SU1656608A1

SU1656608A1 - Circuit breaker

Info

Publication number: SU1656608A1
Application number: SU894655713A
Authority: SU
Inventors: Борис Аркадьевич Смирнов; Валерий Ефимович Райнин; Александр Сергеевич Кобозев; Юрий Андреевич Матвейчук
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1991-06-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в автоматических выключател х. Цель изобретени - повышение точности работы выключател . Это обеспечиваетс тем, что в узел контрол энергии дуги отключени введены перемножитель сигналов и логические и пороговые элементы. Блок питани этого узла подключен к независимому стабильному источнику питани . Последовательно с контактами автоматического выключател включен безындуктивный шунт, который подключен к первому входу перемножител сигналов, второй вход которого подключен через делитель напр жени к клеммам контактов. 1 ил.This invention relates to electrical engineering and can be used in automatic switches. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the switch. This is ensured by the fact that a signal multiplier and logic and threshold elements are introduced into the node for controlling the energy of the arcing arc. The power supply of this node is connected to an independent stable power source. A non-inductive shunt is connected in series with the contacts of the circuit breaker, which is connected to the first input of the signal multiplier, the second input of which is connected via a voltage divider to the terminals of the contacts. 1 il.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в низковольтных коммутационных аппаратах, в частности в автоматических выключател х.The invention relates to electrical engineering and can be used in low-voltage switching devices, in particular in automatic switches.

Целью изобретени вл етс повышение точности работы выключател .The aim of the invention is to improve the accuracy of the switch.

На чертеже показана принципиальна схема выключател в однополюсном исполнении .The drawing shows a circuit diagram of a switch in a single-pole version.

Автоматический выключатель содержит механизм электродинамического разведени подвижных контактов 1 с неподвижными контактами 2, электромагнитный расцепитель 3, механизм свободного расцеплени 4, руко тку 5, исполнительный механизм 6 узла контрол энергии дуги отключени , содержащего блок питани 7, подключенный к независимому источнику, содержащий в свою очередь накопительный конденсатор 8, подключенный к выходу блока питани , безындуктивный шунт 9, включенный в рассечку шины соответствующего полюса, делитель напр жени 10. перемножитель сигналов 11, интегратор 12. первый пороговый элемент 13, второй пороговый элемент 14 и третий пороговый элемент 15,The circuit breaker contains an electrodynamic dilution mechanism for movable contacts 1 with fixed contacts 2, an electromagnetic release 3, a free release mechanism 4, a handle 5, an actuator 6 for the shutdown arc energy control unit containing a power supply 7 connected to an independent source, containing in turn storage capacitor 8, connected to the output of the power supply unit, non-inductive shunt 9, connected to the bus splitting of the corresponding pole, voltage divider 10. multiply eh signals 11, 12. The integrator 13 is a first threshold, a second threshold element 14 and the third threshold element 15,

логический элемент ИЛИ-НЕ 16. логический элемент И 17, преобразователь 18, электронное реле 19. дистанционный привод 20. воздействующий на руко тку 5, и дугогасительную камеру 21, в которой размещены подвижные контакты 1 и неподвижные контакты 2.an OR OR NOT 16 logical element. An AND 17 logical element, a converter 18, an electronic relay 19. a remote drive 20. acting on the handle 5, and an arcing chamber 21 in which the moving contacts 1 and the fixed contacts 2 are placed.

Блок питани 7 содержит гальванически разв занные между собой цепи:The power supply unit 7 contains circuits galvanically interconnected:

-входную цепь, подключенную к независимому источнику,- input circuit connected to an independent source,

-выходную цепь с накопительным конденсатором 8. необходимым дл обеспечени срабатывани исполнительного механизма 6 и питани преобразовател 18.- an output circuit with a storage capacitor 8. necessary to ensure the actuation of the actuator 6 and the power supply to the converter 18.

-выходную цепь, подключенную к остальным элементам узла контрол энергии дуги отключени .- an output circuit connected to the rest of the elements of the arc energy control node of the shutdown.

Делитель напр жени 10. выполненный на резисторах, предназначен дл преобразовани высокого напр жени , снимаемого с подвижных и неподвижных контактов, в напр жение, необходимое дл входного сигнала перемножител сигналов 11. В качестве перемножител сигналов может быть применена интегральна микросхема.The voltage divider 10. made on resistors, is designed to convert the high voltage taken from the moving and fixed contacts into the voltage required for the input signal of the signal multiplier 11. An integrated circuit can be used as a signal multiplier.

