SU1597947A1 - Устройство дл коммутации цепей переменного и посто нного тока - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и предназначено дл  бездуговой коммутации электрических цепей, может найти применение в устройствах защиты электроустановок от токов короткого замыкани , что расшир ет его функциональные возможности. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и расширение функциональных возможностей за счет выполнени  нар ду с функцией отключени  функции ограничени  токов короткого замыкани . Устройство содержит дроссель, магнитопровод которого состоит из неподвижного сердечника 1 с полюсами, цилиндрического  внополюсного ротора 2 и контактов 3. Между полюсами 6 и 7 сердечника 1 жестко закреплены электромагнитные экраны 8 и 9, а на  рмах 10 и 11 размещены обмотки 12 и 13, соединенные между собой последовательно-встречно. Ротор 2 с полюсами 14 и 15 закреплен на вращающемс  валу 16 и размещен концентрически с зазором между полюсами 6,7 сердечника 1. Между полюсами ротора также установлены электромагнитные экраны 17 и 18. Вал 16 ротора сочленен с индукционно-динамическим приводом 19. В исходном состо нии ротор 2 зафиксирован так, что его ось полюсов 14,15 перпендикул рна полюсам 6,7 сердечника 1, контакты 3 устройства замкнуты и по обмоткам 12,13 протекает ток, индуцирующий в  рмах 10 и 11 равные и противоположно направленные потоки. В момент, предшествующий размыканию контактов 3, подаетс  управл ющий сигнал на ключевой элемент схемы управлени  приводом, который срабатывает и поворачивает ротор 2 до совпадени  осей полюсов ротора и сердечника. За счет резкого увеличени  магнитной проводимости потоку через ротор динамическа  индуктивность обмоток 12,13 резко возрастает. В результате этого в цепи контактов 3 создаетс  ступень малого тока, в течение которой производитс  бездуговое размыкание контактов. 2 ил.

Description

Фие.1

функцией отключени  фукиции ограничени  токов короткого замыкани . Устройство содержит дроссель, магнитопровод которого состоит из неподвижного сердечника 1 с полюсами , цилиндрического  внополюсного ротора 2 и контактов 3. Между полюсами б и 7 сердечника 1 жестко закреплены электромагнитные экраны 8 и 9, а на  рмах 10 и 11 размещены обмотки 1:2 и 13, соединенные между собой последовательно-встречно. Ротор 2 с полюсами 14 и 15 закреплен на вращающемс  валу 16 и размещен концентрически с зазором между полюсами 6, 7 сердечника 1. Между полюсами ротора также установлены электромагнитные экраны 17 и 18. Вал 16 pQTopa сочленен с индук- ционно-динамическим приводом 19. В исходном состо нии ротор 2 зафиксирован так.

что его ось полюсов 14, 15 перпендикул рна полюсам 6, 7 сердечника 1, контакты 3 устройства замкнуты и по обмоткам 12, 13 протекает ток, индуцирующий в  рмах 10

и 11 равные и противоположно направленные потоки. В момент, предшествующий размыканию контактов 3, подаетс  упра- л ющий сигнал на ключевой элемент с;(е- мы управлени  призодом, который срабатывает и поворачивает ротор 2 до совпадени  осей полюсов ротора и сердечника. За счет резкого увеличени  магнитной проводимости потоку через ротор динамическа  индуктивность обмоток 12, 13 резко возрастает. В результате этого в цепи контактов 3 создаетс 

ступень малого тока, в течение которой производитс  бездуговое размыкание контактов. 2 ил.

Изобретение относитс  к электротехнике, в частности к устройствам, обеспечивающим бездуговую коммутацию электрических цепей , и может также найти применение в системах защиты сетей и энергоустановок в качестве элемента, ограничивающего ток короткого замыкани .

Целью изобретени   вл етс  повыщение надежности и расширение функциональных возможностей за счет выполнени  нар ду с функцией отключени  функции ограничени  тока короткого замыкани  устройства дл  коммутации цепей переменного и посто нного тока.

На фиг. 1 приведена схема устройства дл  коммутации цепей переменного и посто нного тока в исходном состо нии; на фиг. 2 - то же, в режиме создани  ступени малого тока.

Устройство дл  коммутации цепей переменного и посто нного тока содержит дроссель , магнитопровод которого состоит из неподвижного сердечника 1 и ротора 2, контактов 3, выводов 4 дл  подключени  нагрузки и источника 5 питани . Магнитопровод дроссел  может быть выполнен щихтованным из листов электротехнической стали. Сердечник 1 состоит из полюсов 6 и 7, у которых обращенные одна к другой поверхности имеют цилиндрическую расточку. Между боковыми гран ми полюсов 6 и 7 установлены электромагнитные экраны 8 и 9, выполненные , например, на меди в виде кольцевых сегментов. Причем экраны 8 и 9 перфорированы дл  уменьшени  вихревых токов от полей рассе ни . Полюсы 6 и 7 сердечника 1 соединены между собой магнитными  рма- ми 10 и 11, на которых размещены обмотки дроссел . При этом обмотка дроссел  предлагаемого устройства идентична маловитковой обмотке известного устройства раз5 деленной на две равные секции, которые соединены между собой последовательно- встречно. Последовательно с обмотками 12 и 13 включены контакты 3, идентичные силовым контактам известного. Ротор 2 дроссел  имеет цилиндрическую форму с двум 

0  вновыраженными полюсами 14 и 15 и жестко закреплен на вращающемс  валу 16. Ротор 2 размещен между полюсами 6 и 7 сердечника 1 с минимальным воздушным зазором, обеспечивающим его свободное вращение. Вал 16 ротора закреплен в под5 шипниках качени , установленных на корпусе дроссел  (не показаны). Между полюсами 14 и 15 ротора установлены электромагнитные экраны 17 и 18, выполненные в виде перфорированных кольцевых сегментов,

например, из меди. Вал 16 ротора механически сочленен с индукционно-динамичес- ким приводом 19, создающим вращательное движение. Управление приводом 19 осуществл етс  от батарей накопительных конденсаторов через ключевой элемент.

