Выключатель постоянного тока

,80111 0 Н 01 Н 33/6 РЕТЕНИ ПИСА ВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСН дуго тель чен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР Г 1 О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Севастопольский приборостроительный институт(56) 1. Авторское свидетельство СССРЯф 654972, кл . Н 01 Н 33/66, 1977.2. Патент фРГ Ф 2023872,кл, 2 1 С 35/09, 1970,(54)(57) 1, ВЫКЛ 10 ЧАТВЛЬ ПОСТОЯННОГОТОКА, содержащий вакуумную дугогасительную камеру, шунтированную гасящим контуром, составленным извспомогательного ключевого элемента, предварительно заряженногокоммутирующего конденсатора, катушкииндукционно-динамического приводаразмыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры, нелинейныйрезистор, вспомогательный коммутационный аппарат и диодную блокировкуо т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей за счет отключения прямых и обратных токов и повышениябезопасности обслуживания, катушкаиндукционно-динамического приводаразмыкания контактов вакуумной асительной камеры и предварио заряженный конденсатор вклюпоследовательно в диагональ дотельно введенного моста,состоящего из четырех ключевых эле- ментов в виде тиристоров, шунтирующих контакты вакуумной дугогасительной камеры, которые через блокирующие диоды и гасящий резистор подключены к минусу источника питания, причем к диагонали моста со стороны минуса предварительно заряженного коммутирующего конденсатора и катодов присоединенных к нему тиристоров подключена последовательная цепочка, состоящая из отключающей катушки дополнительно введенного вспомогатель-. ного выключателя и его силового контакта, а также токоограничиваюшего резистора, подключенного другим концом к минусу источника питания .2. Выключатель по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что вспомогательный выключатель выполнен трехполюсным, а два других его контакта включены в силовую цепь последовательно через контакты вакуумной дугогасительной камеры.3. Выключатель по пп. 1 и 2, .отличающийся тем, что га. сящий резистор выполнен нелинейным.40 Изобретение относится к электротехнике, а точнее к коммутационным аппаратам постоянного тока с вакуумными дугогасительными камерами.Известен выключатель, который содержит основную вакуумную дугогасительную камеру, вспомогательный ключевой, элемент в виде дополнительной вакуумной цугогасительной камеры или тиристора а также предваритель но заряженный коммутирующий конденсатор,включенный последовательно с ключевым элементом и катушкой индукционно-динамического привода размыкания контактов ооновной ваку умной камеры 11.Дуга отключения в основной вакуумной дугогасительной камере такого выключателя гасится только при протекании тока одного направления через 20 ее контакты и при наличии встречного разряда коммутирующего конденсатора току отключения. Ограничение тока происходит после перезаряда коммутирующего конденсатора, а отключение 25 заканчивается после перехода в конденсатор практически всей энергии магнитного поля, запасенной в контуре коммутации, что приводит к значительным перенапряжениям. 30Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является выключатель постоянного тока, содержащий вакуумную дугогасительную камеру, шунтиро ванную гасящим контуром, составленным из вспомогательного ключевого элемента, предварительно заряженного коммутирующего конденсатора, катушки индукционно-динамического привода размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры, нелинейный резистор, вспомогательный коммутационнь:й аппарат и диодную блокировку 2.45Недостатками этого устройства являются его функциональная ограниченность из-за невозможности отключения обратных токов в силовой цепи через контакты вакуумной дуго" гасительной камеры, низкий уровень безопасности при обслуживании и невозможность использования его в системах защитного отключения в результате отсутствия реального разрыва цепи, что требуется по условиям техники безопасности.Цель изобретения " расширение функциональных возможностей за счет отключения прямых и обратных токов и повышение безопасности обслуживания.Поставленная цель достигается тем, что в выключателе постоянного тока, содержащем вакуумную дугогасительную камеру, шунтированную гасящим контуром, составленным из вспомогательного ключевого элемента, предварительно заряженного коммутирующего конденсатора, катушки индукционно-динамического привода размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры, нелинейный резистор, вспомогательный коммутационный аппарат и диодную блокировку, катушка индукционно-динамического привода размыкания контактов вакуумной дугогасительной камеры и предварич льно заряженный конденсатор включены последовательно в диагональ дополнительно введенного моста, состоящего из четырех ключевых элементов в виде тиристоров, шунтирующих контакты вакуумной дугогасительной камеры, которые через блокирующие диоды и гасящий резистор подключены к минусу источника питания, причем к диагонали моста со стороны минуса предварительно заряженного коммутирующего конденсатора и катодов присоединенных к нему тиристоров подключена последовательная цепочка, состоящая из отключающей катушки дополнительно введенного вспомогательного выключателя и его силового контакта, а также токоограничивающего резистора, под- ключенного другим концом к минусу источника питания.