SU748547A1 - Устройство дл коммутации электрических цепей посто нного тока - Google Patents

Description

ройства оказываетс  технически нецелесообразным . Это объ сн етс  тем, что дл  таких цепей диод схемы в дейстЬительности вырождаетс  в р д параллельных цепочек с большим количеством диодов в каждой из них, что в целом приводит к большим габаритам, значительной стоимости устройства и большим потер м энергии в нем от рабочего тока. Кроме того, при таком исполнении устройство тер ет двустороннюю проводимость устройства.

Цель изобретени  - создание устройства дл  коммутации сильноточных цепей посто нного тока высокого напр жени , обладающего малыми габаритами, умеренной стоимостью, имеющего все достоинства контактного аппарата, а именно обладающего двусторонней проводимостью и незначительными потер ми энергии от рабочего тока, но не требующего мощной дугогасительной камеры дл  гашени  дуги.

Указанна  цель достигаетс  тем, что силовые контакты устройства снабжены камерой с двум  направл ющими рогами дл  движени  дуги и двум  дополнительными рогами в центральной части камеры, причем между направл ющими рогами включена коммутирующа  цепочка, состо ща  из управл емого вентил , емкости и индуктивности , а между дополнительными рогами согласно с направлением тока цепи включен диод. Благодар  этому при нормальном рабочем режиме диод оказываетс  исключенным из схемы устройства и. оно работает как обычный выключатель, име  малые потери энергии и облада  двусторонней проводимостью . При отключении же тока между контактами устройства кратковременно возникает коротка  дуга, котора  вход  в камеру , вводит в цепь тока диод и далее, после включени  коммутирующей цепочки, гаснет. Благодар  короткому времени протекани  тока через диод может быть использов на его перегрузочна  способность (по величине тока в 20-30 превосход ща  номинальный ток), поэтому количество параллельных цепочек реальных диодов устройства существенно сокращаетс , устройство получаетс  малых габаритов и небольщой стоимости.

Возможны варианты устройства с упрощенными камерами, имеющими один дополнительный рог в центральной части камеры. В этом случае дирд включаетс  между дополнительным рогом и одним из направл ющих рогов.,

На фиг. 1 показана принципиальна  схема устройства; на фиг. 2 а и 26 - кривые токов и кривые напр жений при работе устройства соответственно; на фиг. 3 - пример исполнени  схемы устройства; на фиг. 4 а и 46 - два варианта камер устройства.

Устройство состоит из небольшой дугогасительной камеры I, у нижнего кра  которой размещены неподвижный 2 и подвижный

3 силовые контакты, соединенные с направл ющими рогами 4 и 5 Д.ПЯ движени  дуги. В центральной части камеры смонтированы дополнительные рога 6 и 7, между которыми включен диод 8. К направл ющим рогам присоединена коммутирующа  цепочка, состо ща  из последовательно включенных управл ющего вентил  9, емкости 10 и индуктивности II.

Как и в обычном выключателе контакты 2 и 3 служат дл  возбуждени  дуги, направл ющие рога 4 и 5 - дл  направлени  движени  дуги вверх по камере, дополнительные рога 6 и 7 - дл  перехвата дуги и введени  диода в цепь тока. По этой причине рассто ние между дополнительными рогами выбрдно таким, чтобы падение напр жени  на длине дуги, равной этому расcтo F ию , было больше падени  напр жени  на диоде в провод щем направлении. Коммутирующа  цепочка (9, 10 и II) служит дл  гашени  дуги и тока цепи после введени  диода в цепь тока.

Устройство работает следующим образом.

В момент размыкани , силовых контактов между ними возникает дуга (на фиг. 1 показана пунктиром), котора  под действием поперечного магнитного пол , создаваемого одним из известных способов, поднимаетс:  вверх, занима  последовательно положени  I, II и III. При переходе дуги из положени  II в положение П1 часть дуги на участке а-б отмирает, поскольку падение напр жени  на участке дуги такой длины больше, чем падение напр жени  на диоде 8, в зоне а-б камеры восстанавливаетс  электрическа  прочность, и ток цепи протекает только через диод. В момент, когда дуга занимает положение 1П, открываетс  управл емый вентиль 9, происходит разр д емкости 10, тем или иным способом предварительно зар женной до высокого напр жени  с пол рностью, указанной на фиг. I (без скобок). Ток разр да проходит по участкам дуги III и черей диоД в направлении, обратном направлению отключаемого тока, так что суммарный ток через камеру становитс  равным нулю. В св зи с этим начинает интенсивно развиватьс  процесс деионизации остатков плаз,мы на месте участков И и вбсстановление электрической прочности межконтактного промежутка и камеры в целом. Начина  с этого момента контакты устройства обесточены. Однако отключение тока в цепи еще не произошло. Он продолжает протекать по коммутирующей цепи, сначала разр жа  до нул , а потом перезар жа  конденсатор (пол рность в скобках ), и в конце концов под действием напр жени  на емкости убывает до нул .

На фиг. 2 а показаны кривые тока в цепи и через диод (заштриховано), на фиг. 26 - кривые напр жени  на контактах устройства .

