SU1712978A1

SU1712978A1 - Гибридный автоматический выключатель

Info

Publication number: SU1712978A1
Application number: SU894688103A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Викторович Могилевский
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1992-02-15

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике, а именно к низковольтным электрическим аппаратам защиты, в частности к автоматическим выключател м гибридного исполнени . Цель изобретени - повышениенадежности систем электроснабжени посредством повышени токоограничиваю- щей способности выключател . Гибридный автоматический выключатель содержит главные контакты 1, быстродействующий привод 2, силовую схему из тиристоров 3, 4, 5 и 6 и схему управлени . За счет того, что вместо одного тиристора применено по меньшей мере два тиристора, включенных параллельно между собой и расположенных симметрично относительно главных контактов, достигаетс уменьшение времени перехода тока из цепи главных контактов в цепь тиристоров и, как следствие, повышение то- коограничивающей способности выключателей при отключении токов короткого замыкани . Количество тиристоров определ етс параметрами выключател и цепи короткого замыкани . 5 ил.СОс

Description

Изобретение относитс к низковольтным электрическим аппаратам защиты, в частности к автоматическ-им выключател м гибридного исполнени .

Известны гибридные автоматические выключатели, содержащие главные контакты , быстродействующий привод главных контактов, тиристоры, включенные параллельно главным контактам,.блок его принудительной коммутации и блок управлени .

Токоограничивающа способности таких выключателей, а также их габариты, масса и стоимость в значитёльной степени определ ютс временем полного .перехода тока из цепи главных контактов при их размыкании приводом в цепи тиристоров. Это обусловлено тем, что при росте тока короткого замыкани значение тока в сети (JKO), при котором ток в главных контактах становитс равным нулю и после чего включаетс блок принудительной коммутации, определ етс скоростью роста тока короткого замыкани и временем полного перехода тока из цепи главных контактов в цепи тиристоров .

Значение тока 1ко определ ет в основном токосзграничивающую.способность выключател . Оно также определ ет номинальный ток тиристора и емкость, а следовательно, габариты, массу и стоимость конденсаторов в узле принудительной коммутации .

Данное врем определ етс напр жением короткой дуги в главных контактах и активным сопротивлением и индуктивностью контура: главные контакты - тиристор. Поэтому в конструкции гибридных выключателей стрем тс уменьшить данный контур

до минимума. Однако возможность уменьшени индуктивности таким образом ограничена конструктивными ограничени ми, электрической прочностью изол ции и т.д.. что не позвол ет повысить более существенно токоограничивающую способность выключателей. -

Целью изобретени вл етс повышение надежности систем электроснабжени посредством повышени токоограничивающей способности выключател .

Поставленна цель достигаетс в гибридном автоматическом выключателе, содержащем главные контакты, быстродействующий привод, силовую схему из тиристоров, включенных параллельно главным контактам, блок ускорени перевода тока из главных контактов в силовую схему и схему управлени , тем, что по меньшей мере два тиристора включены параллельно между собой и расположены симметрично относительных главных контактов.

Именно за счет того, что вместо одного тиристора применено по меньшей мере два тиристора, включенных параллельно между собой и расположенных симметрично относительно главных контактов, достигаетс уменьшение времени перехода тока из цепи главных контактов в. цепь тиристоров, повышение токоограничивающей способности выключателей, и, следовательно, повышение надежности систем электроснабжени .

На фиг. 1 и 2 показаны две проекции расположени основных блоков гибридного автоматического выключател (без деталей их механического соединени ); на фиг. 3 и 4 - направлени магнитных потоков и ЭДС контуров; на фиг. 5- временные диаграммы.

Гибридный автоматический выключатель содержит главные контакты 1 (в частном случае - мостиковые), быстродействующий привод 2 главных контактов 1, тиристоры 3, 4, 5, 6, блок 7 принудительной коммутации тиристоров,датчик 8 токовой защиты и блок управлени 9.

Тиристоры 3, 4, 5 и 6 включены параллельно главным контактам 1 и расположены вокруг них симметрично. На фиг, 1 и 2 показан частный вариант с четырьм тиристорами 3, 4, 5. .6. Параллельно указанным тиристорам включен блок принудительной коммутации тиристоров, состо щий из конденсаторов , диодов и тиристоров. Возможно применение индивидуальных дл каждого тиристора 3, 4, 5, 6 блоков 7 принудительной коммутации. На выводной шине расположен датчик 8. Св зи управлени между приводом 2. тиристорами 3, 4, 5 и 6, блоком 7 принудительной коммутации и

датчиком 8 могут быть осуществлены через блок управлени 9.

.Выключатель работает следующим образом .