ёyo

ОABOUT

ел о с оate about with about

0000

Пороговые элементы 13, 14 и 15 представл ют собой коммутирующие устройства , выполненные по схеме компаратора.The threshold elements 13, 14 and 15 are switching devices made according to the comparator circuit.

Порог срабатывани первого порогового элемента 13 настраиваетс на величину входного сигнала, соответствующего энергии дуги при коротком замыкании, происход щем на шинах, расположенных ниже второго (нижнего) выключател .The trigger threshold of the first threshold element 13 is adjusted to the magnitude of the input signal corresponding to the arc energy during a short circuit occurring on the tires located below the second (lower) switch.

Порог срабатывани третьего порогового элемента 15 настраиваетс на величину входного сигнала, соответствующего энергии дуги при коротком замыкании, происход щем на шинах, расположенных между первым и вторым (верхним и нижним) выключател ми .The trigger threshold of the third threshold element 15 is adjusted to the magnitude of the input signal corresponding to the arc energy during a short circuit occurring on the tires located between the first and second (upper and lower) switches.

Так как энерги дуги при коротком замыкании на шинах между первым и вторым выключател ми в 2-3 раза больше, чем в случае короткого замыкани на шинах ниже второго выключател , то и порог срабатывани элемента 15 должен быть также в 2-3 раза больше порога срабатывани элемента 13Since the arc energy during a short circuit on tires between the first and second switches is 2-3 times greater than in the case of a short circuit on tires below the second switch, the threshold of element 15 should also be 2-3 times greater than the threshold element 13

Преобразователь 18 представл ет собой устройство, обеспечивающее гальвани- ческую разв зку входного сигнала и усиление его по мощности, достаточной дл управлени электронным реле 19. В качестве преобразовател 18 может быть применен оптоэлектронный ключ.Converter 18 is a device that provides galvanic isolation of the input signal and amplifies it with enough power to control electronic relay 19. Optoelectronic switch can be used as converter 18.

Один из входов перемножител сигналов 11 подключен через делитель напр жени 10 к подвижному контакту 1 и неподвижному контакту 2, а второй вход подключен к безындуктивному шунту 9. Выход перемножител сигналов 11 подключен непосредственно по входу второго порогового элемента 14 и одновременно подключен через интегратор 12 ко входам первого порогового элемента 13 и третьего порогового элемента 15. Выходы второго порогового элемента 14 и третьего порогового элемента 15 подключены соответственно к первому и второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ 16, а его выход и выход первого порогового элемента 13 подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И 17, а выход последнего через преобразователь 18 подключен ко входу электронного реле 19, выход которого подключен к управл ющей цепи исполнительного механизма 6 через блок питани 7One of the inputs of the signal multiplier 11 is connected via a voltage divider 10 to the moving contact 1 and the fixed contact 2, and the second input is connected to the inductively-free shunt 9. The output of the signal multiplier 11 is connected directly to the input of the second threshold element 14 and simultaneously connected through the integrator 12 to the inputs the first threshold element 13 and the third threshold element 15. The outputs of the second threshold element 14 and the third threshold element 15 are connected respectively to the first and second inputs of the logic element OR is NOT 16, and its output and output of the first threshold element 13 are connected respectively to the first and second inputs of an AND 17 logic element, and the output of the latter through converter 18 is connected to the input of an electronic relay 19, the output of which is connected to the control circuit of the actuator 6 through power supply 7

Автоматический выключатель работает следующим образом.The circuit breaker operates as follows.

Во включенном положении выключател подвижные и неподвижные контакты 1 и 2 замкнуты, конденсатор 8 зар жен до полного напр жени , при этом выходные цепиIn the on position of the switch, the moving and fixed contacts 1 and 2 are closed, the capacitor 8 is charged to full voltage, while the output circuits

блока питани 7 обеспечивают питанием все цепи узла контрол энергии дуги отключени .The power supply units 7 provide power to all the circuits of the arc energy control node.

