Автоматический выключатель

(46) 15,08.91, Бюл.й)3071) Всесоюзн ы й науч но-исследо ва тел ьский, проектно-конструкторский и технологический институт низковольтного аппаратостроения(56) Кузнецов Р,С Аппараты распределения электрической энергии до 1000 В. -М.: Энергия, 1970, с,217 - 227.Дзежбицкии С, Вальчук Е, Т( коорани. чиваю)цие выключатли г;еоеменного Гока -Л.:Энергоизда г, 19 с 2 ь,"3 .;5.54) АВТОМАТИЧЕС),ИИ ВЛЕКЛ)ОЧАТГЛ 1-, (57) Изобоетение стноси(. с электр;,тех(,. ке и может быть и(по)ьзо(.-,но (,ля:,; )т:. полупроводниковых преобразователей. Целью изобре)ения вляс(ся Г).;с:.и,:ение Области применения Авто-;,тичесй вы ключатель сод-.;Г) ,лт в ка-:до 1.олк,;е кон- ТдКТНУЮ СИСТЕЛ,) ПР(;ИЛ 1 УЩССтВЕННО МостикОРОГО Типа, ВЛОчаащуа 1 ОДвиж.иконта(1 ы 1 закрепленные на подяижнсм контактодер кателе 2, и сподвлжн,.е конустроиством отброса ппКЗ; н а (р (л г 3 ОлаСНОГО ВЫ ючатель с МИЧЕС КОГО ожении вык злектродин,ного контах ектрическая ателя и под х выключа фиг.4 - по л к.)1 а т е л я тока КЗ, ктротехниыкл)очать. ля защиы вателей и НОСИТСЯ К ЭЛ)атическим пользовано Изобретен(ле от ке, а именно к авто лям, и может быть иг полупроводниковы подобных устройствЦель изобретен сто применения,Нариг.1 показан в ном положении; на длядви"клю а при токаххема трехп лючение к н преоораз ему нижестонагрузки; контактов т отключетелей и ложение в момен ЯЦИн авок) катель4 иг 2 вп о включе люченн ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕ 1ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫГИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ О 1670714 такты 3, закрепленные на неподвижных кон тактодержателях в виде токоведущих щин 4 и 5, ду(огасительные камеры 14, подводяцие выводы 6, отводящие выводы 7 меха низм свободного расцепления 11 с рукояткой 27, расцепитель максимального тока 16, первый коммутирующий электрод (КЭ), состоящий из подвижной части (ПЧ) 18 и неподвижной части (НЧ) 17, второй КЭ 19, электрод поджига 23, индуктор 24 высокого напряжения, ПЧ 18 и НЧ 17 электрически соединены между собой, причем НЧ 17 соединен., с отвод щим в водом 7. а П(. 8 УСтаН( В,ЕНЭ С ЬОЗМОжНОСТЬЮ ЭЛЕКтРИцЕС". - гО кС 1.актир)ван(ля ГО вторым КЭ 9 В мС,- те;, полн(ном из мд Гериэл, ус ГГ:,ив(.Выключатель содержит (фиг 1) в каждом полюсе подвижные контакты 1, закрепленные на подвижном кон 1 актодержателе 2 мостикового ипа, неподвижные контакты 3, закрепленные нд неподвижных контактодерждтелях, выполненных в виде токоведущих шин 4 и 5, оканчивающихся подводящим вь водом 6 и отводящим выводом 7 Контактодержатель 2 с помощью направляющих 8 подвижно закреплен на траверсе 9, соединенной шарниром 10 с механизмом свободного расцепления 11 (показан частично). Между траверсой 9 и контактодержателем 2 расположены контдктные пружины 12. Против каждой пары контактов. подвижного контакта 1 и неподвижного контакта 3 в основании 13 пластмассово о корпуса выключателя установлены дуодсительные камеры 14 деионного типа Нд оковедущих шинах 4 и 5 распого.кены измерительные органы - датчики гока 15 расцепителя максимального тока 1:, выход которого электрически соединен с органом (не показан), расцеплощим механизм свободного расцепления 11 К токоведущей шине 5 между измерительным органом 15 и отводящим выводом 7 присоединен первый коммутирующий электрод, состоящий из неподвижной части 17 и подвижной части 18, расположенной с возможностью контактировдния со вторь м коммутирующим элек 1 родом 19, который соединен электрически с аналогичными элек 1 роддми других полюсов и отводящим выводом 7 полюса, не имеющего коммутируюцих электродов. Места возможного контдк 1 ирования подвижной части 18 первого электрода и второго электрода 19 оснащены накладками 20 из материала, устойчивого к одариванию. Воэможность контактировдния подвижной части 18 первого электрода со вторым колмутирующим электродом 19 обеспечена за счет размещения ее в непосредственной