Быстродействующий автоматический выключатель

)4 Н 01 Н 77 1 ГОСУД ПОДЕ ЗОБРЕТЕНИЯ ИСА ВИДЕТЕЛЬСТ ВТОРСНО актооко"ожен кии и техвольтного а. То- магни 88.8) 38245 1974. ирис 1 АТИЧЕСнизкоатам, в м автом азначеновых преенияистик вы лного ин РСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ. нологический институт низкоаппаратостроения(56) Патент СИА У 08,кл, Н 01 Н 77/02,(54) БЫСТРОЛЕЙСТВУКФЦИЙ АВТОКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ(57) Изобретение относитсявольтным электрическим аппачастности к быстродействующтическим выключателям, предным для защиты полупроводниобразователей. Цель изобретулучшение защитных характерключателя путем снижения по 1 432632 А 1 теграла отключения и расширени ласти применения. Подвижный ко держатель выполнен в виде двух проводов, один из которых расп в воздушном зазоре магнитопров а другой - в окне магнитопрово копровод, расположенный в окне топровода, в средней части вып с разрывом и через гибкие шины ключен к цепи из симметричного торного ключа, образованного тиристо" рами 10 и 11, и дополнительной обмотки 7. При возникновении короткого замыкания в цепи сигналы полярных датчиков тока 19 и 20 через реле времени 22 и 21 поступают на симметричный ти- Я ристорный ключ. Подключение дополнительной обмотки 7 после трогания подвижных контактов позволяет ускорить в размыкание контактов и благодаря это" му уменьшить полный интеграл отключе- а ния выключателя, а также расширить область применения выключателя. 4 ил,Иэобретецие Отцоситс 51 к низковольтным электрическим аппаратам, в частности к быстродействующим автоматическим ыключателям, предцазцачеццымдля защиты полупроводниковых преобразователей.Цель изобретения - улучшение защитных характеристик выключателя путем снижения полного интеграла отключения и расширение области применения,На фиг. 1 показан выключатель, видсбоку; ца фиг. 2 - то же, вид сверху,разрез; ца фиг. 3 - электрическаясхема выключателя; на фиг. 4 - временные диаграммы,Выключатель содержит шихтованцыймагнитопровод 1 с воздушным зазороми окном, основную обмотку 2, первый3 и второй 4 токопроводы подвижногокоцтактодержателя, подвижный и неподвижный контакты 5, гибкие соедине:ния6, дополнительную обмотку 7, неподвижные контактодержатели 8 и 9, тиристоры 10 и 11, заключенные в корпуса,дугогасительные камеры 12, выводы 13и 14, привод 15 с контактной пружиной, шток 16 привода 15, расцепитель17 максимального тока, шток 18, связывающий расцепитель 17 с приводом 15,полярные датчики 19 и 20 тока, реле21 и 22 времени.Подвижный контактодержатель, состоящий из токопроводов 3 и 4, укреплен на подвижном штоке 16 привода 15и может перемещаться поступательновправо (по фиг. 1). Первый токопровод 3 расположен в воздушном зазоремагнитопровода 1. На нем и на неподвижных контактодержателях 8 и 9 установлены контакты 5На подвижном и неподвижных контактодержателях установлены дугогасительные рога, которые вместе с контактами 5 расположены внутри дугога. -сительных камер 12, Для магнитного га шения дуги на камерах 12 могут бытьустановлены дополнительные ферромагнитные пластины, связанные с магнитопроводом 1,В приводе 15 установлены контактная пружина, защелки, электромагнитыотключения и включения. Во включенномположении выключателя (фиг. 1) контакты прижаты под действием контактной пружины, а электромагниты обес.точены, Возможен также вариант исполнения привода с контактной и размыкающей контакты пружинами, электромагнитом включения и механизмом свободного расцеплеция с приводом 15 через шток 18 связан расцепитель максимального тока, устацовлеццый ца неподвижном контактодержателе 9. Неподвижный коцтактодержатель 8 связан с выводным зажимом 14. Неподвижный коцтактодержатель 9 связан через шину, ца которой расположен расцепитель 17 максимального тока, с основной обмоткой 2, расположенной на части магнитопровода 1.Вывод основной обмотки 2 через участок шины, на.