При коротком замыкании под действием электродинамических сил. а затем после срабатывани электромагнитных расцепи- телей и под действием механизма подвижные 1 и неподвижные 2 контакты расход тс и в цепь вводитс дуга, ограничивающа токWith a short circuit under the action of electrodynamic forces. and then after the tripping of the electromagnetic trippers and under the action of the mechanism, the moving 1 and fixed 2 contacts are dispersed and an arc is introduced into the circuit limiting the current

0 короткого замыкани . При по влении дуги с делител напр жени 10 на один из входов перемножител сигналов 11 поступает напр жение , пропорциональное напр жению дуги, а на другой вход поступает напр же5 ние,снимаемое с шунга 9. пропорциональное току дуги, в результате на выходе перемножител сигналов 11 по вл етс напр жение , пропорциональное мощности, выдел емой в дуге, а на выходе интегратора0 short circuit When an arc arises from voltage divider 10, one of the inputs of signal multiplier 11 receives a voltage proportional to the arc voltage, and the other input receives a voltage removed from shung 9. proportional to the arc current, as a result of the output of signal multiplier 11 a voltage appears proportional to the power released in the arc, and at the integrator output

0 12 по вл етс напр жение, пропорциональное энергии дуги.0 12 a voltage appears proportional to the arc energy.

Поскольку ток срабатывани электромагнитного расцеплени 3 ниже уровн тока , ограниченного дугой, то за врем Since the tripping current of the electromagnetic tripping 3 is lower than the current level limited by the arc, during

5 существовани дуги происходит срабатывание механизма свободного расцеплени 4, но при этом руко тка 5 выключател удерживаетс дистанционным приводом 20 во включенном состо нии.5 of the existence of an arc, the mechanism of free tripping 4 is triggered, but at the same time the handle 5 of the switch is held by the remote actuator 20 in the on state.

0При коротком замыкании имеют место0When a short circuit occurs

два случа .two cases.

1. Короткое замыкание происходит на шинах, расположенных ниже второго выключател . В этом случае энерги дуги будет1. A short circuit occurs on the tires located below the second switch. In this case, the arc energy will be

5 в 2-3 раза меньше по сравнению с энергией дуги в том случае, если бы короткое замыкание произошло на шинах, расположенных между первым и вторым выключател ми. В результате сначала сработает второй поро0 говый элемент 14, настроенный на начальную мощность дуги, а затем сработает первый пороговый элемент 13, настроенный на меньший уровень энергии дуги, при этом третий пороговый элемент 15 не будет5 is 2-3 times less compared with the arc energy in the event that a short circuit occurs on the tires located between the first and second switches. As a result, the second threshold element 14 is first tuned to the initial arc power, and then the first threshold element 13 is tuned to a lower level of arc energy, while the third threshold element 15 does not

5 срабатывать, так как он настроен на больший уровень энергии дуги. В результате на первом входе логического элемента ИЛИ- НЕ 16 и на втором входе логического элемента И 17 по витс логическа 1, а на5 to trigger, as it is tuned to a higher level of arc energy. As a result, at the first input of the logical element OR- NOT 16 and at the second input of the logical element I 17 there is a logical 1, and

0 втором входе логического элемента ИЛИ- НЕ 16 и первом входе логического элемента И 17 будет логический О. При этом на выходе логического элемента И 17 будет также сигнал нулевого уровн , в результате элект5 ронное реле 19 останетс отключенным, а управл юща цепь исполнительного механизма 6 будет обесточена. Такое состо ние будет поддерживатьс в момент горени дуги . Как только дуга погаснет, выходной сигнал второго порогового элемента 14 станет0 the second input of the logical element ORIENE 16 and the first input of the logical element I 17 will be logical O. At the same time, the output of the logic element AND 17 will also have a zero signal, as a result, the electronic relay 19 will remain off, and the control circuit of the actuator 6 will be de-energized. This state will be maintained at the time of arc burning. As the arc goes out, the output of the second threshold element 14 will become

равен О, а на выходе первого порогового элемента 13 останетс сигнал прежний, т.е. 1, так как интегратор 12 удерживает в пам ти сигнал предшествующего режима горени дуги.equal to O, and the output of the first threshold element 13 will remain the same signal, i.e. 1, since integrator 12 holds in memory the signal of the preceding arc mode.

В результате на двух входах логического элемента ИЛИ-НЕ 16 будет О, а на двух входах логического элемента И 17 и на его выходе установитс 1. Полученный сигнал через преобразователь 18 воздействует на вход электронного реле 19, которое сработает и подключит цепь питани исполнительного механизма 6, который в свою очередь сработает, в результате замкнутс подвижные 1 и неподвижные 2 контакты. As a result, the two inputs of the logic element OR NOT 16 will be O, and the two inputs of the logic element AND 17 and its output will be set to 1. The received signal through the converter 18 acts on the input of the electronic relay 19, which will operate and connect the power supply circuit of the actuator 6 which in turn will work, as a result, moving 1 and fixed 2 contacts are closed.