Вспомогательный выключатель выполнен трехполюсным, а два других его контакта включены в силовую цепь последовательно через контакты вакуумной дугогасительной камеры.Гасящий резистор выполнен нелинейным.На чертеже изображена принципиальная схема выключателя.Выключатель содержит вакуумную дугогасительную камеру 1, к которой со стороны анода и катода подключены последовательно контакты 2 и 3 двух полюсов трехполюсного вспомогательного воздушного коммутационного аппа рата, между которыми параллельно контактам вакуумной дугогасительной камеры 1 подключен мосФ, составленный из четырех ключевых элементов в виде тиристоров 4-5 и 6-7 соответ3 1ственно в каждом плече моста. Вдиагональ моста включены последовательно катушка 8 индукционно-динамического прИвода, предназначеннаядля размыкания контактов вакуумнойдугогасительной камеры 1, и предварительно заряженный коммутирующийконденсатор 9. К диагонапи моста состороны минуса гасящего конденсатора9 присоединена последовательная цепочка, состоящая из отключающей катушки 10 трехполюсного вспомогательного возпушного выключателя и еготретьего полюса 11, один из контактов которого присоединен к минусуисточника питания. В схеме выключателя используется гасящий резистор,состоящий из двух частей, причемчасть 12 присоединена к минусу источника, а часть 12 - к анодам1блокирующих диодов 13 и 14, каждыйиз которых подключен катодом к соответствующему контакту вакуумной дугогасительной камеры 1 в точках присоединения тиристоров 4-5 и 7"6 соответственно,Выключатель работает следующимобразом,Во включенном положении кон-актоввакуумной дугогасительной камеры 1и контактов 2 и 3 вспомогательноготрехполюсного воздушного выключателя ток через них может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях. В обоих случаях при поступлении команды на отключение от схемы управления выключаются попарно тиристоры 5 и 7 при прямом токе или тиристоры 4 и 6 при обратном токе, при этом предварительно заряженный коммутирующий конденсатор 9 разряжается в контуре через контакты вакуумной дугогасительной камеры 1 и катушку 8 индукционно-динамического привода их размыкания. В переходном режиме отключения ток перетекает из контактов вакуумной камеры 1 в коммутирующий конденсатор 9, который при этом перезаряжается и отключает цепь нагрузки от источника. Для облегчения процесса отключения ток в цепи источника кратковременно переключается на нелинейный токоограничивающий резистор 12, который при протекании тока увеличивает свое активное сопротивление и тем самым облегчает процесс размыкания цепи, шунтирующей источник на время отключения. При этом ток, ограниченный111211 4 1 О 5 15 20 25 30 35 40 45 50 55 частью нелинейного резистора 12, протекает через контакты 2 и 11 с. могательного трехполюсного воздушного коммутационного аппарата, третий полюс 3 которого размыкается также одновременно с контактами двух других полюсов и осуществляет при этом, совместно с гасящим резистором, гашение магнитной энергии, запасенной в отключаемой цепи, Нелинейная зависимость активного сопротивления части 12 нелинейного резистора от времени протекания и величины отключаемого тока в цепи облегчает процесс коммутации благодаря плавности его возрастания. При отключении прямого и обратного токов размыкание контактов 2,3 и 11 вспомогательного коммутационного аппарата происходит после перетекания тока на отключающую катушку 109 которая вызывает срабатывание привода размыкания этого аппарата с некоторым запаздыванием относительно момента размыкгния контактов вакуумной дугогасительной камеры 1. Процесс отключения заканчивается гашением дуги вспомогательного трех- полюсного воздушного коммутационного аппарата благодаря протеканию тока через часть нелинейного резистора. Отключение обратного тока осуществляется так же, при этом контакт 2 становится гасящим, а контакт 3 - разрывным.Выключатель не поляризован и обеспечивает быстродействующее отключение как прямых, так и обратных токов тяговой нагрузки и при коротких замыканиях в схемах электроснабжения контактных сетей с двусторонним питанием при напряжениях 275, 600 и 850 В. Выключатель может быть использован для защиты полупроводниковых преобразователей, а также для секционирования контактных сетей. Установка таких выключателей на подвижном составе обеспечивает возможность коммутировать цепь в режимах рекуперации. Высокая коммутационная способность и быстродействие выключателя обеспечиваются наличием шунтирующего контура с бездуговой коммутацией контактов вакуумной дугогасительной камеры, а также наличием токоограничивающеи и гасящей частей нелинейного резистора, который обеспечивает значительное увеличение активного со1111 г 11 отключения которого соответствует установке срабатывания защиты.Выключатель обеспечивает реальный "видимый" разрыв цепи тока и пол костью отвечает требованиям техникибезопасности при эксплуатации и ремонте в подземных условиях.1 Составитель Ю. ТоршиТехред Т.Фанта едактор Л. Алексеенк Корректор О, Лугов акаэ б 3 Тираж 682 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, ЖФилиал ППП "Патент", г ул, Проектная,4 Ужгород противления при кратковременном протекании тока в момент шунтированияисточника и отключаемой цепи. Надежность отключения тока комбинированнойсистемой коммутации обеспечиваетсяналичием вспомогательного трехполюсного воздушного выключателя,ток