В указанные на фиг. 2 моменты времени троисходит:

ti -размыкание контактов, луга занимает положение I;

tj -дуга занимает положение 1, часть дуги на участке а-б отмирает, ток начинает проходить через диод;

t, -дуга занимает положение И, открываетс  коммутирующий вентиль 9;

t - ток в цепи диода спадает до нул ; tj -ток в отключаемой цепи достигает максимума, напр жение в межконтактном промежутке мен ет знак;

tj -ток в отключаемой цепи спадает, до нул , на перезар женной емкости максимум напр жени , закрываетс  коммутирующий вентиль 9.

Пример исполнени устройства (фиг. v3) отличаетс  от принципиальной схемы (фиг. 1J наличием трансформатора 12 в цепи диода, вторична  обмотка которого подключена к формирователю 13 управл ющих импульсов с задержкой времени, выход которого, в свою очередь, подключен к управл ющему электроду и катоду коммутирующего управл емого вентил , варистора 14, подключенного параллельно коммутирующей цепочке, и дополнительных контактов 15 в цепи коммутирующей цепочки.

Трансформатор 12 и формирователь 13 с задержкой времени предназначены дл  автоматического открывани  коммутирующего вентил  9, варистор 14 поставлен дл  уменьшени  величины потребной емкости 10 и ограничени  перенапр жений между контактами 2 и 3 в процессе отключени , дополнительные контакты 15 нужны дл  полного отсоединени  источника питани  и конденсатора , коммутирующей цепочки 10 от отключенной части цепи.

Устройство (фиг. 3) работает следующим образом.

После размыкани  силовых контактов, по влени  дуги и перехода ее из положени  I в положение П через диод 8 и трансформатор 12 начинает протекать ток, поэтому на вторичной обмотке трансформатора по вл етс  напр жение, которым через формирователь 13 с задержкой времени, достаточной дл  передачи тока с участка а-б дуги в цепь диода и полной деионизйции промежутка а-б, открываетс  управл емый вентиль 9. Происходит разр д предварительно зар женной емкости 10 через участки дуги, занимаемой к .этому времени положение Я1, трансформатор и диод в на.правлении обратном направлению отключаемого тока. Когда суммарный ток через диод становитс  равным нулю, начинает интенсивно развиватьс  -процесс деионизации остатков плазмы на месте участков 1.1 и восстановление электрической прочности межконтактного промежутка и камеры в целом, поэтому по вление в дальнейшем при t t , напр жени  на контактах устройства Fie приводит к повторному зажиганию дуги. Таким образом, начина  с момента t t 4 контакты устройства обесточены Однако в отключаемой цепи еще протекает ток, замыкающийс  через коммутирующую щепочку. Вынуждаемый индуктивностью цепи этот ток перезар жает

емкость 10, напр жение на ней растет и при достижении напр жени  открыти  варистора И последний переключает ток цепи на себ . Управл емый вентиль 9 закрываетс . По мере рассе ни  энергии цепи в варисторе ток цепи уменьщаетс  и, наконец,

становитс  равным нулю. В заключение дополнителы1ые контакты 15, сблокированные с контактом 3 и имеющие по отношению к нему выдержку времени на срабатывание, отключают источник питани  и конденсатор коммутирующей цепочки от отключенной части цепи.

На фиг. 4 показаны варианты упрощенных камер устройства, в которых в средней части камеры размещен лишь один дополнительный рог, а диод включен между дополнительным рогом и одним из направл ющих рогов. На фиг. 4 а диод 8 включен между дополнительным рогом б и направл ющим рогом 5, соединенным с отрицательным полюсом источника напр жени . На фиг. 4 б диод 8 включен между дополнительным рогом 6 и направл ющим рогом 4, соединенным с положительным полюсом источника напр жени .

Работа устройства с такими упрощенными камерами принципиально-не отличаетс  от работы устройства по фиг. I, однако наличие гальванической св зи диода с источником напр жени  делает такие упрощенные камеры менее, предпочтительными чем показанные на фиг. 1.

Claims (3)

1. Устройство дл  коммутации электрических цепей посто нного тока, преимущественно сильноточных цепей высокого напр жени , содержащее силовые контакты, коммутирующую цепь из последовательно соединенных емкости, индуктивности и управл емого вентил  с формирователем управл ющих импульсов, а также диод в цепи гашени  тока, отличающеес  тем, что, с целью сокращени  габаритов устройства, его стоимости и потерь энергии в нем, силовые контакты снабжены камерой, оборудованной направл юнхими рогами дл  движени  дуги, и двум  дополнительными рогами в центральной части камеры, упом нутый диод присоединен к дополнительным рогам, а рассто ние между дополнительными рогами выбрано таким, чтобы падение напр жени  на длине дуги, рав.ной этому рассто нию было больше падени  напр жени  на диоде в провод щем направлении.

2.Устройство по п. I, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  процесса управлени  устройством, последовательно с диодом включен дополнительно введенный насыщающийс  трансформатор, вторична  обмотка которого присоединена ко входу формировател  управл ющих импульсов управл емого вентил .

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что, с целью упрощени  конструкции, оно снабжено камерой с одним дополнительным рогом, который размещен в центральной части камеры, между которым и одним из направл ющих рогов включен указанный диод.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Голубев А. И. Быстродействующие автоматические выключатели. «Энерги , 1964.

2.Авторское свидетельство СССР № 384866, кл. Н 01 Н 33/59, 1968.

-+-J2

)

tf 3 Ц i is

V . .-,,. .Ji.

748547