котором расположен датчик 20 тока, связан с выводом 13, к выводам второго токопровода 4 присоединена через гибкие соединения 6 цепь, состоящая из дополнительной обмотки 7, расположенной также на части магцитопровлда 1, и встречно параллельно включенных тиристоров 10 и 11, образующих симметричный тиристорный ключ. Датчики 19 и 20 тока являются полярными, т.е. образуют ца выходе сигнал при превышении током значения уставки 1 , только при направлении тока, указанном стрелками на фиг. 3. Реле 21 и 22 времени, выпол" ненные на стандартных логических зле ментах, при поступлении сигналов на их вход выдают импульсы через промежуток времени 3 с , которые поступают на цепи управления тиристоров 10 и 11. Выключатель работает следующим образом.Во включенном положении выключателя (фиг1 и 2) при номинальном режиме ток 1 ц проходит по цепи: вывод14, неподвижный контактодержатель 8,контакты 5, первый токопровод 3, контакты 5 (на фиг. 1. закрыты дугогасительной камерой), неподвижный контактодержатель 9, датчик 19, основнаяобмотка 2, датчик 20 тока, вывод 13,В магнитопроводе 1 под действием тока в витках основной обмотки 2 проходит магнитный поток Ф, который ввоздушном зазоре взаимодействия с током 1, создает электромагнитную силу Г112 Н 1Р = -- (д + -),2где 1 - длина первого токопровода 3в воздушном зазоре;- величина воздушного зазора;- число витков основной обмотки,143 Величина нажатия контактной пружины выбирается из условия1 пр 2 ц+ цгде Е - необходимое по условиям нагрева нажатие в контактах.Поскольку ток 1 н меньше тока уставки 1 с, который выбирается больше тока максимальной перегрузки, то датчики 19 и 20 тока пе выдают сигналов, тиристоры 10 и 11 заперты и через дополнительную обмотку 7 ток не проходитПри возникновении в цепи нагрузки короткого замыкания происходит рост токав цепи основной обмотки 2, магнитного потока Ф и электромагнитный силы Р, действующей на первый токо- провод 3 (фиг. 4). При достижении силой значения Р происходит размыкание контактов 5 и их движение вправо (по фиг. 1). Значения тока троганияпри котором Р=Р , выбираются меньше 1 ус датчиков 20 и 21 тока. На участке времени 0(СС магнитныйтр поток Ф увеличивается пройорционально току , и не ограничивается дополнительной обмоткой 7, поскольку ЭДС, наводимая в ней, не создает ток так как тиристоры 10 и 11 заперты.При достижении д значения 1 датчик 20 тока выдает сигнал на реле 22 времени, которое через промежуток времени йСпри С=С, выдает им- . пульс на включение тиристора 10, Под действием ЭДС в дополнительной обмотке 7 через контур: тиристор 10, первый токопровод 3, второй токопровод 4, гибкие соединения 6, дополнительная обмотка 7 при Т 7 г. проходит ток дг, значение которого может быть приближенно определено соотношениемг г -"Тогда в первом токопроводе 3 результирующий ток д т будет равен:д -д (1+ - .).тВыбором соотношения чисел витков ю, и ы может быть достигнуто любое на 2чальное превышениепо сравнению с . Вследствие индуктивного рассеяния обмотки ыг увеличениет происходит (фиг.4) с конечной скоростью, а не скачком. После прекращения импульса тока от реле 22 времени тиристор 1 О остается открытым.Скорость роста магнитного потока ф при й) меньше, поскольку ток в обмотке ыг снижает общие ампер-вит 26324ки, равные .;1- к , Величина скорости изменения потока ф определяется уравнениемФ5 ч :Кь+К;,г,1где К. - активное сопротивление обмотки ыг гибких соединенийи второго токопровода;10 К - активное сопротивление первого токопровода.Отсюда видно, что в предельном случаепри К .фО и К-О поток ф после Й=Т, остается неизменным и равным ф .Электромагнитная сила Г, пропорциональная произведению ф ипосле =, увеличивается с большей скоростью, чем при 1 с за счет увеличенияЕсли бы включение тиристоров произошло при с=О, то, так как начальный магнитный поток Ф равен нулю,при с 0 несмотря на ростискорость роста Г была бы мала, по сколькУ пРи малых К.г и Кт Рост Фнезначителен (кривая Р, фиг,4). Увеличение К и К т для повьпцения скорости роста невыгодно, так как при этомувеличиваются потери энергии, уменьшается ток ,; и ускоряется насыщениемагнитопровода 1.