2. Короткое замыкание происходит на шинах, расположенных между вторым и первым выключател ми. В этом случае в момент горени дуги на двух входах логического элемента ИЛИ-НЕ 16 будет 1, на первом входе логического элемента И 17 будет О, на втором входе логического элемента И 17 будет 1, в результате на выходе логического элемента И 17 будет О. При исчезновении дуги на первом входе логиче ского элемента ИЛИ-НЕ 16 установитс О, на его втором входе будет 1. в результате на первом входе логического элемента И 17 будет О, на втором входе останетс 1. а на выходе логического элемента И 17 будет оставатьс сигнал нулевого уровн .2. A short circuit occurs on the buses located between the second and first switches. In this case, at the moment of arc burning, the two inputs of the logical element OR NOT 16 will be 1, the first input of the logical element And 17 will be O, the second input of the logical element And 17 will be 1, as a result, the output of the logical element And 17 will be O. When the arc disappears, the first input of the logical element OR NOT 16 will be set to O, its second input will be 1. As a result, the first input of the AND 17 will be O, the second input will remain 1. And the output of the logic element 17 will remain zero signal.

В результате электронное реле 19 не включитс и исполнительный механизм 6 не сработает, как в момент горени дуги, так и после ее исчезновени .As a result, the electronic relay 19 does not turn on and the actuator 6 does not operate, both at the time of arc burning and after its disappearance.

В первом случае будет подана команда на взвод выключател , это соответствует режиму КЗ, когда выключатель расположен по услови м селективности вне зоны срабатывани . Во втором случае когда на взвод вы- ключател подаватьс не будет, этот случай соответствует режиму КЗ, когда выключатель расположен ближе к источнику энергии , а в токоограничении участвуют как минимум два выключател .In the first case, a command will be given to re-energize the switch, this corresponds to the short-circuit mode when the switch is located under the conditions of selectivity outside the zone of operation. In the second case, when the switch is not supplied to the circuit, this case corresponds to the short-circuit mode, when the switch is located closer to the power source, and at least two switches are involved in the current limiting.

Таким образом, благодар введению в узел контрол энергии дуги отключени вместо преобразовател Холла, допускающего искажени выходного сигнала, перемножител сигналов, а также благодар введению дополнительных логических и пороговых элементов и подключению блока питани к независимому источнику создаетс возможность значительно повысить точность работы выключател и тем самым расширить область его применени .Thus, by introducing a shutdown arc energy into the control unit instead of a Hall converter that permits distortion of the output signal, a signal multiplier, and also by introducing additional logic and threshold elements and connecting the power supply unit to an independent source, it is possible to significantly improve the accuracy of the switch and thereby expand its scope.

Claims

Invention Formula

A circuit breaker containing a free trip mechanism, a remote drive located in each pole of the electrical power supply a moving contact and an arcing chamber, a mechanism for electrodynamic contact release with a fixed contact, an electromagnetic release device, an actuator that is installed with the possibility of acting on the release lever of the free release mechanism to the side an engagement with the release latch of the free-release mechanism, the node for controlling the arc arc energy, consisting of a power supply unit connected to a power source, an integrator, a threshold element whose input is connected to an integrator output, a relay whose output circuit is connected to an actuator via a power supply unit, characterized in that, in order to improve the accuracy of operation, arc power, additionally introduced signal multiplier, voltage divider, inductive shunt, converter, logical elements OR-NOT and I. second and third threshold elements, one of the inputs of the multiplier with A voltage divider is connected to the terminals of the contacts, another input is connected to a non-inductive shunt connected to the current lead dissection, the signal multiplier output is connected to the integrator input, the second threshold element input is connected to the signal multiplier output, the third threshold element input is connected to the integrator output, the outputs the second and third threshold elements are connected to the corresponding inputs of the logical element OR NOT. and the output of the first threshold element and the output of the OR-NOT logic element are connected to the corresponding inputs of the logic element A, the output of which is connected via a converter to the input of the relay, while the power supply unit is connected to an independent source.

Ji

-one