близости от неподвижной части 17 первого коммутирующего электрода, ч го обуславливает противоположное направление электрического тока в этих частях первого коммути руощего алек т рода Обд коллутирующих электрода, кромеих частзй, соединяктщихся с выводами илидругими полюсами, расположены в нише 21основания 13, закрытой вспомогательнойколодкой 22,В нишу 21 оведен электрод 23 поджига,между которым и л 1 орнч кллутирующимэлектродом 19 подк л олен индук 1 ор 24 высокого напряжения 1 од кигд ду и Ниша 21,при необходимо п 1 л 1 ке -,ообщаться че 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 рез отверстие 25 с остальной внутренней полостью основания 13.Со стороны механизма 11 и дугогасительных камер 14 выключатель закрыт крышкой 26, в прорези которой перемещается рукоятка управления 27. Токоведущая шина 4 и подводящий вывод 6, а также токо- ведущая шина 5 и отводящий вывод 7 образуют П-образные контуры 28 (фиг,2,4), На фиг.З показана электрическая схема предлагаемого выключателя, являющегося линейным, и включающая потребитель 29, преимущественно полупроводниковый преобразователь. подключенный к сети через фидерный выключатель 30,Выключатель работает следующим образом.При токах перегрузки сигнал на индуктор 24 высокого напряжения не поступает и выключатель срабатывает традиционным способом эа счет расцепления механизма свободного расцепления 11 от расцепителя максимального тока 16, При этом траверса 9 перемещается вместе с подвижными контактами 1 в отключенное положение, Между контактами 1 и 3 возникают электрические дуги, которые втягиваю 1 ся в дугогасительные камеры 14, в результате чего и происходит отключение цепи,При коротком замыкании в цепи, например в потребителе 29 (фиг. 3). от фидерного выключателя 30 поступает управляющий сигнал на индуктор 24 высокого напряжения поджига дуги. Укаэанный управляющий сигнал может формироваться и в самом предлагаемом выключателе, например, в его расцепителе максимального тока 16, при достижении током КЗ заданной величины, В обоих случаях индуктор 24 формирует высоковольтный (1,5 - 2,5 кВ) импульс напряжения, который прикладывается между электродом 23 поджига и вторым коммутирующим электродом 19, На них возникает электрическая дуга, которая поджигает электрическую дугу между вторым коммутирующим электродом 19 и подвижной частью 18 первого коммутирующего электрода, При перемыкании указанных электродов короткой электрической дугой начинается быстрое увеличение тока КЗ через выключатель при одновременном быстром прекращении его в защищаемо 9 цепи. Под воздействием электродинамических усилий, возникающих при протекании этого тока между подвижной частью 18 и неподвижной частью 17 первого коммутирующего электрода, подвижная часть 18 быстро перемещается и прижимается ко второму коммутирующему электроду 19 (фиг.4). При этом дуговое замыкание в цепи: неподвижная часть 17 первогокоммутирующего электрода, подвижная часть 18 указанного электрода, второй коммутирующий электрод 19 - превращается в металлическое, что обеспечивает условия для еще более эффективного отсекания тока в поврежденном потребителе 29 и способствует уменьшению энергии, выделяемой в нише 21. При нарастании тока КЗ в главной цепи выключателя до значения, равного установке тока срабатывания расцепителя максимального тока 16, последний вызывает срабатывание механизма свободного расцепления 11. Дальнейшее отключение выключателя происходит аналогично описанному срабатыванию под действием тока перегрузки, Быстрое шунтирование в процессе отключения участка цепи, включающего выключатель 30 и потребитель 29, резко снижает воздействие тока КЗ на них. Энергия дуги отключения, выделяющаяся в выключателе 30, и джоулев интеграл как через этот выключатель. так и через потребитель 29 будут существенно меньше, чем в случае, когда в качестве вышестоящего выключателя используются известные выключатели, Тем самым расширяется область использования предлагаемого выключателя, который может быть применен, например, для защиты тиристорных преобразователей и полупроводниковых модулей с низкой устойчивостью к токам короткого замыкания.