Автоматический выключатель

(9) 5 Н 0 Н 73/38 РЕТЕНИЯ НИЕ ОЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтногоаппаратостроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 1541687, кл. Н 01 Н 73/38, 1988,(57) Изобретение относится к электротехниИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в низковольтных коммутационных аппаратах, вчастности в автоматических выключателях,Целью изобретения является повышение точности работы выключателя,На чертеже показана принципиальнаясхема выключателя в однополюсном исполнении.Автоматический выключатель содержитмеханизм электродинамического разведения подвижных контактов 1 с неподвижными контактами 2, электромагнитныйрасцепитель 3. механизм свободного расцепления 4, рукоятку 5, исполнительный механизм б узла контроля энергии дугиотключения, содержащего блок питания 7.подключенный к независимому источнику,содержащий в свою очередь накопительныйконденсатор 8, подключенный к выходу блока питания, беэындуктивный шунт 9, включенный в рассечку шины соответствующегополюса, делитель напряжения 1 О, перемножитель сигналов 11, интегратор 12, первыйпороговый элемент 13, второй пороговыйэлемент 14 и третий пороговый элемент 15,1656608 А 1 ке и может быть использовано в автоматических выключателях. Цель изобретения - повышение точности работы выключателя, Это обеспечивается тем, что в узел контроля энергии дуги отключения введены перемножитель сигналов и логические и пороговые элементы. Блок питания этого узла подключен к независимому стабильному источнику питания. Последовательно с контактами автоматического выключателя включен безындуктивный шунт, который подключен к первому входу перемножителя сигналов, второй вход которого подключен через делитель напряжения к клеммам контактов, 1 ил,логический элемент ИЛИ-НЕ 1 б. логический элемент И 17, преобразователь 18,электронное реле 19. дистанционный приЪвод 20, воздействующий на рукоятку 5, идугогасительную камеру 21, в которой размещены подвижные контакты 1 и неподвижные контакты 2.Блок питания 7 содержит гальваническиразвязанные между собой цепи:- входную цепь, подключенную к независимому источнику,- выходную цепь с накопительным конденсатором 8, необходимым для обеспечения срабатывания исполнительногомеханизма 6 и питания преобразователя 18,- выходную цепь, подключенную к остальным элементам узла контроля энергиидуги отключения,Делитель напряжения 10, выполненныйна резисторах, предназначен для преобразования высокого напряжения, снимаемогос подвижных и неподвижных контактов, внапряжение, необходимое для входногосигнала перемножителя сигналов 11, В качестве перемножителя сигналов может бытьприменена интегральная микросхема.Пороговые элементы 13, 14 и 15 представляют собой коммутирующие устройства, выполненные по схеме компаратора.Порог срабатывания первого порогового элемента 13 настраивается на величинувходного сигнала, соответствующего энергии дуги при коротком замыкании, происходящем на шинах, расположенных нижевторого (нижнего) выключателя,Порог срабатывания третьего порогового элемента 15 настраивается на величинувходного сигнала, соответствующего энергии дуги при коротком замыкании, происходящем на шинах, расположенных междупервым и вторым (верхним и нижним) выключателями.Так как энергия дуги при коротком замыкании на шинах между первым и вторымвыключателями в 2-3 раза больше, чем вслучае короткого замыкания на шинах нижевторого выключателя, то и порог срабатывания элемента 15 должен быть также в 2-3раза больше порога срабатывания элемента13.Преобразователь 18 представляет собой устройство, обеспечивающее гальваническую развязку входного сигнала иусиление его по мощности, достаточной дляуправления электронным реле 19. В качестве преобразователя 18 может быть применен оптоэлектрон н ый кл юч.Один из входов перемножителя сигналов 11 подключен через делитель напряжения 10 к подвижному контакту 1 инеподвижному контакту 2, а второй входподключен к безындуктивному шунту 9, Выход перемножителя сигналов 11 подключеннепосредственно по входу второго порогового элемента 14 и одновременно подключен через интегратор 12 ко входам первогопорогового элемента 13 и третьего порогового элемента 15, Выходы второо порогового элемента 14 и третьего пороговогоэлемента 15 подключены соответственно кпервому и второму входу логического элемента ИЛИ-НЕ 16, а его выход и выходпервого порогового элемента 13 подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента И 17, а выходпоследнего через преобразователь 18 подключен ко входу электронного реле 19, выход которого подключен к управляющейцепи ис,1 олнительного механизма б черезблок питания 7.Автоматический выключатель работаетследующим образом,Во включенном положении выключателя подвижные и неподвижные контакты 1 и2 замкнуты, конденсатор 8 заряжен до полного напряжения, при этом выходные цепи5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ние,снимаемое с шунта 9, пропорциональное току дуги, в результате на выходе перемножителя сигналов 11 появляется напряжение, пропорциональное мощности, выделяемои в дуге, а на выходе интегратора 12 появляется напряжение, пропорциональное энергии ду.и.