5 Привод имеет фиксирующее устройство дл  фиксации крайних положений подвижной части.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии ротор 2 дроссел 

зафиксирован так, что ось его полюсов 14

0 и 15 перпендикул рна оси полюсов 6 и 7 неподвижного сердечника 1. Контакты 3 замкнуты , по секци м обмоток 12 и 13 протекает номинальный ток нагрузки. При этом в  рмах 10 и 11 неподвижного сердечника 1 индуцируютс  магнитные потоки, равной величины и

5 встречного направлени . Результирующий магнитный поток в магнитопроводе дроссел  равен нулю. Поток рассе ни  в ротор 2 не проникает, так как он заэкранирован экранами , 8, 9, 17 и 18. Это устран ет электромагнитное взаимодействие между полюсами ротора и сердечника в исходном состо нии . В момент, непосредственно предшествующий размыканию контактов 3, подаетс  управл ющий сигнал на ключевой элемент схемы управлени  индукционно-динамичес- ким приводом. Привод срабатывает и с большой скоростью поворачивает ротор 2 на 90°. При этом ось полюсов 14 и 15 ротора совмещаетс  с осью полюсов 6 и 7 сердечника 1. В результате этого организуетс  путь дл  магнитных потоков  рм 10 и 11 через полюса 6 и 7, воздушные зазоры и полюса 14 и 15 ротора. Потокосцепление секций обмоток 12 и 13 резко возрастает, индуктивное сопротивление их увеличиваетс . В секци х обмоток 12 и 13 наводитс  ЭДС самоиндукции . Кроме того, в процессе быстрого движени  полюсов 14 и 15 ротора 2 к полюсам б и 7 сердечника 1 измен юща с  магнитна  проводимость воздушного зазора обуславливает возникновение ЭДС движени  в секци х обмоток 12 и 13, действующую в том же направлении, что и ЭДС самоиндукции. Причем по мере увеличени  взаимного перекрыти  полюсов 6 и 14, а также полюсов 7 и 15 возникающие электромагнитные силы взаимодействи  между ними обуславливают ускоренное движение ротора до совмещени  осей этих полюсов. В результате этого под действием ЭДС самоиндукции и ЭДС движени  ток в обмотке дроссел  скачком уменьшаетс  до нул . В этот момент производитс  размыкание контактов 3 без электрической дуги. Так как в предлагаемом устройстве отсутствует многовиткова  обмотка, аналогична  известной, котора   вл етс  источником перенапр жени  в последнем, надобность в высокоомных резисторах в устройстве отпадает.

После размыкани  контактов 3 магнитный поток в дросселе затухает, между полюсами ротора 2 и сердечника 1 прекращаютс  силы взаимодействи .

Возврат ротора в исходное состо ние осуществл етс  обратным ходом индукцион- но-динамического привода.

Кроме функции отключени  цепи, предлагаемое техническое решение может выполн ть функцию токоограничивающего элемента в устройствах защиты электротехнических установок от токов короткого замыкани . Дл  этого обмотка 12 (13) дроссел  включаетс  последовательно в защищаемую цепь,

а ключевой элемент схемы управлени  индук- ционно-динамическим приводом предлагаемого устройства должен быть св зан с датчиком тока, установленным в защищаемой цепи. В качестве датчика тока может быть,

, например, реле максимального тока. При возникновении короткого замыкани  в защищаемой цепи датчик тока выдает управл ющий сигнал на ключевой элемент схемы управлени  приводом устройства. Индукцион- но-динамический привод срабатывает, уст5 ройство работает по описанной схеме.

Таким образом, основным преимуществом изобретени   вл етс  отсутствие многовитко- вой обмотки, дополнительных контактов и высокоомных резисторов, что повыщает надежность устройства и снижает расход об моточной меди. А введение индукционно- динамического привода повышает быстродействие и расщирлет его функциональные возможности.

25

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  коммутации цепей переменного и посто нного тока, содержащее дроссель с обмотками на магнитопроводе, силовые контакты и выводы дл  подключени  нагрузки и источника питани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  функциональных возможностей за счет выполнени  нар ду с функцией отключени  функции ограничени  токов короткого замыкани , оно снабжено индукционно-динамическим приводом и электромагнитным экраном, магнитопровод дроссел  выполнен в виде сердечника с полюсами и цилиндрического  внополюсного ротора, установленного концентрически с зазором между полюсами сердечника на вращающемс  валу, механически св занном с индукционно- динамическим приводом, при этом полюса сердечника соединены между собой  рмами, на которых размещены обмотки, которые соединены между собой последовательно-встречно , а между полюсами сердечника и между полюсами ротора установлены электромагнитные экраны.

   Фиг. г