Движение подвижного контактодержателя и увеличение зазора между контактами начинается при = . Приначинается насыщение магнитопровода, 35что приводит к уменьшению тока поскольку1г-, П ст фгде 0 с. - падение магнитного потенциала в магнитной системе.40;.. При Т=Т ток 1становится равным нулю, поскольку Ьс,= уг, и тиристор 10запирается. Если бы не было тиристора, то ток д как в известном устройстве, изменил бы свое направление(показано пунктирной стрелкой, фиг.3)под действием падения напряжения насопротивления К , что привело бы куменьшению тока в первом токопроводе,так как=д-д, и, следовательно, 50к уменьшению силы Р и увеличению времени размыкания контактов.При Т 1сила Р пропорциональнапроизведению магнитного потока насыщения и тока, т.е. продолжаетсярост Р.Возникшая на контактах электрическая дуга под действием магнитных полей от контактодержателей и от обмот1432632 6 вод с контактной пружиной и распепики ы, переходит от контактов на дуго гасительные рога и гаснет н дугогасительной камере 12 приОТкри превышении током значения ус 5 танки расцепителя 17 последний через шток 18 включает электромагнит отключения (или освобождает размыкающую контакты пружину), что обеспечивает фиксацию контактов в отключенном сос тоянии и исключает возможность их принаривания при,токах короткого замыкания, близких по величине к 1 у, , Величина тока уставки расцепителя 1 уст,р. выбирается несколько большей , чем. Лалогичый процесс происходит прй другом напранлении тока, но при этом срабатывают датчик 19, реле 21 и тиристор 11.Выключатель можно также эффективно Использовать для коммутации переменного тока.В предлагаемом выключателе по сравнению с известным уменьшена масса по:,движных частей, увеличен ток в цепи первого и второго подвижных контактодержателей, увеличена скорость роста магнитного потока до включения сим-. метричного ключа, исключен реверс тока в дополнительной обмотке после на- З 0 сьпцения магнитопровода, исключено протекание тока в дополнительной обмотке в номинальном режиме, что позволяет ускорить размыкание контактов и благодаря этому уменьпить полный35 интеграл отключения, а также расширить область применения выключателяформула изобретения 40Быстродействующий автоматический выключатель, содержащий магнитопровод с воздушным зазором и окном, основную обмотку, два вывода, два неподвижных контактодержателя с контакта-.45 ми, подвижный контактодержатель с контактами и дугогасительные камеры, притель максимального тока, причем оснонная обмотка расположена на магнитолроводе, указанный подвижный контактодержатель выполнен в виде двухпараллельных токопроводон, один изкоторых расположен в воздушном зазоре магнитопровода, другой - в окнемагнитопронода, первый вынод ныключателя, первый неподвижный контактодержатель с контактом, подвижньп контактодержатель с контактами, второйнеподвижный контактодержатель с контактами, выводы основной обмотки ивторой вывод выключателя соединеныпоследовательно, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения защитных характеристик выключателя путем снижения полного интеграла отключения и расширения области применения, в него введены дополнительная обмотка, симметричный тиристорьп ключ, два полярных датчика токаи дна реле времени, причем дополнительная обмотка также растоложенана магнитопроноде, указанньп токопровод в окне магнитопровода выполненс разрывом н средней части и снабженгибкими выводами, один иэ гибких выводов токопровода, выводы дополнительной обмотки, симметричный тиристорньп ключ и другой гибкий вывод то- .копровода образуют последовательнуюцепь, дополнительная обмотка по отно-,шению к основной обмотке включена нстречно, выход каждого из полярныхдатчиков тока подключен через одно изукаэанных реле времени к соответст".вующему управляющему входу симметричного тиристорного ключа, так чтобыполярность выходных сигналов,полярных датчиков тока соответствовалавключению симметричного ключа в направлении, совпадающем с полярностьюнапряжения, наводимого в дополнительной обмотке1432632 усл Составитель С.КолядинПетраш Техред А.Кравчук Корректор В.Бу Редакто одпис ное по дел 3035, Моск746дарственногоизобретенийЖ, Рауш комитета СССРи открытийкая наб., д.