В номинальном включенном состо нии

главные контакты 1 замкнуты и через них прбходит номинальный ток. Тиристоры 3. 4. 5 и 6 заперты. Блок 7 принудительной коммутации тиристоров не включен. Датчик 8

0 не выдает сигнал в блок управлени 9, поскольку его уставка срабатывани больше номинального тока. Привод 2 не включен.

При возникновении в защищаемой сети короткого замыкани в момент времени ty

5 {фиг. 5), когда ток i достигнет значени уставки датчика 8, с его выхода через блок управлени 9 подаютс сигналы на срабатывание привода 2 и включение тиристоров 3, 4, 5, б. На размыкаемых главных контактах

0 1 в момент времени tn возникают электрические дуги с общим напр жением Уд. Под .действием его ток из цепи главных контактов 1 переходит в тиристоры 3, 4, 5 и 6, поскольку Уд больше пр мого падени напр жени UT на каждом тиристоре. Скорость перехода тока зависит от индуктивности и взаимоиндуктивности контуров токов. На фиг, 5 показан уменьшающийс , ток ik в цепи главных контактов и увеличивающийс об0 щйй ток сети i (поскольку Уд значительно меньше напр жени генератора UH).

На фиг. 3 показаны направлени магнитных потоков, проход щих через контур: главные контакты 1 - тиристор 3, а на фиг. 4

5 - направлени ЭДС, создаваемых магнитными потоками, где Фк - магнитный поток от тока в цепи главных контактов 1 между местами присоединени тиристоров; Фз, Ф4, Фб и Фб - магнитные потоки, соответственно, от тиристоров 3, -4, 5, 6; Фо - магнитный поток от подвод щих шин с общим током i(;eo,ek,eз,e4,e5иe6нaпpaвлeни ЭДС от указанных выше магнитных потоков при росте токов io, 1з, 14, is и 1б и уменьшении тока

5 ik в главных контактах 1.

Как видно из фиг. 4, токи в тиристорах 4, 5 и б создают ЭДС, ускор ющие переход тока Ik в тиристоры, что необходимо дл уменьшени времени полного перехода тока и, соответственно, дл повышени токоограничивающей способности гибридного выключател .

При этомтакже достигаетс уменьшение емкосчи конденсаторов в блоке принудительной коммутации за счет уменьшени тока IKO. (Аналогичный положительный эффект достигаетс при любом числе тиристоров ).

Claims

Выбор числа параллельно соединенных . тиристоров опредеп етс шкалой номинальных токов тиристоров, параметрами тока короткого замыкани и конструктивными ограничени ми. Вышеуказанное обосновываетс математическим анализом переходного процесса перехода toKa, Если ввести обозначени ao eo/io ,.ak ek/ik и т.д., где о , ik и т.д. скорости изменени токов, а ао, ak и т.д. посто нные величины, определ емые конструкцией , и дл упрощени анализа не учитывать активные сопротивлени игепей, то скорость уменьшени тока может быть определена по следующей формуле, получаемой из совместного решени уравнений дл контуров каждого тиристора: где п - число тиристоров. Из формулы видно, что введение дополнительных параллельных тиристоров увеличивает числитель и уменьшает знаменатель, что отражает вли ние дополнительных ЭДС. При одном тиристоре . +ао 1о-аз1о ak+аз т.е. скорость перехода тока ik меньше. После полного перехода тока из цепи главных контактов в цепи тиристоров в момент времени tk. определ емой временем деионизации tn воздушного зазора и восстановлени электрической прочности, схема управлени в момент времени tnk включает блок принудительной коммутации , благодар чему происходит запирание тиристоров в течение времени Тзап.. нарастание напр жени на конденсаторах блока Uc и при (без учета активного сопротивлени сети) ограничение тока короткого замыкани до уровн iorp и затем уменьшение тока i до нул при Хотк. т.е. гюлное отключение тока. Дл качественного сравнени на фиг. 5 показана пунктиром диаграмма отключени и параметры с индексом () при одном тиристоре , включенном параллельно контактам. Предлагаема конструкци гибридного автоматического выключател может быть применена дл коммутации посто нного и переменного тока путем использовани соотве ствующих известных схем принудительной коммутации. Таким образом, по сравнению с прототипом , предлагаемый выключатель обладает повышенным токоограничением при отключении токов короткого замыкани . Формула изобретени Гибридный автоматический вык/4ючатель , содержащий главные контакты, быстродействующий привод, силовую схему из тиристоров, включенных параплельнр главным контактам, блок ускорени перевода тока из главных контактов в силовую схему и схему управлени , отличающийс тем. что, с целью повышени токоограничивающей способности выключател , по меньшей мере два тиристора силовой схемы включены параллельно между собой и расположены симметрично относительно главных контактов.

7/

I

(риг.1

{pus.2