Поскольку ток срабатывания электромагнитного расцепления 3 ниже уровня тока, ограниченного дугой, то за время существования дуги происходит срабатывание механизма свободного расцепления 4, но при этом. рукоятка 5 выключателя удерживается дистанционным приводом 20 во включенном состоянии,При коротком замыкании имеют место два случая.1. Короткое замыкание происходит на шинах, расположенных ниже второго выключателя. В этом случае энергия дуги будет 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 выключателями. В результате сначала сработает второй пороговый 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 будет 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 появится логическая "1", а на втором входе логического элемента ИЛИНЕ 16 и первом входе логического элемента И 17 будет логический "0", При этом на выходе логического элемента И 17 будет также сигнал нулевого уровня, в результате электронное реле 19 останется отключенным, а управляющая цепь исполнительного механизма б будет обесточена, Такое состояние будет поддерживаться в момент горения дуги. Как только дуга погаснет, выходной сигнал второго порогового элемента 14 станет блока питания 7 обеспечивают питаниемвсе цепи узла контроля энергии дуги отключения,При коротком замыкании под действием электродинамических сил, а затем после срабатывания электромагнитных расцепителей и под действием механизма подвижные 1 и неподвижные 2 контакты расходятся и в цепь вводится дуга, ограничивающая ток короткого замыкания. При появлении дуги с делителя напряжения 10 на один из входовперемножителя сигналов 11 поступает напряжение, пропорциональное напряжению дуги, а на другой вход поступает напряже1656608 55 равен "0", а на выходе первого порогового элемента 13 останется сигнал прежнии, т.е. "1", так как интегратор 12 удерживает в памяти сигнал предшествующего режима горения дуги.В результате на двух входах логического элемента ИЛИ-НЕ 16 будет "0", а на двух входах логического элемента И 17 и на его выходе установится "1". Полученный сигнал через преобразователь 18 воздействует на вход электронного реле 19, которое сработает и подключит цепь питания исполнительного механизма 6, который в свою очередь сработает, в результате замкнутся подвкные 1 и неподвижные 2 контакты.2 Короткое замыкание происходит на шинах расположенных между вторым и первым выключателями. В этом случае в момент горения 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 "0". При исчезновении дуги на первом входе логиче ского элемента ИЛИ-НЕ 16 установится "0", на его втором входе будет "1", в результате на первом входе логического элемента И 17 будет "0", на втором входе останется "1", а на выходе логического элемента И 17 будет оставаться сигнал нулевого уоовня.В результате электронное реле 19 не включится и исполнительный механизм 6 не сработает. как в момент горения дуги, так и после ее исчезновения,В первом случае будет подана команда на взвод выключателя, это соответствует режиму КЗ, когда выключатель расположен по условиям селективности вне зоны срабатывания, Во втором случае когда на взвод выключателя подаваться не будет, этот случай соответствует режиму КЗ, когда выключатель расположен ближе к источнику энергии, а в токоограничении участвуют как минимум два выключателя,Таким образом, благодаря введению в узел контроля энергии дуги отключения вместо преобразователя Холла, допускающего искажения выходного сигнала, пере- множителя сигналов, а также благодаря введению дополнительных логических и пороговых элементов и подключению блока питания к независимому источнику создает 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ся возможность значительно повысить точность работы выключателя и тем самым расширить область его применения,Формула изобретения Автоматический выключатель, содержащий механизм свободного расцепления, дистанционный привод, расположенные в каждом полюсе токоподвода подвижный контакт и дугогасительную камеру, механизм электродинамического разведения контактов с неподвижным контактом, электромагнитный расцепитель, исполнительный механизм, который установлен с возможностью воздействия на расцепляющий рычаг механизма свободного расцепления в сторону зацепления с отключающей защелкой механизма свободного расцепления, узел контроля энергии дуги отключения, состоящий из блока питания, подключенного к источнику питания, интегратора, порогового элемента, вход которого подключен к выходу интегратора. реле. выходная цепь которого подключена к исполнительному механизму через блок питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности работы, в узе контроля энергии дуги отключения дополнительно введены перемножитель сигналов, делитель напряжения, безындуктивный шунт, преобразователь, логические элементы ИЛИ-НЕ и И. второй и третий пороговые элементы, причем один из входов перемножителя сигналов подключен через делитель напряжения к зажимам контактов. другой вход подключен к безындуктивному шунту, включенному в рассечку токоподвода, выход перемножителя сигналов подключен ко входу интегратора, вход второго порогового элемента подключен к выходу перемножителя сигналов, вход третьего порогового элемента подключен к выходу интегратора, выходы второго и третьего пороговых элементов подключены к соответствующим входам логического элемента ИЛИ-НЕ, а выход первого порогового элемента и выход логического элемента ИЛИ-НЕ подключены к соответствующим входам логического элемента И, выход которого подключен через преобразователь к входу реле, при этом блок питания подключен к независимому источнику,1656608 едактор В. ьдман оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 аказ 2310 ВНИИПИ Госуд Составитель Н,КосточкоТехред М.Моргентал Корректор М,По Тираж 354 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5