи якоря К_я, магнитное сопротивление 15 электромагнитного шунта 6 и зазора 7 Κ_ω. Автоматический выключатель работает следующим образом.The magnetic circuit equivalent circuit shows the magnetomotive force (MDS) of the piston chain K, i.e. winding 8 of the electromagnet, a magnetic resistance R (12), the piston circuit 13, 45 additional MDC (compensating) winding _to 9K, a magnetic circuit resistance of 14 _K and the armature, the magnetic resistance of the solenoid 15, the shunt 6 and 7 the clearance Κ _ω. The circuit breaker operates as follows.

При токах перегрузки обмотка . электромагнита 8 втягивает поршень 3. $$ Поток в якоре постепенно увеличивается, якорь 2 притягивается и размыкает контакты устройства с некоторой выдержкой времени. При токах короткого замыкания якорь срабатывает мгновенно .At overload currents winding. Solenoid 8 retracts piston 3. $$ The flow in the armature gradually increases, armature 2 is attracted and opens the contacts of the device with a certain delay. With short-circuit currents, the armature is instantaneous.

Если резистор 10 отсутствует, то поток в якоре определяется выражением (^/н_ы+1)к_п+к_й ·If resistor 10 is absent, then the flow in the armature is determined by the expression (^ / н _s +1) to _n + _ky ·

Из.него следует, что поток в яко-, ре начинает резко возрастать, когда поршень достигает отверстия в электромагнитном шунте 6, т.е. при К_п~*0.From it follows that the flow in the armature begins to increase sharply when the piston reaches the hole in the electromagnetic shunt 6, i.e. when K _n ~ * 0.

На фиг. 3 приведены типичные кривые изменения потока якоря в функции сопротивления цепи поршня. Кривые 16 и 17 приведены для Кд =0,5 и двух конструкций: аппарата без дополнительной обмотки (Е_к=0) и для предлагаемой конструкции при Κ_κ=0,ί, когда Р„ = 1. Для обеспечения сравнения потоки в якоре для обоих конструкций уравнены путем подбора сопротивлений шунтов (Кд /Кц, к +1)К„,ц_ач +Кд _____ΖΪ-^Π·__________ (^я+1)К_{П нац} +к_й где К _{п н} - магнитное сопротивление цепи поршня в исходном положении;In FIG. Figure 3 shows typical curves of the change in armature flow as a function of the resistance of the piston circuit. Curves 16 and 17 are shown for Kd = 0.5 and two designs: apparatus without additional winding (E _k = 0) and for the proposed design at Κ _κ = 0, ί, when P „= 1. To ensure comparison, the flows in the armature for both designs are equalized by selecting the shunt resistances (Kd / Kts, k + 1) K „, _tsch + Kd _____ ΖΪ- ^Π · __________ (^ i + 1) K _{P nat} + k _y where K _{p n} is the magnetic resistance of the piston circuit in starting position;

К - магнитное сопротивление цепи шунта в предлагаемом устройстве;K is the magnetic resistance of the shunt circuit in the proposed device;

К _ы - магнитное сопротивление цепи шунта в аппарате без дополнительной обмотки.To _s - the magnetic resistance of the shunt circuit in the apparatus without additional winding.

Это равенство выполняется для данного случая при К_{П ИСЧ1<}=4, когда Κ_ω6 = =0,232, а Кц_{) К}=1. Такое уравнивание обеспечивает одинаковую работу аппаратов при коротких замыканиях, когда аппараты работают мгновенно при К_{Г| мцц} =4. Сопротивление шунта в предлагаемом устройстве удается выполнить в четыре раза большим и оно достигается расположением пластины шунта с большим зазором 7 относительно цилиндра .This equality holds for the given case when К _{П ИУС1 <} = 4, when Κ _ω6 = = 0.232, and Кц _{) К} = 1. Such equalization ensures the same operation of devices in case of short circuits, when the devices operate instantly at K _{G | mzz} = 4. The shunt resistance in the proposed device can be performed four times as large and it is achieved by the location of the shunt plate with a large gap 7 relative to the cylinder.

В результате магнитный поток цепи поршня меньше. Меньше и насыщение стали, и сопротивление цепи поршня в сработанном положении. При меньшем потоке устройство потребляет меньшую мощность.As a result, the magnetic flux of the piston circuit is smaller. Less saturation of steel, and the resistance of the piston circuit in the actuated position. With less flow, the device consumes less power.