Работа предлагаемого выключателя, представленного на фиг,2, отличается некоторыми особенностями.При токах перегрузки выключатель работает аналогично описанному, При токах КЗ, когда возникает электродинамический отброс подвижного контактодержателя 2, момент начала движения траверсы 9 наступает позже, чем начинается перемещение контактодержателя 2 (фиг.4). Возникающая на подвижных контактах 1 и неподвижных контактах 3 электрическая дуга под действием электромагнитного поля, создаваемого токоведущими шинами 4 и 5 и подвижным контактодержателем 2, более эффективно входит в дугогасительные камеры 14, Все это обеспечивает высокое токо- ограничение при отключении выключателем токов КЗ, тем более появляющихся после замыкания коммутирующих электродов, При этом с увеличением значения ожидаемого тока КЗ величина энергии дуги отключения в токоограничивающих выключателях растет лишь до определенного значения, В дальнейшем она или остается неизменной или может даже снижаться, Поэтому в предлагаемом выключателе (фиг.2)5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 при перемыкании электрической дугой пеп ваго коммутирующего электрода и второо коммутирующего электрода 19 и возникат режим отключения, практически, предельно возможноготока КЗ, при которомсоздаются условия для снижения энергии, выделяемой в выключателе при отключении, Газы, создающиеся при этом, выходят через отверстие 25 уже охлажденными в полость основания 13,Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый выключатель имеет более широкую область применения, обеспечивая эффективную защиту различных потребителей с пониженной устойчивостью к воздействию токов короткого замыкания, преимущественно полупроводниковых преобразователей,Формула изобретения 1, Автоматический выключатель, содержащий крышку и изоляционный корпус, образующие внутреннюю полость выключателя, в которой размещены п полюсов, и имеющий в каждом полюсе контактную систему, состоящую из подвижного и неподвижных контактодержателей с контактами, дугогасительные камеры, подводящие и отводящие выводы, механизм свободного расцепления с рукояткой, расцепитель максимального тока, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цел ю расширения области применения, каждый из пполюсов снабжен двумя коммутирующими электродами, электродом поджига электрическои дуги и индуктором высокого напряжения, один из коммутирующих электродов состоит иэ электрически соединенных подвижной и неподвижной частей, причем неподвижная часть соединена с отводящим выводом, а подвижная часть установлена с воэможностью электрического контактирования со вторым коммутирующим электродом в месте, выполненном из материала, устойчивого к свариванию, а вторые коммутирующие электроды электрически соединены между собой и с отводящим выводом и-го полюса, свободного от коммутирущих электродов, электрод поджига электрической дуги расположен между коммутирующими электродами, а индуктор высокого напряжения включен между электродом поджига электрической дуги и вторым коммутирующим электродом, при этом в изоляционном корпусе выполнено поднутрение, в котором размещены коммутирующие электроды и электроды поджига электрической дуги,2. Выключатель по п.1, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что поднутрение изоляционного корпуса соединено каналом с внутренней полостью выключателя, г 71670714 Редактор Н Каменск ор М.Мэксимишинец Производственно-издательскии комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 О Заказ 2753 ВНИИПИ Госуд Составитель В,Коно 1 екрец М Моргентал Тира енного к 13035, М ж 341омите,а по иаобоскал, Ж, Рау Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССРшская наб., 4/5