Гибридный автоматический выключатель

(5)5 Н ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТО У СВ ЕЛЬСТВ ледовательй и техноло- овольтного е электричежения. - М.: ЕСКИЙ ВЬ ектротехниектрическим к автоматиго исполне- овышение ается и после чего вклю й коммутации, о оста тока коротко полного переход тактов в цепи ти вится равным нулю блок принудительн ляется скоростью мыкания и времене из цепи главных ко его з а то основть выеляет сть, амость й компряж ктах тивн исто р. люча- онтур ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Могилевский Г.В. Гибридньские аппараты низкого напряЭнергоатомиздат, 1986, с, 120,(54) ГИБРИДНЫЙ АВТОМАТИЧКЛ ЮЧАТЕЛ Ь(57) Изобретение относится. к элке, а именно к низковольтным элаппаратам защиты, в частностическим выключателям гибриднония, Цель изобретения - и Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам защиты, в частности к автоматическим выключателямгибридного исполнения,Известны гибридные автоматическиевыключатели, содержащие главные контакты, быстродействующий прйвод главныхконтактов, тиристоры, включенные параллельно главным контактамблок его принудительной коммутации и блок управления.Токоограничивающая способность таких выключателей, а также их габариты, масса и стоимость в значительной степениопределяются временем полного переходатока из цепи главных контактов при их раз- .мыкании приводом в цепи гиристоров. Этообусловлено тем, что при росте тока короткого замыкания значение тока в сети (1),прикотором ток в главных контактах стано-,надежности систем электроснабжения посредством повышения токоограничивающей способности выключателя. Гибридный автоматический выключатель содержит главные контакты 1, быстродействующий привод 2, силовую схему из тиристоров 3, 4, 5 и 6 и схему управления, За счет того, что вместо одного тиристора применено по меньшей мере два тиристора. включенных параллельно между собой и расположенных симметрично относительно главных контактов, достигается уменьшение времени перехода тока из цепи главных контактов в цепь тиристоров и, как следствие, повышение токоограничивающей способности выключателей при отключении токов короткого замыкания, Количество тиристоров определяется параметрами выключателя и цепи короткого замыкания. 5 ил. ров,Значение токако определяет в ном токобграничивающую способнос ключателя, Оно также опред номинальный ток тиристора и емко следовательно, габариты, массу и стои конденсаторов в узле принудительно мутации,Данное время определяется на нием короткой дуги в главных конта активным сопротивлением и индук стью контура: главные контакты - тир Поэтому в конструкции гибридных вы к телей стремятся уменьшить данный к5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ров). до минимума. Однако возможность уменьшения индуктивности таким образом ограничена конструктивными ограничениями, электрической прочностью изоляции и т,д., что не позволяет повысить более существенно токоограничивающую способность вы кл юцателей.Целью изобретения является повышение надежности систем электроснабжения посредством повышения токоограничивающей способности выключателя;Поставленная цель достигается в гибридном автоматическом выключателе, содержащем главные контакты, быстродействующий привод, силовую схему из тиристоров, включенных параллельно главным контактам, блок ускорения перевода тока из главных контактов в силовую схему и схему управления, 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 симметрична относительно главных контактов, достигается уменьшение времени перехода тока из цепи главных контактов в, цепь тиристоров, повышение токоограничивающей способности выключателей, и, следовательно, повышение надежности систем электроснабжения.На фиг. 1 и 2 показаны две проекции расположения основных блоковгибридного автоматического выключателя (без деталей их механического соединения); на фиг. 3 и 4 - направления 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, датцик 8 токовой защиты и блок управления 9,Тиристоры 3, 4, 5 и 6 включены параллельно главным контактам 1 и расположены вокруг них симметрицно. На фиг. 1 и 2 показан частный вариант с цетырьмя тиристорами 3, 4, 56. Параллельно указанным тиристорам включен блок 7 принудительной коммутации тиристоров, состоящий из конденсаторов, диодов и тиристоров, Возможно применение индивидуальных для каждого тиристора 3, 4, 5, 6 блоков 7 принудительной коммутации. На выводной шине расположен датчик 8, Связи управления между приводом 2, тиристорами 3, 4,5 и 6, блоком 7 принудительной коммутации и датчиком 8 могут быть осуществлены через блок управления 9..