Кривые для конструкции Ί6 с простым шунтированием и предлагаемой конструкции 17 показывают, что при одинаковой работе в исходном состоянии поршня при его движении в сторонуThe curves for design Ί6 with simple shunting and the proposed design 17 show that with the same operation in the initial state of the piston when it moves to the side

I 48888У шукта поток в якоре оказывается существенно разным. Почти дня всех значений К_п поток в предлагаемом устройстве выше. Причем это превышение может достигать по усилию на якоре сусуществекно больших значений (кривая 18). И только при отсутствии немагнитных зазоров и сопротивления стали (К -*0) простое шунтирование да- ₁₀ ля подтвердили его высокую эффективет несколько большее усилие. Однако в малогабаритных конструкциях это недостижимо. В предлагаемом выключателе при реальном конечном сопротивлении цепи поршня поток и усилия значи- -|₅ тельно выше, поэтому онработает более надежно и потребляет меньшую мощность. Выключатель более прост в изготовлении, так как'менее чувствителен к сорту стали, обработке, выбору зазоров. ₂р Таким образом, достигается упрощение производства и регулировки, т.е. повышается технологичность изготовления.I 48888 At the shukta, the flow in the anchor turns out to be significantly different. Almost a day of all values of K _p flow in the proposed device is higher. Moreover, this excess can reach in terms of force at the anchor of coexistently large values (curve 18). And only in the absence of non-magnetic gaps and steel resistance (K - * 0), simple shunting up to ₁₀ confirmed its high effec- tiveness with a slightly greater force. However, in small structures this is unattainable. In the proposed switch with a real final resistance of the piston circuit, the flow and forces are significant - - | ₅ significantly higher, therefore it works more reliably and consumes less power. The switch is simpler to manufacture, as it is less sensitive to the grade of steel, processing, and the selection of gaps. ₂ p Thus, simplification of production and adjustment is achieved, i.e. manufacturability is increased.

Шунтирование дополнительной обмотки активным резистором обуславливает уменьшение в ней переменкой составляющеи по отношению к апериодической составляющей тока за счет индуктивного характера этой обмотки. Поэтому в об- _{с я} тем, что, с целью повышения на ласти якоря происходит более эффектив—дежности и чувствительности защиты ная компенсация апериодической составляющей. Выключатель менее чувствителен к апериодическому току коротко·: го замыкания.Shunting the additional winding with an active resistor causes a decrease in it with components changing with respect to the aperiodic component of the current due to the inductive nature of this winding. Therefore, _{I have} ob- _with the fact that, in order to improve on the anchor domain is more effective, reliability and sensitivity protection naya compensation DC component. The switch is less sensitive to the aperiodic current of a short circuit.

При изменении температуры, например ее повышении, увеличивается сопротивление шунта (например, медной проволоки или проволоки из других материалов с положительным температурным коэффициентом) и большая часть ₄θ носительно цилиндра.When the temperature changes, for example, its increase, the resistance of the shunt (for example, copper wire or wire from other materials with a positive temperature coefficient) increases and most of the ₄ θ relative to the cylinder.

тока ответвляется в дополнительную обмотку, поток якоря снижается, чем компенсируется возможность быстрого срабатывания автоматического выключателя за счет разогрева жидкости и уменьшения ее вязкости. Аналогичный процесс наблюдается при уменьшении температуры.current branches into an additional winding, the armature flow decreases, thereby compensating for the possibility of a quick trip of the circuit breaker due to the heating of the liquid and a decrease in its viscosity. A similar process is observed with decreasing temperature.

Простейшая регулировка сопротивления резистора вызывает изменение компенсационного поля и времени срабатывания выключателя, особенно в области больших кратностей перегрузки.The simplest adjustment of the resistance of the resistor causes a change in the compensation field and the response time of the circuit breaker, especially in the area of high overload multiplicities.

Это может быть пайка или простейший коммутатор.It can be a soldering or a simple switch.

Испытания предлагаемого выключатеность.Tests of proposed shutdown.

Использование предлагаемого выключателя повышает надежность систем электроснабжения и снижает трудоемкость производства автоматических выключателей .The use of the proposed switch increases the reliability of power supply systems and reduces the complexity of the production of circuit breakers.

Claims

Formula with Ortho

1. A circuit breaker containing an electromagnet with a movable piston located in a cylinder made of non-magnetic material, with a liquid moderator, and an armature interacting with the contact system, and a ferromagnetic shunt located between the armature and the piston of the electromagnet, y u u

With symmetrical and aperiodic short-circuit and overload currents, reducing power consumption and increasing manufacturability, it is equipped with an additional winding covering the armature and connected in series - counter-winding the electromagnet, and the ferromagnetic shunt is installed with a gap of 2. Switch pop. ^ characterized in that, in order to increase the temperature stability of ampere-second characteristics, it ₄₅ is equipped with a resistor shunting the additional winding and having a positive temperature coefficient of resistance.