Выключатель работает следующим образом,В номинальном включенном состоянии главные контакты 1 замкнуты и через них проходит номинальный ток, Тиристоры 3, 4, 5 и 6 заперты. Блок 7 принудительной коммутации тиристоров не включен. Датчик 8 не выдает сигнал в блок управления 9, поскольку его уставка срабатывания больше номинального тока. Привод 2 не включен,При возникновении в защищаемой сети короткого замыкания в момент времени 1 у (фиг. 5), когда токдостигнет значения ус-. тавки датчика 8, с его выхода через блок управления 9 подаются сигналы на срабатывание привода 2 и включение тиристоров 3, 4, 5, 6. Наразмыкаемых главных контактах 1 в момент времени тл возникают электрические дуги с общим напряжением Од. Под действием его ток из цепи главных контэктов 1 переходит в тиристоры 3. 4, 5 и 6, поскольку Од больше прямого падения напряжения О на каждом тиристоре. Скорость перехода тока зависит от индуктивности и взаимоиндуктивности контуров токов, На фиг, 5 показан: уменьшающийся, ток в цепи главных контактов и увеличивающийся общий ток сеТи(поскольку Од значительно меньше напряжения генератора Он).На фиг. 3 показаны направления магнитных потоков, проходящих через контур: главные контакты 1 - тиристор 3, а на фиг, 4 - направления ЭДС, создаваемых магнитными потоками, где Фк - магнитный поток от тока в цепи главных контактов 1 между местами присоединения тиристоров; Фз Фа, Фб и Фб - магнитные потоки, соответственно, от тиристоров 3, 4, 5, 6; Фо - магнитный поток от подводящих шин с общим током 1 о,ео, е, ез, е 4, еби еб направления ЭДС от указанных выше магнитных потоков при ростетоков ь,з, ц, ьиби уменьшении тока ц в главных контактах 1,Как видно из фиг. 4, токи в тиристорах 4, 5 и 6 создают ЭДС, ускоряющие переход тока 1 в тиристоры, что необходимо для уменьшения времени полного перехода тока и, соответственно, для повышения токо- ограничивающей способности гибридного выключателя.При этом также достигается уменьшение емкос 1 и конденсаторов в блоке принудительной коммутации за счет уменьшения тока око (Аналогичный положительный эффект достигается при любом числе тиристоВыбор числа параллельно соединенных, тиристоров определяется шкалой номинальных токов тиристоров, параметрами тока короткого замыкания и конструктивными ограничениями.Вышеуказанное обосновывается математическим анализом переходного процесса перехода тока, Если ввести обозначения 54ао=ео/о а=еИ и т,дгде о, ц и т.д. - скорости изменения токов, а ао, а и т,д. - постоянные величины, определяемые конструкцией. и для упрощения анализа не учитывать активные сопротивления цепей, то 10 скорость уменьшения тока может быть определена по следующей формуле, получаемой из совместного решения уравнений для контуров каждого тиристора;и 15- аз+Х аОд- От + ао о +,и - 3где п - число тиристоров.Из формулы видно, что введение дополнительных параллельных тиристоров увеличивает числитель и уменьшает знаменатель, 25 что отражает влияние дополнительных ЭДС.При одном тиристореОд-О+а, о - азо1ак + азт.е. скорость перехода токаменьше. З 0После полного перехода тока из цепи главных контактов в цепи тиристоров в момент времени ц, определяемой временем деиониэации Ь воздушного зазора и восстановления электрической прочности, схе- З 5 ма управления в момент времени Ь включает блок принудительной коммутации, благодаря" чему происходит запирание тиристоров в течение времени узап., нарастание напряжения на конденсаторах блока Ос и при Ос=О (без учета активного сопротивления сети) ограничение тока короткого замыкания до уровня ор и затем уменьше)ние токадо нуля при со т.е. полное отключение тока.Для качественного сравнения на фиг. 5 показана пунктиром диаграмма отключения и параметры с индексомпри одном тиристоре, включенном параллельно контактам.Предлагаемая конструкция гибридного автоматического выключателя может быть применена для коммутации постоянного и переменного тока путем использования соотвегствующих известных схем принудительной коммутации,Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый выключатель обладает повыщенным токоограничением при отключении токов короткого замыкания,Формула изобретения Гибридный автоматический выключатель, содержащий главные контакты, быстродействующий привод. силовую схему из тиристоров, включенных параллельно главным контактам, блок ускорения перевода тока иэ главных контактов в силовую схему исхемууправления, отл и чаю щи йс я тем, что, с целью повышения токоограничивающей способности выключателя, по меньшей мере два тиристора силовой схемы включены параллельно между собой и расположены симметрично относительно главных контактов.1712978гРСоставитель Г.Могилевскийтор Н,Каменская Техред М.Моргентал Корректор И.Маз 538 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5ьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1изводственно-из